許文佳，白中科，楊金中，姚維嶺，蔣存浩，王海慶

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.中國自然資源航空物探遙感中心，北京 100083；3.自然資源部土地整治重點實驗室，北京 100035；4.自然資源部礦區(qū)生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)創(chuàng)新中心，北京 100083）

黃河源區(qū)是黃河流域重要水源涵養(yǎng)區(qū)以及高原動植物種質(zhì)庫，其生態(tài)安全是保障黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵前提[1]。黃河源區(qū)位于青藏高原腹地，氣候條件惡劣，生態(tài)敏感脆弱，區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源開發(fā)劇烈人為擾動更易造成源區(qū)生態(tài)受損，導(dǎo)致生態(tài)服務(wù)功能降低。2021年10月，中共中央、國務(wù)院公開發(fā)布《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》[2]，明確提出全面禁止源區(qū)河湖周邊采礦、采砂等活動，保護、修復(fù)高寒草甸、草原等重要生態(tài)系統(tǒng)，遏制沼澤濕地萎縮趨勢，開展黃河流域周邊礦區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合整治?？茖W(xué)診斷礦業(yè)開發(fā)造成生態(tài)受損是系統(tǒng)性修復(fù)治理的基礎(chǔ)[3]。因此，摸清黃河源區(qū)礦業(yè)開發(fā)現(xiàn)狀、特征，分析礦山開采造成生態(tài)系統(tǒng)受損影響機理以及源區(qū)生態(tài)脅迫狀況，對維護黃河源區(qū)生態(tài)安全以及高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

目前，國內(nèi)許多學(xué)者從不同尺度、不同角度開展黃河流域礦產(chǎn)資源開發(fā)對生態(tài)環(huán)境影響作用機理的研究。根據(jù)黃河流域煤炭基地廣泛分布特征，從整個流域尺度上，多以煤礦開采對上、中、下游生態(tài)環(huán)境影響機理、造成不同區(qū)段生態(tài)環(huán)境問題空間異質(zhì)性研究[4-5]，以及測度礦產(chǎn)資源開發(fā)強度與資源環(huán)境承載力耦合協(xié)調(diào)性[6]為主。從中、微觀尺度，主要針對某流域段或某礦區(qū)、礦種開發(fā)造成黃河生態(tài)環(huán)境影響研究，如煤礦[7-8]、河道采砂[9]等。對黃河源區(qū)范圍尺度研究主要側(cè)重于土地利用[10-11]、土地覆被[12-14]以及氣候[15-16]變化對生態(tài)環(huán)境的影響，礦山方面相關(guān)研究主要集中于局部典型礦區(qū)[17]或部分礦種[18]，缺乏對源區(qū)不同礦種、開采方式礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)受損系統(tǒng)全面地診斷分析研究。因此，本文基于高分辨率遙感解譯及空間統(tǒng)計分析方法，查明黃河源區(qū)以及干支流兩岸10 km范圍、重要生態(tài)功能區(qū)以及國家級自然保護區(qū)等重要生態(tài)區(qū)域內(nèi)全類型、全要素礦山開發(fā)特征，識別診斷礦業(yè)開發(fā)造成黃河源區(qū)水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護等重要生態(tài)系統(tǒng)及生態(tài)功能受損狀況，為黃河源區(qū)礦山生態(tài)保護修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

