目錄
第1章 緒論 1
1.1 有色金屬礦業發展概況 1
1.1.1 我國有色金屬礦產資源概況 1
1.1.2 我國有色金屬礦產資源開發利用現狀 3
1.1.3 我國有色金屬礦業發展趨勢 4
1.2 有色金屬礦區污染及防控概況 6
1.2.1 有色金屬礦區環境污染問題 7
1.2.2 我國有色金屬礦區重金屬污染現狀 8
1.2.3 我國有色金屬礦區重金屬污染評價 9
1.2.4 我國有色金屬礦區重金屬污染防控的政策法規 10
1.3 有色金屬礦區重金屬污染治理與修復技術 12
1.3.1 有色金屬礦區廢水重金屬處理技術 12
1.3.2 有色金屬礦區土壤重金屬污染修復技術 15
1.3.3 有色金屬礦區固體廢物重金屬污染控制 18
1.4 有色金屬礦區重金屬污染治理發展趨勢 20
1.4.1 有色金屬礦區廢水重金屬污染治理發展趨勢 20
1.4.2 有色金屬礦區土壤重金屬污染治理發展趨勢 21
1.4.3 有色金屬礦區固體廢物重金屬污染治理發展趨勢 21
參考文獻 22
第2章 微生物菌種選育及在礦區重金屬酸性水處理中的應用 24
2.1 概述 24
2.2 耐酸耐重金屬菌種的篩選及鋻定 25
2.2.1 耐酸耐銅菌種的篩選及鋻定 25
2.2.2 耐酸耐鉛鋅菌種的篩選及鋻定 26
2.3 優選菌種對重金屬的吸附性能 28
2.3.1 耐酸耐銅菌種對Cu2 的吸附性能 28
2.3.2 耐酸耐鉛鋅菌種對Pb2 、Zn2 的吸附性能 32
2.4 固定化微生物及其對重金屬的去除特性 35
2.4.1 固定化反應器的掛膜及啟動 35
2.4.2 曝氣生物濾池對酸性水中Cu2 的去除特性 41
2.4.3 固定化生物活性炭反應器對酸性水中Pb2 、Zn2 的去除特性 47
2.4.4 生物膜中重金屬的回收 56
2.5 優選菌種對重金屬的去除機理 56
2.5.1 耐酸耐銅菌種對Cu2 的去除機理 56
2.5.2 耐酸耐鉛鋅菌種對Pb2 、Zn2 的去除機理 59
參考文獻 64
第3章 水生植物對礦區復合重金屬污染水體的修復 66
3.1 概述 66
3.2 河道特征重金屬污染修復水生植物的優選 67
3.2.1 優勢挺水植物的篩選及對重金屬的富集性能 67
3.2.2 優勢浮水植物的篩選及對重金屬的富集性能 70
3.2.3 優勢沉水植物的篩選及對重金屬的富集性能 73
3.2.4 水體中N、P濃度對水生植物富集重金屬的影響 76
3.3 水生植物搭配模式優選及其富集重金屬特性 85
3.3.1 不同水生植物搭配模式優選及其對重金屬的富集能力 85
3.3.2 河道水文與水質對水生植物去除水體重金屬的影響 92
3.3.3 水生植物搭配對重金屬的富集機理 99
3.4 水生植物與微生物耦合對水體重金屬去除特性 104
3.4.1 水生植物搭配與微生物耦合對水體重金屬的去除 104
3.4.2 挺水植物與微生物耦合對水體重金屬的去除 111
3.4.3 水生植物與微生物耦合去除水體重金屬機理 120
3.5 水生植物對礦區復合重金屬污染水體修復工程案例 121
3.5.1 工程概況 121
3.5.2 工程技術參數 121
3.5.3 工程建設內容 123
3.5.4 工程實施效果 125
參考文獻 125
第4章 陸生植物對礦區復合重金屬污染土壤的修復 127
4.1 概述 127
4.2 冶煉廠區土壤重金屬污染狀況及陸生植物富集能力 128
4.2.1 冶煉廠區重金屬污染狀況 128
4.2.2 冶煉廠區流域重金屬富集本土植物調查與識別 129
