礦區(qū)生態(tài)修復技術研究

鄒 卉，馮 娟，全 爽

（青島大學，山東 青島266071）

1 引言

礦產資源為國民經濟和社會可持續(xù)發(fā)展提供了重要的物質基礎，是人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要保障［1］。但是經濟的發(fā)展使得礦產資源需求量不斷增大，導致的生態(tài)環(huán)境問題與日俱增，成為影響可持續(xù)發(fā)展的重要因素［2］，因此，使礦區(qū)在生態(tài)修復后能達到最佳的生態(tài)環(huán)境效益、社會效益和經濟效益，滿足可持續(xù)發(fā)展的需要，成為目前急需解決的問題。

2 礦產資源開發(fā)對生態(tài)環(huán)境和社會的影響

2.1 對地表景觀的破壞

礦產資源的開采包括露天開采和地下開采，都不同程度地對地表景觀造成破壞。露天開采主要通過剝離挖損土地而改變地表景觀；地下開采由于礦物的采出而導致上覆巖層發(fā)生變化甚至破壞。礦產資源的開采破壞了原有的森林、草地等自然植被以及山體本身，嚴重破壞了地表景觀［3，4］。

2.2 對土地資源的破壞

礦產資源的開采通常要壓占大量的土地。露天開采中，采礦剝離的表土、井工采礦后的廢石，以及選礦后的尾礦都會破壞與壓占礦區(qū)土地［5］。地下開采中，挖損土地會導致地面沉降和塌陷，同時加速水土流失和土壤侵蝕。

2.3 對水資源的破壞

礦產資源的開采對地表水資源以及地下水資源造成影響。對地表水資源的影響主要有取水、河道和水文的改變、水質的污染等。對地下水資源的影響主要是導致地下水位的下降和地面沉降等。

2.4 誘發(fā)地質災害

礦產資源的開采和相關工程的建設會對礦區(qū)地質結構產生擾動，地下開采、地面及邊坡開挖都有可能誘發(fā)崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地震等地質災害［6］。同時在開采過程中，如果尾礦庫管理不當，易引發(fā)潰堤垮壩等災難事故，引起泥石流，淹沒耕地、淤塞河道、損毀公路，給人民生命財產帶來巨大損失，嚴重威脅著人類的生存環(huán)境［7］。

2.5 對生物多樣性的破壞

礦產資源開采過程中的植被破壞、礦渣堆放等都會對礦區(qū)的生物多樣性造成破壞，同時由于廢棄土地中微生物活性差，生態(tài)系統(tǒng)的自身修復十分緩慢［4］。

3 礦區(qū)廢棄地的類型及特點

礦區(qū)廢棄地是指在礦產資源開采過程中所破壞的、不經過一定的處理而無法使用的土地。主要分為以下4種。

（1）廢石堆廢棄地，是由剝離的表土、開采的廢石及低品位的礦石堆積形成的。這種廢棄地的特點是廢棄物粒徑常在幾百乃至上千毫米，難以在短期內自行粉碎風化，并且空隙大，持水性差。

（2）開采坑廢棄地，是伴隨礦物開采而形成的采空區(qū)及塌陷區(qū)。開采坑廢棄地形成的深坑會因常年積水形成潮濕的濕地。

（3）尾礦廢棄地，是通過分選精礦物后剩余的固體廢物形成的。由于現在的技術條件有限導致選擇礦回收率較低，使得尾礦排放量較大。

（4）采礦作業(yè)面、機械設施、礦區(qū)輔助建筑物和道路交通等先占用后廢棄的土地［7］。

4 礦區(qū)生態(tài)修復的技術措施

礦區(qū)生態(tài)修復是指對采礦引起的土地功能退化、生態(tài)結構缺損、功能失調等礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)退化的問題，通過工程、生物及其他綜合措施來修復和提高生態(tài)系統(tǒng)的功能，修復其生態(tài)平衡的過程［8］。目前研究的主要生態(tài)修復技術措施如下。

4.1 礦區(qū)生態(tài)修復的工程措施

礦產資源開采過程造成的最重要的生態(tài)破壞就是土地退化，因此，礦區(qū)生態(tài)修復的重要環(huán)節(jié)就是土壤基質改良。

4.1.1 地表土保存技術

因為可耕種的表土的形成需要很長時間，所以，在礦山開采之前，可先取50cm左右厚的土壤保存，在礦山開采結束后，再把封藏的表土填回［9］。

4.1.2 廢棄地改造技術

因為廢渣的淋溶水中鎘、汞、鉛、砷等劇毒元素的含量均超過國家水質標準，所以，在進行地表土改造之前，可先建造一個人工隔水層，減少地表水下滲，從而減少淋溶水中有毒元素的含量［10］。

4.1.3 土壤增肥改良技術

在礦區(qū)生態(tài)修復過程中，可以添加營養(yǎng)物質、有機物質等有效物質來改良土壤的物理化學性質，縮短植被演替的過程，加快礦區(qū)的生態(tài)修復。