本文研究區(qū)為青海省行政界內(nèi)黃河干、支流水系流域范圍（以下簡稱“黃河源區(qū)”），涉及8個市（州）的35個縣（區(qū)），流域面積15.31萬km2，占青海省行政區(qū)域面積的20.34%[19]。黃河發(fā)源于青海省玉樹藏族自治州曲麻萊縣境內(nèi)的巴顏喀拉山北麓，青海省行政界內(nèi)干流長度1 694 km，占總長度的31%，是《全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護和修復(fù)重大工程總體布局（2021—2035年）》“三區(qū)四帶”布局中青藏高原生態(tài)屏障區(qū)重要組成部分[20]，也是保障我國生態(tài)安全重要區(qū)域，具有重要生態(tài)戰(zhàn)略地位。研究區(qū)屬高原高寒氣候，平均海拔3 800 m，年均降雨量在250～800 mm之間[21]，多屬半干旱地區(qū)，少部分屬半濕潤地區(qū)，極少部分屬干旱地區(qū)。由于復(fù)雜的地形地貌以及氣候條件，源區(qū)內(nèi)植被類型既有溫帶山地森林、溫帶草原和溫帶荒漠，也有高寒氣候影響下形成的高寒灌叢、高寒草甸、高寒墊狀植被和高寒荒漠等，多樣的氣候環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)類型為流域水源涵養(yǎng)及生物多樣性保護創(chuàng)造了寶貴條件。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所用青海省行政區(qū)界、黃河流域范圍、黃河流域干支流、重要生態(tài)功能區(qū)等矢量數(shù)據(jù)來源于中國地質(zhì)調(diào)查局，采礦權(quán)、探礦權(quán)等數(shù)據(jù)來源于自然資源部信息中心，國家級自然保護區(qū)矢量數(shù)據(jù)來源于國家林業(yè)和草原局，高分辨率衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)來源于中國地質(zhì)調(diào)查局航遙中心，中國陸地生態(tài)系統(tǒng)類型空間分布數(shù)據(jù)、黃土高原地貌區(qū)范圍來源于資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https://www.resdc.cn/）。

2 研究方法

2.1 研究技術(shù)路線

通過資料收集、影像處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查等步驟，采用2018年黃河源區(qū)高分辨率遙感影像，以室內(nèi)人工解譯與現(xiàn)場實地調(diào)研相結(jié)合方式獲取黃河源區(qū)礦業(yè)開發(fā)現(xiàn)狀信息，結(jié)合黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境本底狀況以及礦業(yè)開發(fā)特征分析礦業(yè)開發(fā)造成黃河源區(qū)生態(tài)受損位置、機理及程度，研究技術(shù)路線如圖1。

2.2 遙感數(shù)據(jù)源

根據(jù)礦山開發(fā)環(huán)境解譯地物影像特征及解譯精度要求，選取GF1、GF2、ZY3等類型遙感影像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分辨率多為1 m和2.5 m，少部分地區(qū)為5 m，通過正射糾正、影像融合、鑲嵌、裁切等處理得到研究區(qū)礦產(chǎn)衛(wèi)片遙感影像數(shù)據(jù)，具體技術(shù)參數(shù)如表1。經(jīng)比對，這三種數(shù)據(jù)類型能夠更清晰、精準地識別礦山開發(fā)地物要素，有效提高解譯準確率，減少野外查證工作量。為保障數(shù)據(jù)質(zhì)量，在解譯前對監(jiān)測底圖云雪覆蓋、輻射校正及波段配比情況進行質(zhì)量檢查[22]，以符合質(zhì)量要求的9—12月份影像為主，輔助1—8月部分遙感影像數(shù)據(jù)對黃河源區(qū)2018年礦山開發(fā)名稱、企業(yè)、礦種、開采方式、開采狀態(tài)、礦山開發(fā)損毀土地利用類型、損毀前土地利用類型等信息進行遙感解譯。

表1 衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)技術(shù)指標Table1 Technical indicators of satellite remote sensing data