4.3 陸生植物對礦區土壤中重金屬的富集特征及機理 134
4.3.1 草本植物優選及其對重金屬V、Cd、Cr富集特征 134
4.3.2 草本植物優選及其對重金屬As和Hg 的富集特征 141
4.3.3 濱岸特征重金屬富集喬、灌木的優選及富集特征 147
4.3.4 草本植物對重金屬V、Cr和Cd的耐性機理 153
4.3.5 草本植物對重金屬As和Hg的耐性機理 157
4.4 陸生植物聯合修復重金屬污染土壤 165
4.4.1 不同草本植物組合模式對重金屬富集特性 166
4.4.2 草本植物兩兩組合模式的優選 176
4.5 陸生植物修復重金屬污染土壤的強化 188
4.5.1 植物修復重金屬污染土壤的強化技術 188
4.5.2 植物修復重金屬污染土壤的強化機理 206
4.6 陸生植物修復重金屬污染土壤的微生物響應 223
4.6.1 試驗方法 223
4.6.2 植物修復過程中可培養微生物數量及重金屬抗性變化 224
4.6.3 植物修復過程中微生物碳源利用 225
4.6.4 植物修復前後微生物群落結構的響應 227
4.7 陸生植物聯合修復礦區復合重金屬污染土壤的工程應用 230
4.7.1 陸生植物修復帶工程應用設計 230
4.7.2 礦區復合重金屬污染土壤修復工程 232
參考文獻 234
第5章 微生物聯合植物對礦區復合重金屬污染土壤的修復 242
5.1 概述 242
5.2 強化重金屬污染土壤植物修復功能內生菌株的分離篩選與性能表征 243
5.2.1 植物內生菌的分離 243
5.2.2 內生菌的篩選 245
5.2.3 優勢菌株的鋻定 249
5.2.4 內生菌的重金屬解毒作用 253
5.2.5 接種PRE01對污染土壤中V、Cr、Cd的活化作用 258
5.3 內生菌協同植物修復重金屬污染土壤效應和植物生理生化響應 259
5.3.1 內生菌協同強化植物修復試驗方法 260
5.3.2 內生菌對植物生長的影響 261
5.3.3 內生菌接種對宿主和非宿主植物富集和轉運重金屬的影響 264
5.3.4 內生菌接種對宿主和非宿主植物生理生化的影響 269
5.4 內生菌對蜈蚣草重金屬解毒及溶礦促生的作用機制 275
5.4.1 內生菌接種對蜈蚣草重金屬解毒過程的影響 275
5.4.2 內生菌-蜈蚣草協同溶礦促生機制 285
5.5 內生菌接種對印度芥菜根際微生態的影響及其作用機制 292
5.5.1 試驗方法 292
5.5.2 內生菌在修復植物內的定植 293
5.5.3 植物生長和重金屬積累對內生菌接種的響應 295
5.5.4 內生菌接種對根際土壤性質和重金屬形態的影響 297
5.5.5 內生菌接種對植物根際細菌和內生菌群落的影響 299
參考文獻 310

第1章 緒論
1.1 有色金屬礦業發展概況
1.1.1 我國有色金屬礦產資源概況
自然資源部發布的《中國礦產資源報告（2018)》顯示，我國礦產資源保障力度在逐步加大，消費結構也在不斷優化，同時綠色發展與產業持續發展實現了良性互動（中華人民共和國自然資源部，2018)。截至2017年底，我國已發現礦產種類173種，其中天然氣水合物為當年新立礦種，初步預測我國海域天然氣水合物資源量約800億t油當量；煤炭、石油、天然氣、頁岩氣、鍤礦、金礦、石墨等重要礦產查明資源儲量增長，勘查新增資源量超過50億t煤田3個、超過百噸的金礦2個，探明地質儲量超過億噸的油田2個、超過500億m3的天然氣田3個。