4.2 礦區(qū)生態(tài)修復的生物措施

4.2.1 植被修復措施

植被修復是生態(tài)修復中生物措施的關鍵，而根據具體環(huán)境條件與需要選擇適宜的樹種是其關鍵技術之一。

首先分析土壤的物化、生化性質，查明土壤pH值，土壤含水量、通氣性、土壤氮素等，從而選擇樹種、草種。應遵循的原則是：①生長快，適應性強，抗逆性好；②優(yōu)先選擇固氮樹種等植被；③盡量選擇當地優(yōu)良的鄉(xiāng)土樹種和先鋒植被種子，也可以引進外來速生植被；④植被修復時不僅要考慮經濟價值高，更主要的是要考慮多種功能效益，主要包括抗旱、耐濕、抗污染、抗風沙、耐瘠薄、抗病蟲害以及具有較高的經濟價值。

同時，礦山廢棄地一般重金屬污染較重，植被修復在重金屬污染修復中也起到關鍵作用，目前主要通過植物吸收、植物揮發(fā)、植物固定3種措施來進行重金屬污染土壤的植物修復。

4.2.2 微生物技術的應用

微生物在礦山植被恢復過程中起到越來越重要的作用。利用微生物技術可以增加植物對營養(yǎng)的吸收、改良土壤結構、減少重金屬的毒害以及抵抗不良環(huán)境。主要運用的微生物有以下兩種：一是抗污染的細菌，二是利于植物吸收營養(yǎng)物質的微生物［11］。

4.3 尾礦的綜合利用

未經處理或再利用的尾礦不僅占用了大量土地而且還污染環(huán)境，對尾礦進行合理的綜合利用，能帶來顯著的環(huán)境及經濟效益：①從廢棄物中進一步回收有價元素，不僅降低了成本，還可以減少環(huán)境污染；②作為二次資源制取新形態(tài)物質，不僅能變害為利，更能降低有毒、有害物質對人類造成的傷害；③用廢石與尾礦作為井下采空區(qū)的充填材料不僅能節(jié)省費用，還能避免土地占壓，又可減少水土流失源。

5 結論與建議

礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的形成是一個非常復雜的過程，必須按照科學發(fā)展觀的要求，從當地的社會自然環(huán)境和長遠規(guī)劃出發(fā)，同時結合礦產資源開發(fā)過程中對生態(tài)環(huán)境和社會產生的影響以及礦區(qū)廢棄地的類型和特點，采取工程措施、生物措施和尾礦的綜合利用等切實可行的措施，使受損的生態(tài)環(huán)境得到有效的修復，使礦區(qū)經濟和社會的發(fā)展相一致，人類活動和遵循自然規(guī)律相互協(xié)調，促進和諧社會建造，實現生態(tài)修復的目的。

目前礦區(qū)生態(tài)修復已經取得了一些成績，根據我國的實際情況，還應當在以下幾個方面繼續(xù)加強。

（1）目前，對礦山廢棄地中單個重金屬的污染治理已經有一定的理論基礎，但是一般礦山都不是單一的重金屬污染，因此需要找到適合治理多種重金屬污染的方法。

（2）礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的治理與保護必需納入法制化軌道，在已有法律條款的基礎上，結合礦區(qū)環(huán)境的特點，建立符合我國國情的礦區(qū)環(huán)境保護法律法規(guī)體系和技術標準體系。

（3）采礦企業(yè)追求利潤、法律法規(guī)在執(zhí)行中不當等都導致了礦山的破壞，所以，要各盡其責，做好防范措施，減輕后期的治理。

（4）動員全社會的力量參與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護，增強廣大群眾的生態(tài)環(huán)保意識和參與意識，喚起全社會對生態(tài)環(huán)境修復的廣泛關注，促使企業(yè)自覺地保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。

［1］李蓮華，高海英.礦山開采的環(huán)境問題及生態(tài)修復研究［J］.現代礦業(yè)，2009，2（2）：28～30.

［2］莊肅軍，戴洪尉.礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的整治與修復探討［J］.科技信息，2008（20）：647.

［3］莊肅軍，戴洪尉.蒼山縣礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的整治與修復探討［J］.山東水利，2008（10）：44～45.

［4］姚國征，楊婷婷.礦區(qū)土地復墾與生態(tài)修復研究綜述［J］.西部資源，2006（12）：34～35.

［5］宋書巧，周永章.礦業(yè)廢棄地及其生態(tài)修復與重建［J］.礦產保護與利用，2001（5）：43～49.

［6］秦高遠，周 躍，郭廣軍，等.礦山生態(tài)修復研究進展［J］.云南環(huán)境科學，2006，25（4）：19～21.

［7］唐 恒.我國礦山生態(tài)環(huán)境與保護現狀［J］.內蒙古環(huán)境保護，2006（8）：50～53.

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［9］戴塔根，劉星輝.我國礦山生態(tài)修復的現狀和展望［J］.礦業(yè)快報，2006（6）：140～143.

［10］Costigan P A，Bradshaw A D，Gem－mell R.The reclamation of acidic colliery spoil waste I.Acid production potential［J］.Journal of Applied Ecology，1981（18）：865～878.

［11］王 潔，周 躍.礦區(qū)廢棄地的修復生態(tài)學研究［J］.安全與環(huán)境工程，2005，12（1）：5～8.