2.3 信息提取與統(tǒng)計分析方法

2.3.1 遙感解譯標志建立

依托ArcGIS 10.2軟件平臺，根據(jù)黃河源區(qū)礦山開發(fā)及影像特征，結(jié)合野外實地調(diào)研建立黃河源區(qū)礦山開發(fā)環(huán)境要素遙感解譯標志[23]，采用直接判讀和間接解譯兩種方式對黃河源區(qū)范圍內(nèi)2018年露天、地下、聯(lián)合開采礦山挖損（采場）、壓占（中轉(zhuǎn)場地、固體廢棄物、礦山建筑）及采空塌陷土地進行人工解譯，礦山地物影像特征如下：（1）采場：沿礦脈展布，呈負地形，邊部臺階狀剝離紋理明顯；（2）中轉(zhuǎn)場地：一般位于采場周邊，呈現(xiàn)工礦企業(yè)特征，通常具有明顯選礦設(shè)備或傳送帶標志；（3）固體廢棄物：固體廢棄物包括選礦廢渣、排土場、煤矸石和尾礦庫等類型，一般堆放于選礦廠或采場周邊，較散亂。排土場一般分布于采場或硐口、井口附近，呈圓形或半圓形錐狀堆積。煤矸石在影像上呈黑色圓斑，較易辨識。尾礦庫通常地處山谷，有尾礦壩呈階梯狀逐級排列，還有些正在使用中的尾礦庫可見排砂管處有積水或鏡面平滑紋理特征；（4）塌陷土地：塌陷土地通常呈圓形或橢圓形洼地沿礦脈分布。具體影像特征如圖2所示。

圖2 礦山開發(fā)環(huán)境遙感解譯標志Fig.2 Remote sensing interpretation signs of mines

2.3.2 遙感解譯精度分析

根據(jù)礦山開發(fā)遙感解譯標準要求[24]，礦山開發(fā)地物解譯勾繪精度均控制在3個像元范圍內(nèi)。同時，為保證數(shù)據(jù)準確性，對疑問圖斑進行100%實地核驗，同時按照圖斑總數(shù)10%比例隨機選取圖斑進行實地核驗，解譯正確率在95%以上為符合要求。野外核驗后，再對圖斑信息進行修改，確保解譯成果準確、可靠。

2.3.3 空間統(tǒng)計綜合分析

將黃河源區(qū)礦業(yè)開發(fā)環(huán)境遙感解譯信息、礦業(yè)權(quán)信息與黃河流域干支流水系、陸域生態(tài)系統(tǒng)等各重點生態(tài)區(qū)域范圍信息疊加，利用ArcGIS軟件空間統(tǒng)計分析方法分析不同生態(tài)敏感區(qū)域礦山開發(fā)現(xiàn)狀、特征及生態(tài)脅迫機理，識別診斷由于礦山開采造成的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能受損特征、位置及程度。

3 黃河源區(qū)流域范圍內(nèi)礦業(yè)開發(fā)生態(tài)受損特征分析

礦業(yè)開發(fā)生態(tài)受損指由于礦產(chǎn)資源開發(fā)或其他人為、外在因素擾動，造成原生態(tài)系統(tǒng)組成要素或整體發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能受損、退化，導(dǎo)致原生態(tài)系統(tǒng)平衡破壞，生態(tài)演替向逆向轉(zhuǎn)移，生態(tài)功能降低。以黃河流域干支流兩岸周邊、重要水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)和國家級自然保護區(qū)等生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)作為典型研究區(qū)域，分析礦業(yè)開發(fā)對黃河源區(qū)重要生態(tài)區(qū)域生態(tài)功能脅迫狀況。礦產(chǎn)資源及生態(tài)系統(tǒng)皆依附于土地資源承載功能，因此，本文以礦山開發(fā)挖損、壓占以及地下開采采空塌陷造成土地資源及其上生態(tài)系統(tǒng)損毀面積表征造成生態(tài)系統(tǒng)擾動以及生態(tài)受損、退化程度。

3.1 黃河源區(qū)礦山開發(fā)生態(tài)受損特征狀況分析

3.1.1 礦業(yè)開發(fā)特征

礦業(yè)開發(fā)造成黃河源區(qū)土地損毀面積14 127.67 hm2，占青海省礦山開發(fā)損毀土地（不含鹽湖）面積的28.67%。礦山開采礦種主要以煤礦、建筑用砂、磚瓦用黏土礦和銅礦為主，分別占礦業(yè)開發(fā)損毀土地的38.24%、28.11%、9.92%和4.15%。露天開采是黃河源區(qū)礦業(yè)開發(fā)的主要開采方式，其占損土地面積占比78.55%，地下開采和聯(lián)合開采礦山損毀土地面積僅占14.25%和7.20%。露天開采造成大量土方挖損、圍巖剝離，壓占大量土地資源[25]，其開采單位原礦生態(tài)成本是地下開采的2倍[26]，對生態(tài)系統(tǒng)直接的劇烈擾動造成生態(tài)受損程度較地下開采更為嚴重[27]。同時，黃河源區(qū)有60.40%為歷史遺留廢棄礦山損毀土地，以煤礦、建筑用砂和磚瓦用黏土礦為主，分別占歷史遺留廢棄礦山損毀土地面積的36.42%、34.69%和11.36%，多為建筑用砂采場和煤矸石、煤礦排土場。39.60%在建生產(chǎn)礦山同樣以煤礦和建筑用砂礦為主?！芭f賬未還，新賬又欠”是黃河源區(qū)礦業(yè)開發(fā)重要特征。

3.1.2 礦業(yè)開發(fā)分布及生態(tài)受損總體特征

黃河源區(qū)各類礦山主要集中分布于源區(qū)北部。其中，煤礦主要分布在源區(qū)北部祁連山脈周邊，重要水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)，如天峻縣木里煤礦、祁連縣西海煤電以及門源回族自治縣瓜拉煤礦，多為遺留廢棄煤礦山，還有部分廢棄煤礦山分布在源區(qū)南端瑪沁縣；金屬礦山有36.43%分布在黃土高原地貌區(qū)，主要為銅礦和金礦，分布在門源回族自治縣。除此之外，還有大面積銅礦和砂金礦損毀土地分別分布于瑪沁縣和曲麻萊縣。金屬礦山損毀土地中有51.60%為固體廢棄物壓占損毀，其通常隨意堆放于采場或選礦場周邊，多數(shù)距離水系較近且未采取防護措施，其內(nèi)含有的大量重金屬及化學(xué)物質(zhì)易通過風揚、雨水淋溶作用等進入生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，以“點—線—面—網(wǎng)”擴張[3]，造成區(qū)域性重金屬污染，嚴重威脅黃河源區(qū)水資源環(huán)境健康；非金屬歷史遺留廢棄礦山主要集中分布于黃土高原區(qū)、龍羊峽水庫北部以及黃河干流周邊達日縣、興海縣、同德縣范圍內(nèi)，多處于半干旱地區(qū)，生態(tài)恢復(fù)力差，加之黃土高原地區(qū)土質(zhì)疏松，采礦造成地表覆被破壞加劇了荒漠化、水土流失等生態(tài)環(huán)境問題，同時在夏季雨水集中時期，礦山采面結(jié)構(gòu)松散，流水侵蝕更易造成滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，威脅源區(qū)生態(tài)以及人居環(huán)境安全。