根據2017年全國重要礦產潛力動態評價結果，預測有色金屬鉛鋅潛在資源量約8.49億t，主要分布在新疆、雲南、西藏、甘肅、青海、陝西等省（自治區)；猛礦資源量約48億t，主要分布在湖南、廣西、貴州、四川、重慶等省（自治區、直轄市)；鹵水鋰（LiCl)資源量約9248萬t，硬岩鋰（Li20)資源量801萬t，主要分布在青海、西藏、四川、新疆、江西、湖南等省（自治區)；500m以淺石墨資源量約20.14億t，主要分布在黑龍江、內蒙古、新疆、四川、山東等省（自治區）；鋁土礦伴生鎵資源量約131.8萬t，主要分布在廣西、河南、貴州、陝西等省（自治區）；鉛鋅錫礦伴生銦資源量約2.16萬t，主要分布在廣西、雲南、內蒙古、廣東等省(自治區）。
在礦產資源中，有色金屬礦產由於其礦物組成的復雜性、應用的特殊性等特點顯得尤為重要，我國主要有色金屬礦產資源儲量、分布、礦床類型如下。
銅礦總保有儲量銅約6243萬t，居世界第7位，探明儲量中富銅礦占35%，主要分布在江西、安徽、甘肅、西藏、雲南、湖北等省（自治區），其中已探明儲量的礦區有910處，以斑岩型銅礦為主，如江西德興特大型斑岩銅礦和西藏玉龍大型斑岩銅礦；其次為銅鎳硫化物礦床（如甘肅白家嘴子銅鎳礦)、夕卡岩型銅礦（如湖北銅綠山銅礦、安徽銅官山銅礦)、火山岩型銅礦（如甘肅白銀廠銅礦等)；沉積岩中層狀銅礦（如山西中條山銅礦、雲南東川式銅礦)、陸相砂岩型銅礦（雲南六直銅礦）及少量熱液脈狀銅礦等。
鉛鋅礦總保有儲量鉛約3572萬t，居世界第4位；鋅保有儲量約9384萬t，居世界第4位，主要分布在雲南、湖南、江西、甘肅、廣東等省，產地共700多處。礦床類型有花崗岩型礦床（廣東連平)、夕卡岩型礦床（湖南水口山）、斑岩型礦床（雲南姚安)，有與海相火山有關的礦床（青海錫鐵山），有產於陸相火山岩的礦床（江西冷水坑和浙江五部鉛鋅礦)，有產於海相碳酸鹽的礦床（廣東凡口）、泥岩-碎屑岩繫中的鉛鋅礦（甘肅西成鉛鋅礦)，有產於海相或陸相砂岩和礫岩的鉛鋅礦（雲南金頂）等。
鋁土礦總保有儲量礦石約22.7億t，居世界第7位；主要分布在貴州、廣西、河南等省（自治區)，產地310處，礦床類型主要為古風化殼型礦床和紅土型鋁土礦床，其中古風化殼型鋁土礦又可分為貴州修文式、貴州遵義式、廣西平果式和河南新安式4個亞類。
鎮礦總保有儲量鎳約784萬t，居世界第9位；主要分布在甘肅、雲南等省，產地近100處，分布於18個省（自治區、直轄市）。其礦床類型主要為風化殼硅酸鹽鎳礦床和岩漿熔離礦床兩類，岩漿熔離礦床又分為岩漿就地熔離礦床與岩漿深部熔離貫入礦床，如甘肅白家嘴子鎳礦屬於深部熔離復式貫入礦床。
鎢礦總保有儲量W03約2529萬t，居世界第1位；主要分布在湖南（白鎢礦為主)、江西（黑鎢礦為主），儲量分別約占全國總儲量的33.8%和20.7%，其次是河南、廣西、福建、廣東等省（自治區）。已探明礦產地有252處，分布於23個省（自治區、直轄市)。礦床類型以層控疊加礦床和殼源改造花崗岩型礦床為主，殼幔源同熔花崗（閃長）岩型礦床、層控再造型礦床和表生型鎢礦床次之。
菱鎂礦總保有儲量礦石約30億t，居世界第1位；主要分布在遼寧海城、營口，山東萊州，其中以遼寧菱鎂礦儲量*為豐富，約占全國總儲量的85.6%。已探明儲量的礦產地27處，分布於9個省（自治區、直轄市）。礦床類型以沉積變質-熱液交代型為主。
錫礦總保有儲量錫約407萬t，居世界第2位，以廣西、雲南兩省（自治區）儲量*多，分別約占全國總儲量的32.9%和31.4%，湖南、廣東、內蒙古、江西次之，此6省（自治區）錫儲量共占全國總儲量的93%。探明錫礦總礦產地293處，分布於15個省（自治區、直轄市)。其礦床類型主要有與花崗岩類有關的礦床，與中、酸性火山-潛火山岩有關的礦床，與沉積再造變質作用有關的礦床和沉積-熱液再造型礦床。
