尾矿库事故次生河流污染的特征分析.pdf

油气田环境保护582023年8 月ENVIRONMENTALPROTECTIONOFOIL&GASFIELDSVol.33No.4尾矿库事故次生河流污染的特征分析郑晓娟（大庆油田有限责任公司采气分公司（储气库分公司）摘要要通过对2 0 0 0 年以来的4 3 起事故综合分析表明，自然灾害、管道破裂、违规建设、违章操作是尾矿库事故的主要成因，多级拦截是最有效的应急处置措施，保障供水安全是处置工作的重要任务。应根据物质的种类和性质分别采取混凝沉淀、吸附、氧化还原等方法减低污染物的浓度和毒性，最终实现河流恢复正常状态。关键词尾矿库事故；次生污染；河流DOl:10.3969/j.issn.1005-3158.2023.04.012Analysis on Characteristics of River Pollution Caused by Tailings Pond AccidentsABSTRACT It was shown that natural disasters,pipeline ruptures,illegal construction,and illegaloperations were the main causes of tailings pond accidents by comprehensive analysis of 43 accidents since2o00.Multistage interception was the most effective emergency disposal measure,and ensuring water supplysafety was an important task of the disposal work.According to the types and properties of substances,themethods such as coagulation and sedimentation,adsorption,oxidation and reduction should be separatelyadopted to reduce the concentration and toxicity of pollutants,and ultimately realize the restoration of theriver to its normal state.KEYWORDS tailings pond accidents;secondary pollution;rivers0引言尾矿库是一种人造高势能尾砂、尾水危险源，一旦发生泄漏、溃坝将造成尾矿库下游人员伤亡、财产损失以及环境污染 1。到目前为止，世界上现有尾矿库约2 万个，而中国约有1.2 万个。尾矿库事故在许多工业发达国家都曾发生过，Lemphers等通过对全球3 5 0 0 余个尾矿库统计分析发现，年均有2 5 个尾矿库溃坝事件发生，是水库发生溃坝概率的1 0 倍以上。克拉克大学（ClarkUniversity）公害评定小组研究结果指出，在世界范围内9 3 种事故隐患和安全公害中，尾矿库引发的事故列为重大灾害中的第1 8位 2 。郭廷亭等 3 对我国2 0 0 1 一2 0 2 0 年尾矿库事故进行了统计，共发生9 0 余起、死亡5 0 0 余人。