黃河源區(qū)礦山開發(fā)主要以能源和建材類非金屬礦產(chǎn)開采造成高寒草地和荒漠及其他生態(tài)系統(tǒng)損毀為主，尤其是高寒草地生態(tài)系統(tǒng)，受損占比51.60%，如表2所示。高寒草原、高寒草甸和高寒濕地是黃河源區(qū)最主要也是最重要的水源涵養(yǎng)以及生物多樣性保護生態(tài)系統(tǒng)，承擔涵養(yǎng)水源、蓄水調(diào)洪、改善水資源環(huán)境、生態(tài)調(diào)節(jié)以及維護生物多樣性等多種重要生態(tài)功能。高寒草原、高寒草甸是黃河源區(qū)最主要的植被類型，高寒濕地是黃河源區(qū)重要的水源涵養(yǎng)源[28]，以高寒沼澤草甸濕地為主，湖泊和河流濕地為輔。還有部分林地和灌木林地分布于黃河源區(qū)東北、東南端，是重要氣候調(diào)節(jié)系統(tǒng)和生物棲息地。因此，本文以森林、草地以及水體與濕地生態(tài)系統(tǒng)破壞面積表征黃河源區(qū)水源涵養(yǎng)以及生物多樣性保護功能受損程度。黃河源區(qū)礦山開采挖損、壓占造成森林、草地以及水體與濕地等重要生態(tài)系統(tǒng)損毀面積分別為786.84 hm2、7 288.11 hm2和928.06 hm2，主要以灌木林地、中低覆蓋度草地、灘地、沼澤等損毀為主。大面積高寒草地生態(tài)系統(tǒng)受損不僅加劇了土地沙化、荒漠化，造成地下水位下降、濕地退化、水土流失等生態(tài)環(huán)境問題，草場退化也促進了毒雜草等有害植物入侵[29]，導(dǎo)致高原生物多樣性降低。

表2 黃河源區(qū)礦山開采損毀生態(tài)系統(tǒng)面積信息表Tab.2 The area of the ecosystem damaged by mining in the source area of the Yellow River

3.2 黃河干支流兩岸周邊礦山開發(fā)生態(tài)受損特征

黃河干支流水域是重要河流生態(tài)廊道，除黃河干支流河面外，河漫灘、堤壩以及河岸植被也是維護河流生態(tài)廊道的重要組成部分。相關(guān)研究表明，廊道效應(yīng)在距離黃河10 km范圍內(nèi)作用最顯著[30]，因此，以黃河干支流兩岸10 km范圍評估礦業(yè)開發(fā)造成河流生態(tài)廊道生態(tài)功能受損狀況。黃河源區(qū)干支流兩岸10 km范圍礦業(yè)開發(fā)造成森林、草地以及水體與濕地等重要生態(tài)系統(tǒng)損毀面積417.99 hm2、5 204.92 hm2和790.28 hm2，主要以集中連片煤礦采場、煤矸石堆和多、小、散建筑用砂采場為主。黃河干支流兩岸10 km范圍內(nèi)多為采場，露天開采造成干支流兩岸土地資源、地表覆被破壞嚴重，導(dǎo)致生境破碎化、土地沙化、荒漠化、水土流失問題加劇，水源涵養(yǎng)能力、生物多樣性保護能力降低。同時，干支流兩岸大量煤矸石堆放，易造成污染物質(zhì)流入水域，導(dǎo)致水資源環(huán)境生態(tài)風險。由此可見，黃河干支流兩岸煤礦采場、煤矸石及建筑用砂采場是造成黃河干支流兩岸生態(tài)脅迫的主要影響因素。

查明黃河干支流兩岸10 km范圍有6處尾礦庫。其中，1處位于黃河干流2 km范圍內(nèi)，其余5處分別位于大河壩河、曲什安河和大通河等流域周邊。尾礦庫中不僅含有選礦后遺留重金屬，還有較多選礦試劑中殘留的化學(xué)物質(zhì)，是威脅黃河源區(qū)生態(tài)安全的重要隱患。查明黃河干支流兩岸10 km范圍煤礦、金屬礦地下開采產(chǎn)生地表采空沉陷面積209.31 hm2，有8處地裂縫分別位于大通河和寶庫河周邊。采空塌陷及地裂縫分布嚴重影響地表徑流，造成局部區(qū)域水流集聚，地表水減少，地表覆被退化，源區(qū)水源涵養(yǎng)能力降低，而積水下滲，則易將地表污染物帶入地下水，從而導(dǎo)致地下水環(huán)境污染，威脅源區(qū)水資源環(huán)境健康。

3.3 重要生態(tài)功能區(qū)礦山開采生態(tài)受損特征

黃河源區(qū)范圍內(nèi)主要涉及2個水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)，分別是三江源草原草甸濕地生態(tài)功能區(qū)和祁連山冰川與水源涵養(yǎng)區(qū)。