鉬礦總保有儲量鉬約840萬t，居世界第2位。探明儲量的礦區有222處，分布於28個省（自治區、直轄市)。以河南省鉬礦資源*為豐富，其鉬儲量約占全國總儲量的30.1%。礦床類型以斑岩型鉬礦和斑岩-夕卡岩型鉬礦為主，如陝西金堆城鉬礦、江西德興鉬礦屬於斑岩型；夕卡岩型、碳酸鹽脈型、石英脈型次之；沉積型鉬-鈾-釩-鎳礦床有較大的潛在價值，偉晶岩脈型鉬礦無獨立工業意義。
梯礦總保有儲量銻約278萬t，居世界第1位。已探明儲量的礦產地有111處，分布於全國18個省（自治區、直轄市)，以廣西銻儲量為*多，約占全國總儲量的41.3%;其次為湖南、雲南、貴州、甘肅、廣東等省。其礦床類型有碳酸鹽岩型、碎屑岩型、淺變質岩型、海相火山岩型、陸相火山岩型、岩漿期後型和外生堆積型7類，以碳酸鹽岩型銻礦為主。
綜上所述，我國屬於世界上有色金屬礦產資源比較豐富的國家之一，其中探明儲量居世界第1位的有鎢、銻、鎂、稀土、鉭、鈦，居世界第2位的有錫、釩、鉬、鈮、鈹、鋰，居世界第4位的有鉛、鋅等。我國有色金屬礦產資源分布廣泛，但又相對集中於幾個地區，同時部分礦產儲量大、質量高，在國際上具有較強競爭力，因此合理進行有色金屬礦產資源的開發利用十分必要。
1.1.2 我國有色金屬礦產資源開發利用現狀
我國有色金屬行業中存在的一個普遍問題是產業結構不合理，同時，行業監督管理不能做到及時有效。從大型企業到小型企業都盲目爭奪優勢礦產資源，而對開采難度大的礦產資源視而不見。有色金屬企業受自身經營模式的約束，在生產加工技術方面投入的資金較少，這直接導致對我國礦產資源的利用不夠充分。大規模生產雖然給有色金屬企業創造了巨大的經濟效益，與此同時，也造成了嚴重的環境破壞。有色金屬行業的特點是高耗能、高污染，從礦山開采到加工過程中的每一個環節都會產生較多的生態環境問題（胡建利等，2017)。
1.資源過度開采，導致資源破壞嚴重
在我國部分地區，有色金屬等礦產資源濫采現像非常嚴重。為了牟取利益，人們開始大量地尋找有色金屬礦產資源，並且進行無節制的開采，導致礦業開采秩序非常混亂。之所以會出現濫采濫用資源的現像，較大一部分原因是地區管理不善。管理的不善造成了一些集團或者個人不顧國家可持續發展的大局，為了個人利益而破壞資源。根據調查顯示，已經有上千個礦點遭到了破壞，有些地區濫采亂挖的現像非常嚴重，甚至已經造成了無法彌補的損失。除此之外，國家法律制度的欠缺對礦產資源的管理來說也是一個較嚴重的問題。法律法規的不完善，導致了一些人打法律的擦邊球，掠奪礦產資源，牟取暴利，給國家造成了嚴重的損失（龍安舉，2017)。
2.有色金屬礦產資源市場規則混亂
我國是一個礦產資源大國，同時也是一個礦產開發大國，因此有許多企業借助有色金屬等礦產資源建立起來。這些企業包括國有性質企業和私有民辦企業，因企業的性質和利益群體的不同，在資源分配上出現了較為不均等的現像。近幾年來國有礦產企業與私有民辦礦產企業就時有資源爭奪的情況發生，私有的利益群體與國有礦產企業爭奪資源，隻著眼於自身的發展和經濟利益獲得，在獲取資源的時候簡單暴力，造成資源的破壞和浪費。這樣不僅嚴重地影響了國有礦產企業的正常工作、破壞了礦產資源，造成礦產市場的秩序混亂，同時也給環境造成了很大的壓力，嚴重地影響了我國的可持續發展戰略（劉美辰等，2018)。
3.開采技術不過關，造成資源浪費
