稀土挖走了，留下的矿山怎么办？

说起稀土元素，小伙伴们可能会感觉到比较陌生。但你们是否还记得高中化学课本后面附页的元素周期表？是否还对被单独列在下面的镧系元素有些许印象？

元素周期表

化学元素周期表中的镧系元素——镧(La）、铈(Ce）、镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）、钐(Sm）、铕(Eu）、钆(Gd）、铽(Tb）、镝(Dy）、钬(Ho）、铒(Er）、铥(Tm）、镱(Yb）、镥(Lu），以及与镧系的15个元素密切相关的元素—钇(Y)和钪(Sc)共17种元素，称为稀土元素。

稀土元素广泛用于农业、航天、电子制造业、运输业和医疗业等，对高新技术和经济有相当重要的意义，被称为“工业黄金”。我国是世界第一大稀土资源国，素有“稀土王国”之称。我国已探明的稀土资源储量为4300万吨，占世界总储量的43%，且我国的稀土元素的年产量已经占到世界总产量的95%以上。

离子吸附型稀土矿是一种新型稀土矿，矿床中稀土氧化物的重量百分比一般在0.05-0.3之间。这种稀土易为强电解质交换而转入溶液，不需要破碎、选矿等工艺过程，而是直接浸取即可获得混合稀土氧化物。其主要分布在我国南方红壤区，包括江西、湖南、福建、广东、广西等省市自治区。

赣南地区是重要的离子吸附型稀土矿区之一，储量占全国离子型稀土矿的40%左右。该地区从20世纪70年代开始采用池浸开采工艺，开采稀土时剥离表层土被，对矿体开挖，开采后的矿山基本被夷为平地，而浸泡之后的弃渣则形成规模庞大的尾矿堆，这种开采方式被形象地称为“搬山运动”。 池浸工艺每开采1吨稀土，要破坏200平方米的地表植被，剥离300平方米表土，造成2000立方米尾砂，每年造成1200万立方米的水土流失。由于原有植被被破坏，尾矿堆中含有酸性较强的化学物质，植物很难生长，矿区地表基本荒漠化，即使采矿扰动已经停止，生态环境仍长年无法恢复；加上赣南稀土矿山大部分缺少防治措施，每到雨季便泥流成河，造成极其严重的水土流失。

赣南稀土矿区现状图

赣南稀土矿区大量的水土流失不仅带来了土壤侵蚀、河床抬高、水库淤塞、大量耕地被冲毁和掩埋等危害，使土壤肥力流失、耕地面积逐渐减少，而且伴随着水沙过程带来了严重的污染。由于采矿过程中使用硫酸铵、碳酸氢铵作为浸矿液置换稀土元素，稀土尾矿堆中含有大量酸性的 NH₄⁺ 和 SO₄^2- 。在雨水冲刷和地表径流的作用下，NH₄⁺ 、SO₄^2- 和泥沙进入周围的水体和土壤，使得水环境和土壤受到严重的污染，生态环境趋于恶化。

科学地对稀土尾矿水土流失带来的污染问题进行研究，是治理尾矿环境的前提。近期，中科院南京土壤研究所梁音研究员课题组在赣南一稀土尾矿区开展了相关实验。

科研人员采集和处理了降雨后的径流和泥沙样品，分析了矿堆浸出物（NH₄⁺和SO₄^2-）沿水流路径的分布特征及迁移机制。研究发现，在矿堆不同的部位（堆顶、堆下冲沟、堆外冲刷区），NH₄⁺ 和 SO₄^2- 具有不同的分布特征。 NH₄⁺ 含量由堆顶、冲沟，到堆外冲刷区依次增大，SO₄^2- 含量则由堆顶、堆外冲刷区，到冲沟依次减少。如下图所示，在典型的降雨事件中，NH₄⁺ 和 SO₄^2- 具有不同的迁移机制。NH₄⁺ 主要随径流中的泥沙移动，而 SO₄^2- 的主要随径流迁移。溶解态 NH₄⁺ 和 SO₄^2- 的浓度随径流距离的增大而降低，而吸附态均未表现出明显的规律，但其浓度随着泥沙中细颗粒含量的变化而变化。

示意图

相关结果发表在 Solid Earth 上。在我国南方，这样的稀土尾矿区可能还有很多，希望这项成果能为我国南方稀土尾矿区土壤侵蚀和土壤污染的防治提供科学依据，并应用于当地的生态环境修复中，再现青山绿水。

来源：中国科学院南京土壤研究所