幾個世紀以來,随着拓荒者向西部的遷徙,美國成千上萬個新礦區被開發出來,然後又被廢棄。如今,這些早已被人們遺忘的廢舊礦區始終困擾着我們,昔日的作業遺留下很多易被侵蝕和沖積到下遊的裸露岩石和雜物,為此,美國地質調查局不斷追蹤酸性礦山排水的來源,幫助土地管理者制定出更有效的應對策略。
一、背景信息
礦山排水是指采礦時或廢舊礦區排出的地表水或者地下水,水質可能跟天然水一樣較好,也可能已被廢棄材料所污染,已被污染的礦山水酸性極強,含有高濃度的有毒重金屬,通常情況下,水的酸性越強,對生物體的危害就越大。
礦山排水是水和含硫礦物岩石之間的化學反應造成的,富含硫酸和溶解鐵,當鐵在河水中沉澱,會在河底形成紅色、橙色或黃色的沉積物,酸性徑流進一步會将銅、鉛、汞等重金屬溶解到地下水或地表水中。通常情況下,礦山排水引起的化學反應進行的比較緩慢,但在某些特定細菌的作用下會加速進行。
酸性礦山排水可以把河流的顔色變成紅色或橙色
二、礦山排水的化學性質
水樣從礦山取出後,其化學性質會迅速發生變化,因此,礦山排水測試基本都是在野外進行,最先進行水的酸堿度測試,即pH值測試,pH值等于7,水為中性,小于7為酸性,大于7則為堿性,水的酸性越強,就越容易腐蝕礦渣、岩石和其他材料,水又進一步将這些已被腐蝕的污染物搬運到附近的河流中,直至沉積到下遊地區。通常情況下,礦山排水的pH值基本維持在2.5-4區間内。
電導率也可以作為水質參數用來測量礦山排水的酸性程度,水樣電導率是測定液體溶解物的指示器,與金屬和其他污染物測定相比,電導率測定成本較低。水的電導率與其所含溶解物的不同有一定的關系,科學家們可以用電導率的變化來推測水中溶解物的變化——用這種方法來測定礦山排水中污染物的含量。
美國地質調查局在賓夕法尼亞州艾克縣對酸性礦山排水殘留物進行取樣,并采取一種全新的技術方法處理這些殘留物,即用它們過濾農業和城市廢水中的磷
翻譯:陳立立(綜合研究室)
文章來源:美國地質調查局官網礦産資源專欄(鍊接:https://www.usgs.gov/mission-areas/water-resources/science/mine-drainage?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects)