综述：酸性矿山排水处理方法的批判性评估及其碳中和相关CO2排放分析

这篇综述系统评述了酸性矿山排水（AMD）的治理技术，重点分析了不同处理方法（主动/被动）的CO2排放路径（包括物理化学反应、能源消耗、生物活动及试剂生产），提出通过替代性碱性材料（如工业废料）和可再生能源实现碳中和目标，为矿业环境治理与气候变化协同应对提供了新视角。

　　

酸性矿山排水的形成与危害

酸性矿山排水（AMD）是硫化矿物（如黄铁矿FeS₂）在空气和水作用下氧化的产物，其强酸性（pH 2-6）和高浓度重金属（Fe、Al、Cu等）对水体生态造成长期破坏。微生物（如嗜酸硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans）加速了这一过程，导致河流酸化、重金属富集及微生物群落失衡。据联合国统计，AMD污染已成为全球第二大环境问题。

现有处理方法及其局限性

预防技术通过覆盖层或微囊化抑制硫化矿物氧化，但仅适用于未形成AMD的矿区。被动处理系统（如人工湿地、渗透反应屏障）利用石灰石等天然材料中和酸性，成本低但处理能力有限。主动处理系统依赖化学中和（如Ca(OH)₂）和膜分离技术，效率高但伴随显著CO₂排放——每吨CaCO₃中和剂可释放440kg CO₂。

CO₂排放的关键路径

1. 物理化学反应：碳酸盐中和酸性时释放CO₂（如CaCO₃ + 2H⁺ → Ca²⁺ + CO₂ + H₂O）；

2. 能源消耗：主动处理耗电量大，电力生产间接增加碳排放；

3. 生物活动：硫酸盐还原菌（SRB）代谢有机质产生HCO₃^-，而铁氧化细菌可固定CO₂；

4. 试剂生产：石灰制造过程排放占全流程碳足迹的30%。

碳中和路径探索

研究建议：

• 用工业废碱（如赤泥）替代传统石灰石；

• 结合微生物燃料电池（MFC）回收金属并发电；

• 推广光伏/风能供电的被动处理系统。案例显示，某日本处理厂通过CO₂核算将排放降低15%。

未来展望

开发低耗能膜材料、优化SRB群落结构及完善碳排放核算体系，将是实现AMD治理与碳中和双目标的核心方向。