目前，文章编号：1 0 0 5-3 1 5 8(2 0 2 3)0 4-0 0 5 8-0 5Zheng Xiaojuan(Daqing Oilfield Co.,Ltd.Gas Production Branch(Gas Storage Branch)我国对尾矿库的研究大多在事故成因、风险应对、管理制度、对生态影响、安全影响评价等方面 4 。王亚变等 5 研究了尾矿库引起的突发水污染事件环境应急处置措施以及应用效果。陈思莉等 6 和张智 7 研究了某尾矿库泄漏事件受污染河水应急处置工艺筛选，分析了应急构筑1 8 道拦截坝拦截污水的处置效果。本文通过对2 0 0 0 年以来的4 3 起事故的统计，综合分析事故主要成因和应急处置措施，为预防尾矿库事故发生以及在应对次生河流污染提供有益借鉴。1尾矿库事故次生河流污染事件概况近年来我国发生多起尾矿库事故，给库区周边居民生命财产安全和生态环境带来巨大的灾难。国内外部分尾矿库事件见表1。通讯作者：郑晓娟，2 0 0 6 年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现在大庆油田有限责任公司采气分公司（储气库分公司）从事环保工作。通信地址：黑龙江省大庆市让胡路区玉门街2 0 0 号，1 6 3 0 0 0。E-mail：1 5 3 6 4 3 3 2 5 2 q q.c o m。2023年8 月时间省市2022山西吕梁市2021湖北黄石市2020黑龙江伊春市2020陕西南郑县2019巴西Brumadinho市淡水河谷公司2018河南洛宁县2017河南栾川县2017陕西宁强县2017湖北大冶市2016新疆阿勒泰市2016甘肃白银市2015甘肃西和县2015巴西玛丽安娜市2014青海兴海县2014浙江丽水市2014陕西商南县2014河南郑州市2013云南勐海县2013广西平果县2012贵州铜仁市2012广西靖西县2011陕西商洛市2011陕西南郑县郑晓娟：尾矿库事故次生河流污染的特征分析表1 国内外尾矿库事件尾矿名事故概括山西道尔铝业有尾矿库发生溃坝限公司大冶有色金属集缺缺之相关处理设施，截洪沟建设严重滞后，导致大量尾矿废水直排长团控股有限公司尾矿废水直排长江钼矿尾矿库溢流井发约2 5 3 1 0 m尾砂污水外排，造成约3 0 0 km河鹿鸣矿业有限公司生泄漏雨积水导致坝溪矿尾汉达工贸有限公司70010*m尾砂污水泄漏流人碑坝河矿库局部塌造成2 7 0 人死亡，1 1 人失踪，泥浆淹没了3 km一座1 3 0 0 1 0 4 m大西洋海岸雨林，导致4 0 0 0 多头野生动物死亡，的尾矿坝崩塌对周边生态造成严重污染石洼沟尾矿库5#溢约4 1 0*m铅锌尾矿砂尾水先后泄入石沟、河南发恩德矿业流井发生侧漏榆木沟尾矿库6#溢部分污水先后流人北沟河、伊河，进入金牛岭龙宇钼业有限公司流井发生塌事故水库导致四川嘉陵江广元段铊污染，西湾水厂水源地汉锌铜矿尾矿库含铠污水外排绿山铜铁矿尾砂库发生局部溃坝金鑫铅锌矿业降雨导致选矿废水外排白银有色集团公司选矿矿浆输送管道破裂陇星锑业公司尾矿库2#排水井破损Samarco 公司尾矿坝发生崩塌索拉沟铜多金属矿尾矿废水溢流尾矿库子坝和基础坝泄漏量约2 1 0 4 m尾矿造成约0.0 2 km农田大金庄矿业公司发生塌方鑫阳矿业有限公司尾矿泥浆发生泄漏第五赤泥库2#坝发中铝河南分公司赤泥浆顺流而下，堆积于下游冲沟地表生管涌、塌方热水塘金矿尾矿库拦水坝废水漫坝地震造成3#排泥库中铝广西分公司引发泥浆泄漏局部防渗结构破坏锰渣库导洪管破裂，锰渣沿溪河汇人锦江，对沿线麻阳县、辰溪县、泸万泰锰业有限公司锰渣直排下溪河华银铝业有限公司龙山排泥库泥浆泄漏鑫丰源矿业尾矿浆涌人排洪涵洞河道约6 km约3 1 0 4 m废水及尾渣影响到1 