矿山环境修复前沿生物技术

随着推动可持续采矿作业的力度越来越大，将会有越来越多的旧矿址被环境修复。

位于加拿大Yukon中南部的Faro矿曾是世界上最大的露天铅锌矿，21年前被废弃，现在有7000万吨的尾矿和3.2亿吨含有重金属和酸的废石。

加拿大政府将在Yukon政府、Kaska Dena First Nations和Faro镇的帮助下，监督一个价值5.9亿加元的Faro环境修复项目。矿区的主要环境修复活动预计于2022年开始，大约需要25年才能完成。然而，政府官员尚未收到该项目的正式环境修复方案。

除了Faro以外，其他需要修复Yukon旧矿山包括Mount Nansen、Clinton Creek、Ketza River和Keno Hill。到目前为止，Keno Hill是Yukon矿区第一个正式提交环境修复方案到监管部门批准的旧矿山。

什么是矿山环境修复?

采矿作业产生了大量的危险废物，这些废物经常被收集在尾矿池和尾矿库中。在世界各地，长期关闭的矿山尾矿给当地社区带来了无法应对的环境挑战。

环境修复是指为了保护人体健康和生态环境，对原矿区的污染物进行处理或去除的过程。修复项目可包括土壤、沉积物、地下水或地表水的处理或清除；设施的拆除；升级拦截坝以防止尾矿泄漏；尾矿库和废石堆的工程土覆盖；和水处理系统升级，使受污染的水远离当地水域。

根据市场研究公司的报告，全球环境修复市场预计将以7.5%的复合年增长率增长，到2025年达1522.3亿美元。这种环境修复服务的增长是由石油、天然气和金属矿不断增长的需求推动的（编者注：目前疫情已经极大降低了这些资源的需求）。北美和西欧被认为是环境修复服务的主要区域市场，占总市场收入的80%。

在加拿大，如果在2003年以前被允许开的矿，那么对废弃矿的修复是联邦政府的财政责任。2003年以后获得许可证的，由省或地方政府负责。在矿区开展修复活动之前，必须提交修复方案，以获得监管部门的批准。这些方案是综合研究和与包括first nations在内的受影响社区进行大量磋商的结果。通过招标特许，政府可以将合同授予环境修复服务公司，由其制定和施行矿山环境修复实施方案。

生物技术和环境修复

有时候，最复杂的挑战会被最令人惊讶的解决方案所克服。微生物学家Nadia Mykytczuk在2019年4月的现代采矿和技术Subbury Week上解释说，矿坑和尾矿库拥有自己独特的生态系统。生活在这些生态系统中的微生物可能有能力修复矿山。这一过程被称为生物修复，目前正作为一种可能的解决方案进行试验，以应对采矿业的环境挑战。

这种生物技术的另一个好处是金属的潜在经济复苏。Mykytczuk说:“如果我们能利用这些微生物，让它们为我们工作，它们就能有效地浸出我们没有通过传统工艺百分之百提取的剩余金属。”她目前正在安大略省Subdury的Long Lake矿山项目中研究微生物在金属回收中的作用。这些特殊的微生物以砷为食，在修复矿山的同时回收剩余的黄金资源。如果这一进程能够证明在更大的范围内取得成功，它就可以减少矿山项目的环境和财政责任。

虽然现有的矿山生物修复项目仍处于探索阶段，但到目前为止的结果已证明有必要在安大略省北部建立矿山废物生物技术中心。

Yukon地区的Keno Hill银矿区

在矿山广泛采用生物修复技术的关键挑战之一是它如何适应更寒冷的气候。

作为修复方案的一部分，在Yukon的Keno Hill银矿区的Silver King旧矿山，Alexco环保集团(AEG)，在温哥华的矿业公司Alexco资源的子公司中试使用天然存在于矿井的细菌氧化污染物到更稳定的状态。这些都是非常容易理解和简单的生物过程，30多年前在挪威和瑞典发现和研究，最近在北美发现和研究。