祁連山冰川與水源涵養(yǎng)區(qū)礦山開發(fā)損毀土地面積5 541.32 hm2，主要以煤礦露天開采造成中、高覆蓋度草地損毀為主，高寒草地損毀面積占比69.59%。高寒草甸、高寒草甸沼澤濕地以及凍土是祁連山冰川與水源涵養(yǎng)區(qū)重要水源涵養(yǎng)生態(tài)要素[31]。多年凍土透水性較差，其良好的隔水作用可以提高流域融雪和降雨徑流量[32]，增加水源供給。凍土與高寒草甸、高寒沼澤草甸濕地之間也具有較強相關(guān)性。凍土是高寒沼澤草甸濕地發(fā)育的重要條件，而高寒草甸以及高寒沼澤草甸覆蓋度也強烈影響著凍土上限[33]。煤礦集中連片露天開采產(chǎn)生大面積高、深采場造成原地形地貌、高寒草地、高寒沼澤草甸濕地，以及多年凍土層嚴重破壞甚至消失，嚴重損害了重要水源涵養(yǎng)區(qū)水源涵養(yǎng)生態(tài)功能。其中，以天峻縣木里煤礦最為典型，木里礦區(qū)也是造成黃河源區(qū)生態(tài)受損最嚴重地區(qū)。木里煤礦是青海省最大的煤炭資源集中區(qū)，與江倉煤礦共同呈北西條帶狀展布，平均海拔4 100 m，多年平均氣溫-4.2 ℃，屬于高原亞寒帶、亞干旱氣候、高原丘陵，位于祁連山冰川與水源涵養(yǎng)重要生態(tài)功能區(qū)。礦區(qū)原生態(tài)系統(tǒng)為高原典型高寒草甸濕地，有多年凍土層覆蓋，生態(tài)系統(tǒng)極為脆弱。天峻縣木里煤礦開采共造成4 300.75 hm2土地資源損毀，單個礦坑挖損面積可達405.67 hm2，深百米。大面積采坑造成區(qū)內(nèi)地形地貌、高寒草甸、高寒沼澤濕地和地表植被銳減，土地荒漠化加劇[34]，導(dǎo)致嚴重生態(tài)風險。多年凍土層以及含水層嚴重受損，不僅造成哆嗦河表層潛水被破壞，形成以采坑為中心的降落漏斗，導(dǎo)致礦坑積水，區(qū)域水資源環(huán)境污染，也造成地表水下滲與地下水形成貫通融區(qū)，加劇水資源疏干，致重要水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)水源涵養(yǎng)供給和蓄水能力遭到破壞，疏勒河、布哈河和黃河重要支流大通河三河源頭生態(tài)健康嚴重受損。同時，大量堆積的煤矸石吸收太陽輻射，易造成原熱輻射平衡破壞，使多年凍土上限下降、地下冰融化，出現(xiàn)熱融湖塘、凍脹丘現(xiàn)象。而由于采掘剝離過程中未提前將地表植被、表層土壤和淺土分開剝離，造成礦山生態(tài)恢復(fù)難度大，大大增加了恢復(fù)成本。

三江源草原草甸濕地生態(tài)功能區(qū)是重要水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)，黃河流域水資源總量的49%來源于三江源。礦山開采造成三江源草原草甸濕地生態(tài)功能區(qū)高寒草地以及水體與濕地生態(tài)系統(tǒng)損毀面積1 083.31 hm2，以露天開采建筑用砂和聯(lián)合開采銅礦造成區(qū)內(nèi)重點保護對象高寒草地生態(tài)系統(tǒng)損毀為主，加劇區(qū)內(nèi)生態(tài)脅迫。

