黑龍江礦山生態(tài)修復(fù)研究

宋英赫 汪繼偉

收稿日期：2023-12-10

作者簡介：宋英赫（1983—），男，黑龍江哈爾濱人，高級工程師，研究方向為國土調(diào)查、空間規(guī)劃、耕地保護、生態(tài)修復(fù)等。

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展與科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，礦山資源開采在我國經(jīng)濟體系中占據(jù)重要地位。然而，礦山過度開發(fā)已導(dǎo)致生態(tài)災(zāi)難，區(qū)域生態(tài)平衡被嚴(yán)重破壞，生態(tài)環(huán)境亟待修復(fù)。以黑龍江為例，分析了礦山開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的不利影響，提出了一系列科學(xué)治理措施，旨在提高礦山區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，降低生態(tài)災(zāi)害風(fēng)險，為從業(yè)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：礦山生態(tài)修復(fù)，生態(tài)保護，方法，理論

中圖分類號：X171.4 文獻標(biāo)志碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–0-03

21世紀(jì)以來，我國工業(yè)生產(chǎn)體系愈發(fā)完善，社會經(jīng)濟愈加繁榮，受此影響，礦產(chǎn)資源開采程度也在不斷加深，而礦產(chǎn)資源的過度開采對區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。因此，相關(guān)部門應(yīng)積極尋找更為有效的治理措施，綜合分析礦山生態(tài)層面存在的土壤結(jié)構(gòu)被破壞、森林植被退化、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、水源被污染、氣候環(huán)境變化、土地生態(tài)退化等現(xiàn)象，明確不同影響要素對礦山生態(tài)帶來的負(fù)面沖擊，進一步恢復(fù)礦山區(qū)域的生態(tài)功能。

1 礦山開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的不利影響

1.1 對土地資源的影響

礦山活動及礦產(chǎn)資源開發(fā)工作對區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響巨大，尤其是露天開采作業(yè)，其會直接破壞區(qū)域山體結(jié)構(gòu)，加之各類大型采礦設(shè)備的反復(fù)碾壓，區(qū)域土層巖石層的物理性質(zhì)也會發(fā)生改變，進一步引發(fā)地面塌陷或滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。同時，礦山開采活動也會極大地改變區(qū)域土壤環(huán)境，使得土壤中的營養(yǎng)元素加速流失，進一步削減了生態(tài)承載能力。隨著土壤貧瘠現(xiàn)象愈發(fā)普遍，區(qū)域生態(tài)植被也會受到極大影響，原有的生態(tài)平衡被打破，最終導(dǎo)致礦區(qū)內(nèi)部出現(xiàn)大面積人工裸地，此時，水土流失問題也會進一步加重，山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的破壞力也會持續(xù)增強[1]。

此外，礦山開采期間，大量固體廢渣的存在會造成區(qū)域水環(huán)境遭受嚴(yán)重污染。固體廢渣經(jīng)雨水沖刷與淋溶，其有毒有害成分將進入到土壤中，徹底改變土壤原有成分，酸堿污染物問題也隨之出現(xiàn)，而有機毒物污染及重金屬污染問題很難得到有效治理，礦山生態(tài)效益持續(xù)衰減。而地下開采作業(yè)則會直接破壞區(qū)域地下巖層結(jié)構(gòu)與分布，使得山體與斜坡的穩(wěn)定性難以保障，地面塌陷、開裂、崩塌及滑坡等災(zāi)害頻發(fā)。

1.2 對區(qū)域水環(huán)境的影響

礦區(qū)塌陷、裂縫及礦山疏干排水作業(yè)都會造成區(qū)域原有的地下水分布發(fā)生改變，地下水水位下降，并形成大面積的疏干漏斗。同時，地下水水位下降也會影響到地表徑流，地表徑流持續(xù)縮減，水源枯竭，水利設(shè)施喪失原有功能，區(qū)域工農(nóng)業(yè)用水及城市生活用水面臨巨大挑戰(zhàn)。此外，礦山開采作業(yè)也會產(chǎn)生大量礦坑水及廢石淋濾水等污染較為嚴(yán)重的劣質(zhì)水，且多數(shù)礦山開采企業(yè)為控制其生產(chǎn)成本，不會對礦坑水及廢石淋濾水進行處理，使得大量礦山廢水被直接排放，最終影響區(qū)域水生態(tài)環(huán)境。

