在金屬礦山開發(fā)中,無(wú)論是采礦、選礦還是冶礦均會(huì)向環(huán)境中排放重金屬。原生硫化物礦床在開采利用過程中,廢棄的硫化礦物經(jīng)過長(zhǎng)期的自然氧化和雨水淋濾導(dǎo)致重金屬大量進(jìn)入礦區(qū)。硫化礦物的氧化反應(yīng)速率除與反應(yīng)時(shí)間、溫度、硫化礦物的含量及種類有關(guān)外,還與外界環(huán)境如氧氣、水和生物活動(dòng)特別是氧化鐵桿菌等有關(guān),酸性廢水的產(chǎn)生是這些原生硫化礦物的氧化、風(fēng)化和分解以及水、酸、氣、礦物綜合反應(yīng)的結(jié)果。

另外,礦石及圍巖中的鉈、砷、鉛、鉻含量很高,在采礦、運(yùn)礦、排土過程中由這些金屬造成的塵埃污染也是礦區(qū)重金屬的一個(gè)來(lái)源。酸性廢水會(huì)引起固體廢棄物中的重金屬活化及遷移。硫化物氧化要釋放SO 42-、H +和重金屬,這是金屬元素向環(huán)境擴(kuò)散的第1步,接下來(lái)的金屬遷移還要受一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)的控制。

有學(xué)者對(duì)礦石和廢渣進(jìn)行淋濾試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),溶出劑的濃度和p H 值對(duì)元素溶出率影響最大。還有一些研究表明,土壤中水溶態(tài)的鉈可以被植物直接吸收,易被淋溶入土壤深層;硫化物結(jié)合態(tài)的鉈易氧化分解,釋放出可交換性鉈并發(fā)生遷移;硅酸鹽結(jié)合態(tài)的鉈活動(dòng)性很弱,但在酸度和溫度等適宜條件下也會(huì)向深層土壤活化遷移。由于重金屬的可交換態(tài)和碳酸鹽態(tài)在酸性環(huán)境中極易釋放出來(lái),致使有毒元素的釋放率很高。在經(jīng)長(zhǎng)期開發(fā)的典型礦區(qū)內(nèi),土壤和沉積物中的重金屬積累相當(dāng)高。

金屬硫化物礦床采礦廢石堆中重金屬Cu、Pb、Zn、N i和Fe等大量垂向遷移,所形成的次生礦物在下部土壤中大量富集。金屬冶煉廠和選礦廠土壤中還形成了大量重金屬次生礦物和As的富集。常量元素與重金屬元素相結(jié)合會(huì)產(chǎn)生土壤污染,土壤會(huì)顯示出明顯的常量元素和重金屬的地球化學(xué)分帶。地表元素淋濾,后在土壤深部富集,造成土壤不同程度的次生鹽堿化。此類破壞不易被直接觀察出,但對(duì)人體健康和農(nóng)作物生長(zhǎng)影響嚴(yán)重,其長(zhǎng)時(shí)間作用甚至可導(dǎo)致地方性疾病。