0 km处的陕天鸿基矿业公司尾矿库发生泄漏西、四川后河交接断面水质59影响范围备注尾矿库下游部分厂房和国道被掩埋江，存在环境风险隐患道水质钼浓度超标崇阳涧河进人洛河超标4.6 倍造成尾砂库与其已闭库的一期尾砂库复垦区之间的鱼塘受损约3 6 0 0 m选矿废水流人阿勒泰市铁灭尔特河约2 5 0 t尾砂浆泄漏，部分流人东大沟，事发地距人黄河处约2 7 km约2.5 1 0 4 m尾矿和尾矿水进人太石河，造成346km河水污染，持续6 7 d造成1 9 人死亡，上千人失去家园，多西河盆地的生态环境遭受到了巨大的灾难尾矿水漫过1.6 1 0*m草地后进人索妥曲河受到不同程度影响约8 0 0 m尾矿泥流人木家垭河，其中陕西省商南县境内2 km，河南省西峡县境内约1 km约有5 0 m尾矿水外排溪县等地区群众的饮水安全造成严重威胁造成4 3 户农民受灾、超过0.6 7 km（1 0 0 0 亩）农田被造成约1 5 0 0 m尾砂及废水泄漏进人乳河，污染7891011111160时间2011河北兴隆县2011四川松藩县2011四川马边县2011陕西商洛市2010广东信宜市2009河北崇礼县2008辽宁东港市2008河北赤城县2008云南鹤庆县2007山西繁峙县2007贵州福泉市2007河北宽城县2007辽宁本溪县2007辽宁海城市2006陕西镇安县2006贵州盘县2006吉林延边2006河北赤城县2006河北涞源县2000广西南丹县2特征分析2.1 事故主要成因1)自然灾害。各种自然灾害极易引发尾矿库油气田环境保护HSE专栏续表1省市尾矿名卢春成钼选厂砂外排锰渣库因暴雨泥石流四川江电解锰厂致江江油-绵阳段地表水中锰、氨氮超标严重，引发决口污染范围达1 5 0 km200m含尾矿浆的澄约8 0 m含尾矿浆的澄清水流人了马边河支流南方矿业有限公司清水外泄库底原排洪涵洞盖板塌鑫丰源矿业公司陷造成矿渣及废水泄漏银岩锡矿高旗岭尾矿紫金矿业815户。下游流域范围内交通、水利等公共基础库溃坝设施以及农田、农作物等严重损毁紫金矿业公司东坪尾矿库废水泄漏约4 0 0 0 m含氰化物尾矿废水流人清水河约1 3 1 0 4 m尾矿渣进人板石河，造成下游7 km五龙金矿尾矿库溢洪管发生破裂铁矿尾矿库溢流涵管近5 0 0 m的尾矿废水外排进人白河，少量流人银达矿业有限公司发生爆裂云南地矿股份公司金矿尾矿库发生渗漏宝山铁矿尾矿库发生坝体垮塌下泄铁矿铁渣约1 0 0 1 0 4 m形成泥石流磷石膏渣场发生含磷、约9 1 0 4 m废水外溢，冲毁农田0.5 2 km，损瓮福磷肥厂氟化物酸性废水溢坝京丰矿业有限公司尾矿库泄漏永安铁选厂尾矿库废水外排鼎洋矿业有限公司尾矿库发生溃坝尾矿库加坝增容施工时黄金矿业有限公司部分主体坝突然跨塌受暴雨和地震影响大黔桂发电有限公司几十万立方米的灰渣水排人内江沙坝灰场灰渣水泄漏自备电厂贮灰库2#泄漏约8 万t粉煤灰致使约1 2 km农田受污染，晨鸣纸业有限公司库立井发生塌事故部分粉煤灰流入怀庆河进人图们江约2 0 0 0 m尾矿砂下泄流人黑河，从延庆县耗眼大地矿业有限公司尾矿库塌坝梁村流人北京市尾矿库排水涵洞发生丽源矿业有限公司约4 0 0 0 m尾矿渣排人拒马河跨塌尾砂堆积坝发生垮坝，尾砂冲击距离约7 0 0 m，造成2 8 人死亡、5 6 人鸿图选矿厂约1 4 3 0 0 m尾矿浆溃决受伤坝、溃坝事故，如暴雨、地震、洪水等。因暴雨影响发生垮坝的有河北兴隆县卢春成钼选厂、四川岷江电解锰厂锰渣库、新疆阿勒泰市金鑫铅锌矿业公司尾矿库等。