1.3 對大氣環(huán)境的影響

在礦山生產(chǎn)作業(yè)期間，大量機械設(shè)備的連續(xù)運作將產(chǎn)生大量粉塵及其他有毒有害氣體，尤其是露天煤礦開采環(huán)節(jié)，粉塵及煤矸石氧化與自然過程中產(chǎn)生的有毒有害氣體將直接影響到區(qū)域大氣環(huán)境。同時，由于我國露天煤礦開采區(qū)域氣候環(huán)境相對干燥，自然風(fēng)強烈，若開采過程未能采取有效的降塵措施，則很容易引發(fā)礦塵爆，進一步破壞礦山生產(chǎn)區(qū)域的作業(yè)環(huán)境，直接損害一線工作人員的身心健康[2]。

1.4 對區(qū)域生物多樣性的影響

在礦產(chǎn)生產(chǎn)作業(yè)執(zhí)行期間，相關(guān)企業(yè)為提高生產(chǎn)作業(yè)效率與礦區(qū)資源勘測作業(yè)質(zhì)量，往往會清除礦山表面植被，使得區(qū)域土壤嚴(yán)重退化，土壤承載能力下降，綠色植被也大幅減少，水土流失現(xiàn)象愈加嚴(yán)重。同時，區(qū)域水生態(tài)環(huán)境也會受到嚴(yán)重污染，水資源總量也會持續(xù)減少。如此一來，區(qū)域生物多樣性將難以維持，原有的生態(tài)平衡也會被打破，動植物的生存條件將會面臨極大挑戰(zhàn)。此外，生物多樣性的退化會進一步加快區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化速度，礦山修復(fù)工作也會愈加困難。更為嚴(yán)重的是，這種生物多樣性的喪失還可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，影響到整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。例如，某些關(guān)鍵物種的消失，可能會導(dǎo)致食物鏈的斷裂，進而影響其他物種的生存。長此以往，這片區(qū)域可能會變成一個荒蕪、無生命的地方，對人類和其他生物都構(gòu)成極大的威脅。

2 礦山生態(tài)修復(fù)的主要措施

2.1 針對礦山邊坡結(jié)構(gòu)進行科學(xué)治理

礦山邊坡結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定性與安全性層面存在巨大隱患，因此，相關(guān)部門及生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)積極采取有效的技術(shù)措施，針對礦山生產(chǎn)區(qū)域的各類邊坡結(jié)構(gòu)進行科學(xué)治理。邊坡治理過程應(yīng)快速完成危石清理，并降坡削坡，盡量將原本角度較大的邊坡懸崖改造成水平臺階，將邊坡整體坡度控制在安全范圍，從而有效避免邊坡體滑塌災(zāi)害，保證礦山開采作業(yè)環(huán)境，避免因意外事故而影響到一線作業(yè)人員生命財產(chǎn)安全及相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟效益。邊坡治理工作的順利進行也可以為礦山生態(tài)修復(fù)工作創(chuàng)造有利條件，配合落實其他措施，相關(guān)部門及生產(chǎn)企業(yè)可進一步完善礦山生態(tài)修復(fù)方案。

2.2 尾礦區(qū)域的科學(xué)治理

相關(guān)部門及生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)有序處理尾礦區(qū)域，針對占地面積較大的尾礦，企業(yè)應(yīng)進一步推進礦產(chǎn)資源二次開發(fā)，提高尾礦的綜合利用率、礦產(chǎn)資源的社會經(jīng)濟效益。尾礦二次開發(fā)可有效借助原有的開采環(huán)境，因此，整體開采投資相對較少，生產(chǎn)企業(yè)可對尾礦資源類別進行分析，盡量實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)營及多品種開發(fā)的資源化與商品化，變廢為寶。

同時，針對尾礦區(qū)域常見的礦坑水問題，相關(guān)部門及企業(yè)應(yīng)采取有效的處理對策，凈化地表污水，加速建設(shè)水資源全面回收與廢水零排放工作體系。針對尚未處理完成的采空區(qū)域、廢棄巷道及硐室，生產(chǎn)企業(yè)亦可利用尾礦區(qū)域的各類廢棄物對其進行處置，如此不僅可避免采空區(qū)出現(xiàn)次生地質(zhì)災(zāi)害，亦可提高尾礦利用水平，削減尾礦帶來的生態(tài)環(huán)境問題。

此外，在尾礦區(qū)域治理的過程中，科技手段的應(yīng)用具有舉足輕重的地位。例如，可以積極引入先進的遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)，這些高科技工具能夠?qū)ξ驳V區(qū)域進行精確、全面地監(jiān)測和評估，從而為制定科學(xué)、合理的治理策略提供有力的數(shù)據(jù)支持。生態(tài)修復(fù)工作同樣不容忽視，相關(guān)部門應(yīng)通過植被恢復(fù)、土壤改良等一系列措施，努力改善尾礦區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，逐步恢復(fù)其生態(tài)功能，為區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實、穩(wěn)固的基礎(chǔ)，讓尾礦區(qū)域煥發(fā)出新的生機與活力。