進行有色金屬礦產資源開發，需要擁有較強的開采技術，準確找到所開采礦產的位置，但是受目前技術水平等方面的限制，我國對礦點位置的判斷還存在一定的誤差，判斷還不夠準確。如果沒有辦法準確定位有色金屬礦產資源的位置，不僅會造成自然環境的破壞，而且會造成人力、物力和財力的浪費，這給礦產資源的開采帶來了困難。但是從目前的發展水平分析，我國的開采技術還遠遠沒有達到標準的礦產資源開采的要求。如果這一情況得不到改善，那麼就很可能影響對有色金屬礦產資源的合理開發利用，甚至可能影響我國資源的可持續發展之路（鄭宇航，2016)。
4.綜合利用和回收水平發展不平衡
我國有色金屬礦產資源總的特點是儲量較豐富素較多、礦石類型復雜，單一礦石很少，許多有色金屬礦石中硫含量很高，並且一些礦石中含有大量的砷礦物，從而增加了回收的難度。目前我國在共（素的回收方面取得了很大的進展，Cu、Sn、素的回收工作在20世紀50～60年代就已經開展，現已取得了很好的回收效果，尤其是在新藥劑和新工藝上取得了很大的進展。但是，我國礦產綜合回收利用發展不平衡，絕大多數礦山企業已開展資源回收工作，但開展資源綜合利用的科研工作深度、廣度不夠，多數礦山企業對資源綜合回收沒有形成繫統的科學管理體繫，缺乏從礦物原料到加工利用各環節的綜合利用研究。
此外，由於綜合利用水平有限，礦產資源開發不可避免地產生大量的廢棄物。目前我國積存的尾砂、廢渣約60億t，占用了大量的土地，給當地自然生態環境、社會經濟生活帶來了較大的負面影響。而尾砂、廢渣中的素又不斷向周邊環境釋放遷移，通過植物、水生生物等食物鏈長期危害人類健康。因此，就目前情況分析，考慮已經存在大量廢棄物的前提下，控制與治理礦產資源開發所引起的重金屬污染，不僅在於采選本身技術的跟進，關鍵還在於對廢棄物的處理和綜合利用。
1.1.3 我國有色金屬礦業發展趨勢
礦產資源是人類社會發展的物質基礎，也是我國經濟社會發展的能源（動力）和原材料保障。我國經濟已經由高速增長階段轉向高質量發展階段，礦業在高質量發展中的地位和作用越來越突出，許多新型能源、新興產業、生態建設和民生保障等原材料和產品都來自礦產品，對資源需求提出更高的要求。在建立全球礦業命運共同體的新背景下，我國應當創新礦業發展道路、發展模式，為世界礦業的復蘇、發展貢獻更多的中國力量，提供更多的中國方案，為世界礦業文明、生態文明貢獻更多的中國智慧。而要做到這些，必須摸清礦業發展的脈搏，準確把握礦業發展的新跡像、新趨勢、新特點。
1.趨勢一：戰略發展，保障經濟建設
我國有色金屬礦業在未來一段時期內的發展首先要“加強勘查，提高礦產資源保障程度”。2016年國土資源部發布實施的《國土資源“十三五”規劃綱要》中指出，要深入實施找礦突破行動，以能源、緊缺及戰略性新興產業礦產為重點。當前高技術產業、戰略性新興產業的迅猛發展，將加快新舊動能轉換，帶動新興材料礦產消費，為礦業振興釋放出新的潛力。隨著“中國制造2025”戰略實施、制造業結構調整，以及產品升級換代的不斷推進，戰略性新興產業對鋰、稀土、鈷、釩、鈦等戰略性礦產原材料的需求將越來越大。與此同時，繼續深入實施找礦突破戰略行動，穩定財政資金投入，創新地質勘查成果轉化機制，改善礦業投資環境，提振社會資本投資信心，大力發展商業性礦產勘查，立足國內，為礦產資源開發利用夯實資源保障的基礎。
2.趨勢二：政策修訂，改善市場環境
礦產資源管理政策法規不斷修訂完善，將進一步推動政府職能轉變和不斷加大“放管服”改革力度，加快形成有利於礦業高質量發展的政策激勵約束體繫。探索建立貫穿於從礦產資源開采到礦產品消費全過程的資源利用效率評價標準，以標準淘汰落後產能和