3.4 國家級自然保護區(qū)礦山開采生態(tài)受損特征

國家級自然保護區(qū)是對具有代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)、珍稀瀕危動植物物種天然分布集中區(qū)以及特殊自然遺跡等保護對象進行統(tǒng)一保護保育管理區(qū)域。青海省共有7個國家級自然保護區(qū)，其中有3個保護區(qū)位于黃河源區(qū)范圍，分別是三江源、大通北川河源區(qū)和循化孟達自然保護區(qū)。

循化孟達是森林生態(tài)系統(tǒng)和珍稀生物物種保護地，其內(nèi)未監(jiān)測到礦山分布。大通北川河源區(qū)是高原森林生態(tài)系統(tǒng)及白唇鹿（Cervus albirostris）、冬蟲夏草（Cordyceps）等珍稀野生動植物保護地，核心區(qū)內(nèi)未監(jiān)測到礦山開采，緩沖區(qū)和實驗區(qū)內(nèi)分別監(jiān)測到建筑用砂和長石礦廢棄礦山損毀耕地和草地面積0.84 hm2和1.44 hm2，未造成重點保護森林生態(tài)系統(tǒng)受損。三江源是重要珍稀動物及濕地、森林、高寒草甸等生態(tài)系統(tǒng)保護地，礦業(yè)開發(fā)造成該區(qū)生態(tài)受損最為嚴重。截至2018年，監(jiān)測到實驗區(qū)范圍內(nèi)有效礦業(yè)權(quán)2處，為地下開采銅礦和礦泉水礦。銅礦位于黃河支流曲什安河5 km范圍內(nèi)，礦泉水礦位于黃河干流2 km范圍內(nèi)，嚴重威脅黃河源區(qū)水資源環(huán)境安全。礦業(yè)開發(fā)造成核心區(qū)、緩沖區(qū)和實驗區(qū)內(nèi)土地資源及其上生態(tài)系統(tǒng)損毀面積分別為3.76 hm2、108.32 hm2和254.90 hm2，保護區(qū)內(nèi)重點保護高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)損毀面積占區(qū)內(nèi)礦業(yè)開發(fā)損毀土地面積的91.27%。高寒草地是孕育高寒濕地的重要植被，草地生態(tài)系統(tǒng)受損會加劇高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)退化，導(dǎo)致區(qū)域水源涵養(yǎng)能力降低。而隨高寒草地退化加劇，物種豐富度也隨之降低，高寒草甸地下生物量有80%分布于表層土壤[35]，因此，高寒草地生態(tài)系統(tǒng)受損造成高原生物量及豐富度不同程度減少。

