6.9.1　矿区降雨对沘江铅锌重金属含量的影响

近年来，针对沘江重金属污染的治理工作陆续开展，流域内已关闭数家违规或无环保设施的小型企业，目前只有金鼎锌业有限公司负责兰坪铅锌矿的采、洗、选、冶等矿业活动。因此，大多数重金属污染物主要来自金顶矿山。矿区露天堆放低品位矿石堆、工业矿渣等，矿区局部降雨对沘江河道重金属含量影响很大，尤其是短时暴雨。与长江汛期溶解态Zn（平均值为5.0μg·L-1）和颗粒态Zn相比较（平均值为200 mg·kg-1）（Wen et al.，2013），沘江汛期水体和悬沙中重金属Zn含量远远高于长江汛期，说明沘江汛期水体受金顶铅锌矿开发影响比较大。在低流量下（枯水期），沘江水体中Zn的含量最高达1.85 mg·L-1，但是在强降雨下，沘江水体中Zn含量高出6倍多。在高雨强（即56 mm·h-1）下悬沙中Pb和Zn含量明显高于低雨强（即14 mm·h-1和26 mm·h-1）（图6-6 a和图6-7 a）。这说明强降雨对矿区污染物的迁移和传输具有重要的作用（Cánovas et al.，2017）。在金顶矿山修复方面，要特别加强雨季对地表径流产生的重金属污染物监测并采取相应措施，比如河岸缓冲带，减少水土流失，进一步削减重金属污染的迁移，减少对下游的重金属污染的影响。

本研究发现，强降雨甚至暴雨—洪水过程会将矿区周边的矿渣及其大量重金属污染物直接带入河流，导致沘江水体和悬沙中重金属Pb和Zn含量显著增加，但降雨对矿区河段水体和悬沙中重金属Pb和Zn污染物的作用过程不同（图6-15）。暴雨过程，悬沙重金属Pb和Zn浓度上升主要是在产流后30分钟，并随降雨强度增大而含量升高，降雨强度减小而下降，说明悬沙中Pb和Zn含量升高主要受矿区地表径流的作用。而水体重金属Pb最高含量在降雨量峰值之前，水体Zn最高含量则出现在暴雨结束后22小时。Cánovas等（2012）的研究表明水体中重金属Zn含量随着流量升高而降低，流量降低后其含量反而升高，而重金属Pb则表现为随着流量升高而升高，与水体Zn不同，与本章研究结果一致。主要原因是酸性矿山排水来源和径流水相对贡献的变化，当流量升高其浓度下降主要是地表径流的稀释作用，而当流量降低，主要是壤中流或其他地下水流的作用。Pb元素在地下水运移过程中容易形成难溶物发生沉淀，因此地下水对沘江水体影响不大（陈荣钦，1987）。但区别是Zn最高含量出现在降雨初期，而本章研究结果是出现在降雨结束后，可能与矿山环境的差异有关（Palleiro et al.，2012）。Palleiro等（2012）的研究也表明水体中重金属浓度峰值主要出现在流量峰值后，与本章结果一致，主要与壤中流流动有关。本研究表明，对于悬沙中Pb和Zn含量的变化趋势相同，与降雨过程一致，与Cánovas等（2012）的研究结果相同，一方面河流中存在一定的沉积物，在降雨作用下发生再悬浮过程；另一方面矿区表土重金属污染物在径流作用下迁移进入沘江。而Palleiro等（2012）的研究却表明悬沙中重金属含量峰值出现在流量下降时，主要是重金属污染来源距离河流比较远，导致其发生逆时针滞后。

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图6-15　暴雨过程中水体和悬沙重金属Zn含量的动态变化

其他矿山造成河流污染环境不同，影响重金属污染物的迁移的差异性。Cánovas等（2018）的研究表明，大量酸性矿山排水进入水体，主要是第一场降雨产生强烈的pH缓冲效应，使水体pH值维持在3.5。只有极端暴雨事件中，淡水贡献超过流量的99%，水体pH值才会逐渐增加，达到6左右。沘江在整个暴雨过程中矿区有大量地表径流产生，水体pH呈中性偏碱性，变化不大。说明沘江重金属的迁移不受pH主控。这种差异可能是区域环境差异或是矿区污染处理措施作用的结果。