而贵州黔桂发电公司大沙坝灰场和广西平果县中铝广Vol.33No.4事故概括影响范围区域持续降雨，尾矿约2 1 0 m尾矿砂先后排入黑河、洒河，后与滦河汇合进人大黑汀水库约5 0 余t含锰和1 0 0 余t含氨氮的锰渣下泄，导哈罗罗依达河1400m农田被淹，约6 0 0 m矿渣及废水流人乳河，致使河水污染溃坝共造成2 2 人死亡，房屋全倒5 2 3 户、受损处的铁甲水库坝下氰化物严重超标下游5 5 km处的北京市延庆县白河堡水库约5 0 0 0 m尾矿及污水流人落漏河，致使下游约4km处黄坪集镇自来水厂氰化物超标毁房屋2 2 户泄漏1.5 1 0 m铁矿尾矿浆，污染土地6 6 6 6.7 m（1 0 亩）本溪南芬供水厂停止生产和生活供水，影响2 万多居民的饮用水约3 0 1 0 4 m尾矿库泥浆倾泻约1 2 1 0 4 m尾矿浆进人米河备注1 2 1313142023年8 月西分公司排泥库则是由于地震引发坝体破裂、泄漏。2管道破裂。尾矿输送管道破裂情况下可导致尾矿泄漏。辽宁东港市五龙金矿尾矿库、贵州省铜仁市万山区万泰锰业有限公司锰渣尾矿库、甘肃白银市白银有色集团股份有限公司尾矿库等均由于管道破裂、破损，尾矿浆大量泄漏。黑龙江鹿鸣矿业尾矿库因工程质量达不到设计和施工规范要求，发生结构破坏、倒塌导致尾矿泄漏。3)违规建设、违章操作。违规建设、违章操作也可造成尾矿库事故发生。广西南丹县大厂镇鸿图选矿厂、陕西镇安县黄金矿业有限公司等违规建设、违章操作导致事故发生。浙江丽水市浙江大金庄矿业有限公司萤石矿违规将尾矿库当作蓄水池使用，最终导致坝体失稳，引发溃坝。2.2 持续时间长尾矿库由于重金属含量高、储量大，一旦发生事故引发的环境污染持续时间较长。甘肃陇星锑业有限责任公司“1 1 23尾矿库泄漏事件，引发的次生突发环境事件影响持续时间最长，造成甘肃、陕西、四川三省河道持续污染时间长达6 7 d。四川阿坝松潘县岷江电解锰厂渣库决口，河道被重金属离子污染，绵阳城区3 0 万人口近两个月靠桶装矿泉水生活。2.3 尾矿浆或沙量巨大尾矿库事故普遍泄漏的尾矿浆或沙量巨大，多数事故排放量万吨以上：巴西淡水河谷公司位于米纳斯州布鲁马迪纽市1 3 0 0 1 0 4 m的尾矿坝崩塌、黑龙江伊春市鹿鸣矿业公司2 5 3 X104m尾砂污水进入下游依吉密河、陕西南郑县汉达工贸有限公司7 0 0 10*m尾砂污水泄漏流人碑坝河。2.4影响距离远尾矿一旦进人河流，由于重金属的难降解特性，对河流下游水质造成持续性影响，所需稀释降解距离远。黑龙江伊春市鹿鸣矿业公司钼矿尾矿库事故造成依吉密河至呼兰河约3 0 0 km河道钼浓度超标。甘肃西和县陇星锑业尾矿库事件造成甘肃、陕西、四川三省3 4 6 km河水污染。2.5 伤亡严重尾矿库事件轻则造成河流污染、农田受损，重则造成人、畜伤亡。如广西南丹县鸿图选矿厂垮坝事故造成2 8 人死亡、5 6 人受伤。广东信宜市紫金高旗岭尾矿库溃坝事故造成2 2 人死亡，房屋全倒5 2 3 户、受损8 1 5 户。巴西淡水河谷公司位于米纳斯州布鲁马迪纽市（Brumadinho)尾矿坝事故造成2 7 0 人死亡、1 1郑晓娟：尾矿库事故次生河流污染的特征分析大西洋海岸雨林。2.6 污染因子多尾矿库事件产生的污染因子很多。其中河北崇礼县紫金东坪尾矿库的氰化物、黑龙江伊春市鹿鸣矿业公司的钼、陕西宁强县汉锌铜矿尾矿库、甘肃陇星锑业的锑、湖北大冶市绿山铜铁矿铜和铁、河南发恩德矿业公司和新疆阿勒泰市金鑫铅锌矿业的铅和锌、青海兴海县索拉沟铜多金属矿的铜等重金属、贵州省铜仁市万山区万泰锰业公司锰、四川马边县南方矿业公司磷、贵州福泉市瓮福磷肥厂磷和氟、四川岷江电解锰厂锰和氨氮、吉林延边晨鸣纸业公司贮灰库粉煤灰。