编辑推荐：
废弃矿山尾矿处理成本高昂且污染严重。研究人员结合多种分析技术，对加拿大一处金矿尾矿开展研究，明确了尾矿化学、矿物学及胶体组成，发现部分中和尾矿利于含铜胶体形成，为尾矿治理提供参考。
在全球范围内，废弃矿山尾矿就像一个个暗藏危机的 “定时炸弹”，不仅是环境的沉重负担，更是巨大的经济包袱。矿山开采期间，处理矿山废弃物就是一笔不小的开支，而在矿山废弃后，为了处理矿山废水、整治酸性矿山排水（AMD），每年都要花费超过 20 亿加元。在加拿大，联邦污染场地清单中就有 7000 多个被金属（类金属）和有机金属化合物污染的废弃矿山，这些污染场地的治理费用最终都转嫁到了民众身上。
面对如此严峻的形势，对废弃尾矿进行修复迫在眉睫。利用当地植被和土壤对尾矿进行修复是常见的方法。给尾矿添加富含有机质的土壤或改良剂，虽然能通过促进硫和铁还原细菌活动，减少氧气渗透，从而降低硫化物氧化速率，还能部分中和酸性尾矿，固定表层金属，但也可能会因为添加的溶解有机物（OM）和有机胶体，促进尾矿中金属的迁移。
铜（Cu）是许多贱金属矿山尾矿中的常见元素，且对有机物有很高的亲和力。在加拿大曼尼托巴省诺皮明省立公园的中央曼尼托巴金矿（CMGM），尾矿中含有大量的黄铜矿（CuFeS?），近年来部分尾矿用富含有机质和碳酸盐的土壤进行了修复。这就为研究富含有机质和碳酸盐的土壤改良剂对尾矿中铜在水溶液中的胶体迁移和形态的影响，提供了绝佳的机会。
为了深入探究这些问题，来自国外的研究人员开展了相关研究。他们结合单颗粒分析、透射电镜（TEM）、批量化学分析、超速离心和超滤等技术，对该金矿尾矿进行了全面研究。研究成果发表在《Applied Geochemistry》上，为尾矿修复和铜污染治理提供了重要依据。
研究人员用到的主要关键技术方法有：单颗粒电感耦合等离子体质谱（sp - ICP - MS），用于测定纳米颗粒和胶体中单一或多种元素的浓度；透射电镜（TEM），用于分析含铜纳米颗粒和胶体的尺寸、化学及矿物学组成；批量化学分析、超速离心和超滤，用于辅助研究尾矿及浸出液的化学、矿物学和胶体组成 。
尾矿不同深度的矿物学和化学组成
研究发现，尾矿表面许多区域有盐华样品，靠近前蓝、绿池塘的盐华分别呈亮蓝色和绿色。而 DPA 和 DPB 站点的表层尾矿颜色较浅，且没有盐华。这初步表明尾矿不同区域的矿物学和化学组成存在差异。
讨论
尾矿部分修复后，在两个尾矿柱（DPA 和 DPB）内形成了化学和矿物学上不同的深度区间，进而间接改变了尾矿中铜的形态和含铜胶体的丰度。在化学组成方面，完全和部分受影响地点的表层比下层尾矿具有更高的 pH 值、无机和有机碳含量；未受影响地点的表层尾矿酸性更强，且相对于较深的还原区，铜含量更低。
在铜的形态方面，酸性浸出液中铜的形态以 Cu2?和 CuSO?物种为主，而 Cu - 有机复合物仅在从完全受影响地点和未受影响地点的还原层提取的弱酸性浸出液中起作用。
对于胶体部分的研究显示，许多胶体被富含有机物或二氧化硅的层包裹，这与 pH 值共同控制着胶体的 zeta 电位和聚集。而且，随着胶体部分铜浓度的增加，单位时间内的颗粒数量和单个颗粒铜浓度的相对标准偏差增加得更快。这是因为含微量（如基于生物质的胶体）和少量（如基于粘土矿物的胶体）铜的胶体比例，相对于以铜为主要元素（含硫酸铜的胶体）的胶体增加得更多。
结论
研究人员通过多种分析技术，解读了废弃且部分修复的金矿尾矿材料及提取浸出液的化学和矿物学变化。批量化学组成与浸出液的 sp - ICP - MS 分析对比表明，胶体部分的铜浓度与含铜胶体的数量相关。同时发现，弱酸性 pH 且无盐华的部分中和尾矿有利于含铜胶体的形成。
这项研究意义重大，它详细解析了尾矿中铜的胶体迁移情况，明确了影响铜迁移和形态的关键因素，为进一步优化尾矿修复策略提供了科学依据。比如，在未来的尾矿修复工作中，可以根据这些研究结果，合理选择土壤改良剂和修复方式，减少铜等金属的迁移，降低对环境的污染风险，对保护生态环境和人类健康具有重要的指导价值。
