尾矿是提取珍贵和关键矿物后留下的废物，通常含有有害的化学物质和重金属，会污染土壤、水，甚至作物。世界上有1800多个尾矿储存设施，2019年，巴西的一座尾矿坝倒塌;近300人在垃圾中淹死，这些垃圾还污染了当地的土地和水道。

　　现在，由昆士兰大学的研究人员领导的一个团队已经开发出一种创新的方法，可以将有害的尾矿转化为健康的土壤。科学家们利用萨斯喀彻温大学的加拿大光源(CLS)来确定这一过程的潜在机制。

　　昆士兰大学教授黄龙斌表示，长期储存尾矿成本高，环境风险大，而其他修复矿山废物的过程既缓慢又极其昂贵。“我们基本上已经将工程解决方案纳入了岩石自然土壤形成的背景下，因为尾矿中含有一些与天然岩石相同的有用矿物质。”他说，他们的解决方案可以在世界范围内节省数十亿美元，并带来大量的环境效益。

　　“尾矿对植物生长没有生物友好性。根和水无法穿透它们，尾矿中的可溶性盐和金属可以杀死植物和土壤微生物。”“如果你等待大自然慢慢地风化尾矿，把它们变成土壤，可能需要几千年的时间。”

　　黄和他的同事发现了一种加速自然土壤形成过程的方法，可以将尾矿转化为健康的土壤。他们最近在《环境科学与技术》杂志上发表了他们的研究结果。

　　他解释说:“我们可以通过开发土壤结构，将这些大量的对生物有害的尾矿转化为类似于自然土壤的生长介质，使微生物和植物能够进行生物活动，基本上建立一个自然生态系统。”

　　这个过程包括鼓励特定的微生物在尾矿中生长，这些尾矿已经用农业废物和城市绿色废物的植物覆盖物进行了修饰。这些微生物“吃掉”尾矿中的有机物和矿物质，将它们转化为功能性聚集体(或土壤碎屑)，这是健康土壤的基石。

　　“土壤碎屑中的微生物活性表面在压实的尾矿中形成孔隙，使气体、水、根和微生物能够生存，就像在耕地中一样。因此，尾矿的死亡矿物基质成为一种类似土壤的介质，使植物能够生长。”黄指出，这个过程可以在短短12个月内发生，也可以用来恢复因过度耕作、过度使用化肥和气候变化而受损的土壤。

　　利用CLS的同步加速器光，科学家们可以可视化他们如何能够开发有机矿物界面并使尾矿恢复活力的详细机制。

　　“我们需要使用SM光束线在纳米尺度上揭示直接界面，以及矿物如何变化，以及它们如何与有机物相互作用，”黄说。“设施的使用和光束线工作人员的专家意见对我们收集高质量数据至关重要，因此可以获得可靠的科学证据。”

　　该小组还完成了一项实地试验和一项广泛的温室试验，利用恢复后的尾矿种植作物和本地植物。

　　“我们相信这是有效的。玉米和高粱喜欢它!”他说。“这项技术现在是可用的。有人只是需要在矿区使用它。”研究人员目前正在寻找工业合作伙伴。

　　研究小组希望他们的方法可以显著降低采矿活动的成本和风险，环境污染，甚至农民所需的肥料量。