3应急处置综合分析3.1.切断污染源文献5 报道了在陇星锑业尾矿库泄漏事故中，通过及时封堵溢流井防止井内尾矿浆持续外排。由于尾矿库事故瞬间排放成千上万吨的尾渣、尾水，不可能在事故发生时切断污染源。有效的方法是利用陆域上的湿地（包括人工湿地）、干枯河床和坑塘暂存尾渣、尾水，尽量减少对河流尤其是饮用水源地等敏感目标的影响。3.2 应急拦截根据生态环境部流域突发水污染事件环境应急“南阳实践 实施技术指南简称“南阳实践 指南)1 5 确定的应急空间类型有引水式电站、坑塘、干枯河床、连通水道、引水管道、江心洲型河道、湿地、排水管道、多级拦截坝和水库。黑龙江鹿鸣矿业尾矿库泄漏事件应急构筑1 8 道拦截坝，永鑫等 1 0 分析了某尾矿库泄漏引发次生水污染环境事件的应急处置措施，在两条河的干支流上建设拦水坝共1 9 8 座，拦截受污染水体3 8 5 X104m。应急拦截对于尾矿库风险事故下的应急处置效果显著，可有效拦截受污染水体，减小对下游的影响。3.3 污染处置投放药剂是消除污染的主要方式。郦永鑫等 1 0 根据锑不同浓度分别采用弱酸性铁盐混凝沉淀法、硫化钠十聚合硫酸铁、氢氧化钠十聚合硫酸铁等投药降污，取得较好的效果。某金矿尾矿库事故泄漏含氰尾矿浆达1 0 万t、含氰尾矿渣1 0 0 0 t，通过在尾矿坝溢流与渗流的汇合水中投加1 0%的次氯酸钠和氢氧化钠混合溶液，在尾矿坝一蓄水库河段筑拦截坝中适量投加漂白粉以保障饮用水安全 1 6。文献 7 报道，在鹿鸣矿业尾矿库事故处置中设置1 5 个药剂投放点，分段、分区进行投药、沉降，通过投加聚丙烯酰胺、聚61人失踪、4 0 0 0 多头野生动物死亡，泥浆淹没了3 km62合氯化铝对水体中矿砂进行絮凝沉淀，通过投加聚合硫酸铁对水体中钼进行降解。陈思莉等 1 7 介绍，对受到有机物污染水体可采用物理吸附法处理，对挥发性有机物污染的水体可采用吹脱法处理，对受到重金属污染的水体常采用化学沉淀法处理。3.4 水利调蓄在短时间内降低水体中污染物的浓度、减少污染带的影响范围、缩短应急处置响应时间，是处置尾矿库突发水污染环境事件的重要手段。边凯旋等 1 8 研究了通过上游水库的水利调度来对污染物进行稀释，通过精确的调度满足水污染环境事件污染物达标所需的下泄水量。张晓健等 1 9 分析了某河流采取的水利调度稀释法，某饮用水源中镉的最大超标倍数达1 0 倍，通过投加药剂对水体中镉的浓度进行初步控制，同时经过上游水电站1 0 0 m/s下泄流量，在稀释和沉降的共同作用下，饮用水源中镉浓度才达到国家标准。3.5 保障供水自来水厂应加强对取水口的围栏、过滤等应急处置措施，根据污染物的理化性能，深化处理工艺，加强水资源应急能力，包括调配供水、启动备用水源等，及时恢复取水和供水。在污染能够通过自身处理达标的前提下，尽量不停止供水，减少对居民用水和社会经济活动的影响。文献1 0 报道了水厂采用酸性条件下硫酸聚铁沉降法除锑，原水锑浓度最高达0.0 1 6 7 mg/L，处理后出厂浓度稳定在0.0 0 4 mg/L以下。4结束语尾矿库事故次生河流污染的应急处置是世界性的难题，在防范尾矿库事故的基础上，做好次生河流污染的准备。按照“南阳实践指南的思路，建立四级防御体系。一是收集。有效利用尾矿库附近的湿地、坑塘、干枯河床等场地，尽可能将泄漏的尾渣、尾水控制在陆域，减轻对河流的影响。二是拦截。借助已有的引水式电站、江心洲型河道、连通水道和水库层层拦截，也可以应急构筑多级拦截坝，将污染团尽可能控制在较小的范围。三是处置。