摘要：面对日益严峻的全球环境污染，石灰石以其低廉的成本、丰富的储量和独特的化学性质，成为一种极具应用潜力的环境修复材料。本文系统论述石灰石及其衍生物在治理酸性矿山排水、净化富营养化水体、固定土壤重金属以及捕获二氧化碳等方面的机理与实践。

正文：

在寻求可持续解决方案以应对工业遗产污染和当前环境挑战时，石灰石展现出了其作为“环境净化师”的卓越潜力。

一、 治理酸性矿山排水（AMD）

酸性矿山排水是全球矿业面临的最严重环境问题之一，其pH值极低，并含有高浓度的硫酸盐和可溶性重金属离子（如铁、铜、锌、镉、砷）。

中和酸性：将石灰石碎块填充成渗透性反应墙（PRB），置于AMD的地下径流路径上。当酸性水流经时，发生以下主要反应：
CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄·2H₂O (石膏) + CO₂↑
此过程有效提高水体pH值。

去除重金属：随着pH值升高，大多数重金属离子会形成氢氧化物或碱式盐沉淀。例如：
Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓
同时，生成的石膏与其他金属离子可形成共沉淀。此外，在石灰石表面也可发生吸附和离子交换作用。这种方法成本低，能长期被动运行，适用于偏远矿区。

二、 净化富营养化水体

水体富营养化主要由过量的氮、磷引起。

除磷：石灰石中的CaCO₃和其煅烧产物CaO、Ca(OH)₂都能有效去除水中的磷酸盐。在碱性条件下，钙离子与磷酸根离子反应生成难溶的羟基磷灰石沉淀：
5Ca²⁺ + 3PO₄³⁻ + OH⁻ → Ca₅(PO₄)₃OH↓
这一原理被广泛应用于污水处理厂除磷，也可用于湖泊、水库等内陆水体的原位修复。

调节水体pH与生态恢复：对于因酸雨等原因酸化的湖泊，投加石灰石粉可以安全、缓慢地提升水体pH，使其恢复至适合水生生物（特别是鱼类和敏感水生昆虫）生存的范围，重建健康的生态系统。

三、 固定土壤重金属

在受重金属污染的土壤中，施用石灰是公认的稳定化修复技术。

提高pH诱导沉淀：与水体修复类似，提高土壤pH是促使重金属形成氢氧化物或碳酸盐沉淀的关键。这对于在酸性条件下易溶的Cd、Zn、Pb、Cu等金属尤为有效。

改变金属形态：石灰的加入不仅能引起沉淀，还能改变重金属在土壤中的化学形态，使其从活性较高的可交换态、碳酸盐结合态，向活性较低的铁锰氧化物结合态、残渣态转化，从而降低其生物有效性和向食物链迁移的风险。

四、 工业烟气干法脱硫

虽然湿法脱硫效率更高，但干法/半干法脱硫因其工艺简单、无废水产生而应用于中小型锅炉或作为预脱硫。其中，喷入熟石灰（Ca(OH)₂）或石灰石粉（CaCO₃）是核心技术。石灰石粉在高温烟气中迅速分解为CaO，随后与SO₂反应生成硫酸钙：
2CaCO₃ → 2CaO + 2CO₂
2CaO + 2SO₂ + O₂ → 2CaSO₄

结论：

石灰石在环境修复领域的应用，充分体现了“以自然之道，还治自然之身”的智慧。它通过一系列相对温和、持久的地球化学过程，有效中和酸性、固定污染物、恢复生态平衡。尽管在某些高效处理场景下可能被更精细的化学品所替代，但其在大型、长期、低维护成本的原位修复项目中，具有无可比拟的经济和技术优势。将这种天然、广谱的环境修复材料纳入我们的污染治理工具箱，是实现绿色、可持续环境治理的重要路径之一。