三江源國家級自然保護區(qū)與三江源草原草甸濕地生態(tài)功能區(qū)有大面積重疊，是黃河源區(qū)非常重要的生態(tài)功能區(qū)域。礦山開發(fā)造成其重疊范圍內(nèi)損毀土地面積2 355.91 hm2，其中，砂金礦損毀高寒草地生態(tài)系統(tǒng)面積占該區(qū)域礦山損毀土地面積的86.97%?？梢?，砂金礦開采也是造成三江源國家級自然保護區(qū)以及水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)重要水源涵養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)高寒草地受損的主要原因之一。砂金礦主要位于鄂陵湖北岸一級支流柯爾咱程河谷低階地開闊處以及河漫灘地區(qū)，造成高寒草地損毀面積2 048.93 hm2，其中有2 040.41 hm2雖已通過回填覆土、土地平整等工程治理措施修復(fù)治理為草地，但從遙感影像可明顯看出，其恢復(fù)效果一般，與周圍原地貌具有顯著差異，未能恢復(fù)原有生態(tài)功能水平。扎陵湖、鄂陵湖等湖泊濕地是眾多鳥類[36]遷徙途中重要棲息地和繁殖地，高寒草地生態(tài)系統(tǒng)受損導(dǎo)致黃河源區(qū)典型重要水源涵養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)高寒草甸濕地、湖泊面積減少，棲息地面積減少是威脅高原珍稀動、植物生存的重要因素。同時，湖泊周邊仍有131.18 hm2未治理歷史遺留廢棄砂金礦，大量廢渣堆擠占了80%～90%的河道[37]，由于未有完善的防護措施，砂堆堆積過高，易在水流的作用下坍塌、堵塞河道，造成源區(qū)水源涵養(yǎng)能力減弱。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本文采用高分辨率遙感監(jiān)測技術(shù)手段在快速查明黃河源區(qū)礦山開發(fā)特征及分布情況基礎(chǔ)上，對礦業(yè)開發(fā)造成黃河源區(qū)生態(tài)受損狀況分析，得出如下結(jié)論：（1）礦山露天開采，尤其是煤礦、建筑用砂礦露天開采以及煤矸石等固體廢棄物壓占是造成源區(qū)重要水源涵養(yǎng)及生物多樣性保護生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能受損、退化的主要脅迫因素。源區(qū)范圍內(nèi)60.40%歷史遺留廢棄礦山，持續(xù)威脅黃河源區(qū)生態(tài)安全及水資源環(huán)境健康。（2）礦業(yè)開發(fā)造成黃河源區(qū)森林、草地以及水體與濕地等重要水源涵養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)損毀面積分別為786.84 hm2、7 288.11 hm2和928.06 hm2，高寒草地生態(tài)系統(tǒng)受損面積占比51.60%。高寒草地生態(tài)系統(tǒng)受損退化不僅加劇了源區(qū)土地沙化、荒漠化、水土流失等問題，也造成源區(qū)高寒草甸濕地、凍土等重要水源涵養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)受損退化，導(dǎo)致源區(qū)水源涵養(yǎng)能力降低。（3）礦業(yè)開發(fā)造成黃河源區(qū)重要生態(tài)功能區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能降低。煤礦和建筑用砂礦露天開采造成黃河干支流兩岸10 km范圍生態(tài)廊道效應(yīng)降低。祁連山冰川與水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)煤礦集中連片開采以及三江源草原草甸濕地生態(tài)功能區(qū)內(nèi)建筑用砂、銅礦開采是造成水源涵養(yǎng)重要生態(tài)功能區(qū)水源涵養(yǎng)能力降低的主要因素。礦業(yè)開發(fā)造成三江源國家級自然保護區(qū)內(nèi)高寒草地重要保護生態(tài)系統(tǒng)受損嚴重，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)水源涵養(yǎng)以及高原生物多樣性保護功能減弱。

4.2 討論

高空間分辨率遙感技術(shù)在大范圍尺度、長時序監(jiān)測土地生態(tài)系統(tǒng)方面具有顯著優(yōu)勢。本文利用遙感監(jiān)測技術(shù)手段識別診斷礦業(yè)開發(fā)造成黃河源區(qū)生態(tài)受損位置及受損機理，研究成果可為黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境保護與礦區(qū)生態(tài)修復(fù)治理提供科學(xué)依據(jù)。然而，基于生態(tài)系統(tǒng)整體性、聯(lián)動性特征，對礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)受損研究需依據(jù)礦業(yè)開發(fā)擾動對空間生態(tài)系統(tǒng)影響的多源性、持續(xù)性和復(fù)雜性，立足國土空間整體系統(tǒng)診斷。本文的不足之處在于僅對礦業(yè)開發(fā)造成黃河源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)直接受損面積、程度以及生態(tài)受損機理進行分析診斷，未對礦業(yè)開發(fā)造成大氣、土壤以及水資源環(huán)境污染、地下采空沉陷程度、速率等空間生態(tài)影響分析。因此，建議今后進一步開展專題監(jiān)測，例如利用高光譜、多光譜以及微波雷達等數(shù)據(jù)對礦山環(huán)境污染、地下采空沉陷等進行長期動態(tài)監(jiān)測，以更加科學(xué)、全面地診斷礦業(yè)開發(fā)生態(tài)受損狀況。