根据污染物的理化性能，对拦截的污染团进行吸附、絮凝沉淀、氧化还原等处置，有效减少污染物浓度直至达到相应的国家水质标准。四是确保饮水安全。在取水口附近设置隔离、过滤、吸附网，尽量削减污染物浓度，同时加强自来水厂水质的深度处理，为群众提供合格的饮用水。参考文献1 GEORG V,OLIVER K,ARIANE W.Hazard from Hi-油气田环境保护HSE专栏malayan glacierlake outburst floods JJ.The national a-cademy of sciences,2020,117(2):907-912.2李学民.尾矿库突发事件的处置与经验.有色金属：矿山部分，2 0 1 0,6 2(6）：3 9-4 1.3郭廷亭，赵周能.我国尾矿库事故致灾机理分析及防范对策.化工矿物与加工，2 0 2 2,5 1（4）：3 1-3 4.4 张家荣，刘建林.中国尾矿库溃坝与泄露事故统计及成因分析.中国钼业，2 0 1 9,4 3（4）：1 0-1 4.5王亚变，薛丽洋，刘佳，等.尾矿库突发水污染事件环境应急处置措施及应用示范.环境污染与防治，2 0 2 2，44(4):541-545.6陈思莉，常莎，黄大伟，等.3 28黑龙江鹿鸣矿业尾矿库泄漏事件受污染河水应急处理工艺筛选及处置效果.环境工程学报，2 0 2 1,1 1（9)：2 8 9 5-2 9 0 3.7 张智.消防救援队伍参加尾矿库泄漏事故处置探讨.消防科学与技术，2 0 2 0，3 9（1 1）：1 5 8 9-1 5 9 2.8王昆，杨鹏，吕文生，等.无人机遥感在矿业领域应用现状及发展态势J.工程科学学报，2 0 2 0，4 2（9）：1 0 8 5-1 0 9 5.9郑昭炀，罗磊，刘宁，等.湖北大冶铜绿山铜铁矿尾矿库溃坝动力特性分析 J.金属矿山，2 0 1 7（1 2）：1 3 6-1 4 1.10郦永鑫，卓琼芳，黄大伟，等.某尾矿库泄漏次生突发水环境锑污染事件的应急处置J.环境工程学报，2 0 2 1，15(9):2888-2894.1 1 环境保护部环境应急指挥领导小组办公室.突发环境事件典型案例选编（第二辑)M.北京：中国环境科学出版社,2 0 1 5:1 0 1-1 2 9.12姜清辉，胡利民，林海.尾矿库溃坝研究进展J.水利水电科技进展,2 0 1 7,3 7（4）：7 7-8 6.13张力军.突发环境事件典型案例选编（第一辑）M.北京：中国环境科学出版社，2 0 1 1：2 3 3-2 5 2.14苏英明.南丹县“1 0.1 8 尾矿库重大垮坝事故原因分析.化工安全与环境，2 0 0 1(2 4）：2.15中华人民共和国生态环境部办公厅.关于印发流域突发水污染事件环境应急“南阳实践”实施技术指南的通知（环办应急函)2 0 2 1 1 7 9 号 R.北京：生态环境部，2 0 2 1.16焦杨，傅金祥，周东旭.水库受氰化物污染的应急处理措施及经验.中国给水排水，2 0 1 1,2 7（6）：2 9-3 1.17陈思莉，黄大伟，张政科，等.流域突发水污染事件应急处置工程削污技术LJ.环境工程学报，2 0 2 1，1 5（7）：2 2 3 3-2 2 3 8.18边凯旋，黄强，杨元园，等.河流突发水污染事件的水库应急调度流量研究一以珠江上游红水河为例人民珠江,2 0 2 0,4 1（5）：5 5-6 0.19张晓健，陈超，米子龙，等.饮用水应急除镉净水技术与广西龙江河突发环境事件应急处置J.给水排水，2013,39(1):24-32.Vol.33No.4（修回日期月2 0 2 3-0 6-1 3)（录用日期2023-07-07)（编辑王蕊）