在2018年，AEG从各种修复项目中获得了1990万加元的收入，并利用其中一部分资金收购了在Saskatoon的Contango Strategies，该公司专门从事用于采矿、工业和石油天然气业的生物水处理系统。Contango拥有一个内部的DNA测序设施和微生物学设施，用于识别最合适的微生物，在环境修复广泛应用。

Keno Hill的生物修复过程包括将溶解的有机碳，如酒精或糖蜜(即糖)，注入到一个被有目的淹没的矿井中。同时，在一个循环井里的泵帮助把糖输送到整个矿里。矿井被密封起来，以防止氧气进入系统，并为细菌提供良好的生长环境。然后，细菌菌落开始将水中溶解的硫酸盐副产品转化为可溶的单质硫，单质硫又与溶解的金属如锌和镉结合，形成稳定的硫化矿物，即自然界中金属的形态。

“当硫化物与这些金属结合时，会产生稳定的固体颗粒，即沉淀物，这些沉淀物会从水中沉降到矿池底部，形成沉淀物。AEG技术服务副总裁Linda Broughton通过电子邮件向Yukon News解释说:“通过这种方式，很大比例的矿池水中的镉和锌被从水中除去，并在矿内保持稳定的状态。”

位于Keno Hill的Silver King银铅矿于1913年首次开矿，它的前东家废弃了它，让联邦政府负责修复遗留下来的环境危害。2006年，Alexco资源获得Keno Hill矿区的采矿权后，还与联邦政府达成了一项成本分担协议，这是第一次也是唯一一次由私人和政府共同参与的旧矿区复垦计划。

2018年9月，Keno Hill成为Yukon地区历史上第一个提交了一份正式修复方案的废弃矿山，等待Yukon环境和社会经济评估委员会的监管批准。修复方案涉及的范围远远超过生物修复中试项目；它包括物理复垦和封闭以稳定结构，消除对水质和环境有不利影响的“源头”，巩固尾矿以拆除挡水坝结构。加拿大政府通过与Alexco的费用分摊安排，预期将为Keno Hill矿山修复活动提供1.115亿加元的资金。

除了Keno Hill旧矿山的复垦外，Alexco资源公司正在探索和开发该地区进一步生产白银的潜力，并已经在该地建立了一个加工厂。2019年3月28日发布的一份可行性前研究报告，概述了四个矿床的可开采资源，共计1177379吨，平均含804克银/吨、2.98%的铅、4.13%的锌和0.34克金/吨。预可行性研究突出了税后NPV为1.013亿加元，折扣率为5%；按矿山的平均寿命计算，税后IRR为74%，按目前的金属价格计算，所有成本为每盎司银11.98美元。一旦Keno Hill再次投产，Alexco预计将成为加拿大唯一的主要白银生产商。

这种公私合营的结构正在成为推进废弃矿场复垦的一种模式。这种合作关系使加拿大政府得以与买方合作，监督并资助这一修复项目。

2019年5月，AEG与合资伙伴JDS Energy and Mining获得了从加拿大政府购买Yukon地区废弃Mount Nansen矿山的权利。该项目位于Little Salmon/Carmacks First Nation的传统领土上，需要获得监管部门的批准，包括获得水许可。

加拿大政府在5月6日的新闻发布会上表示，“这次出售是多年来加拿大政府、Yukon政府、Little Salmon/Carmacks First Nation和PricewaterhouseCoopers作为法庭任命的前矿主的接受者之间合作的产物。出售协议是朝着修复矿山迈出的重要一步，并确保修复将有利于Yukon和First Nations”

总结

历史上，采矿业一直是一个环境混乱的行业，当地社区首当其冲受到影响。随着当地社区在批准新的采矿项目方面拥有更大的发言权，过去的灾难以及对人体健康和周围生态系统造成的威胁常常被引用为一个社区为新矿开绿灯最令人担忧的事情之一。通过减小这些环境风险，今天在环境修复方面取得的进展可能具有重大价值，不仅对过去的采矿作业，而且对未来的采矿业也是如此。