2.3 重塑礦山的生態(tài)結(jié)構(gòu)

我國地域遼闊，各地區(qū)礦產(chǎn)資源、地質(zhì)環(huán)境及氣候環(huán)境存在巨大差異，因此，礦山生態(tài)結(jié)構(gòu)重塑過程中，相關(guān)部門及生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)具體分析區(qū)域的實際情況，積極采用物理措施及化學(xué)措施，快速處理影響生態(tài)環(huán)境發(fā)展的不利因素。物理處理手段主要應(yīng)用于礦山生態(tài)前期修復(fù)階段，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)對因生產(chǎn)作業(yè)而產(chǎn)生的礦坑、邊坡及其他不穩(wěn)定堆積體進行處理，盡量減少區(qū)域地質(zhì)環(huán)境隱患，如排矸場內(nèi)部可采用熟土進行掩埋、采空區(qū)可使用低價值尾礦資源進行填充。地質(zhì)問題解決完成后，生產(chǎn)企業(yè)也要廣泛開展植被種植等各項生態(tài)恢復(fù)措施，以維持生態(tài)平衡為目標(biāo)，充分調(diào)動區(qū)域資源，提高礦山地表景觀區(qū)的穩(wěn)定性。

化學(xué)處理作業(yè)需使用化學(xué)藥劑，工作人員將這些化學(xué)藥劑噴灑在尾礦區(qū)域表面后，藥劑將會與空氣及其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并形成一層保護膜，保護尾礦區(qū)域穩(wěn)定，減少水體侵蝕影響，并同時控制區(qū)域水環(huán)境污染問題?；瘜W(xué)處理措施存在很大限制，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)科學(xué)管控化學(xué)藥劑的使用，并著重分析化學(xué)藥劑成分，以免其使用不當(dāng)而引發(fā)更為嚴(yán)重的生態(tài)污染。

2.4 恢復(fù)礦山生產(chǎn)區(qū)域的植被

研究表明，植被修復(fù)是實現(xiàn)礦山生態(tài)修復(fù)與重塑的最有效措施[3]。植被恢復(fù)作業(yè)開始前，相關(guān)部門及企業(yè)應(yīng)全面調(diào)研礦山區(qū)域的實際破壞情況，綜合治理生態(tài)平衡與水土流失問題。結(jié)合具體情況。企業(yè)及相關(guān)部門可采用直接種植或覆土種植的方式進行種植，并分析礦山土壤情況、土壤肥力，確保植被恢復(fù)過程不超過土壤的承載力。

植被直接種植投入較少，整體操作十分簡便。但植被直接種植恢復(fù)措施對礦山地質(zhì)土壤環(huán)境要求嚴(yán)格，其土壤應(yīng)具備一定的營養(yǎng)條件，可滿足植物生長所需。然而，由于礦山開采作業(yè)破壞性較強，多數(shù)廢棄礦山土地為裸地，地表不存在可供植物生長的土壤，植被恢復(fù)緩慢且存活率很低。同時，礦山土壤內(nèi)部多含有大量有毒有害物質(zhì)，造成其土壤中的微生物及其他有益生物總量均較低，若采用直接種植恢復(fù)措施，很難保證植被存活率。因此，直接種植模式僅適用于礦山區(qū)域土壤環(huán)境被破壞程度相對較低的場景。

相較于直接種植模式，覆土種植場景適應(yīng)性更強。但覆土種植需生產(chǎn)企業(yè)及相關(guān)部門對礦山修復(fù)區(qū)域進行覆土作業(yè)，且覆土厚度需滿足植被生長的基本需求，因此，覆土種植成本較高。為實現(xiàn)成本管理，相關(guān)部門可廣泛種植豆科類植物，充分利用其根系固氮能力，進一步改善土壤肥力與整體環(huán)境，提升土壤承載力，促進區(qū)域植被生態(tài)快速恢復(fù)。

以黑龍江某采石場為例，生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域總面積達到4.5 hm2，且很多區(qū)域為歷史遺留廢棄礦山，原有的生態(tài)系統(tǒng)已遭到嚴(yán)重破壞，地質(zhì)災(zāi)害頻繁出現(xiàn)。為有效解決采石場廢棄區(qū)域生態(tài)問題，地方政府及相關(guān)部門聘請第三方專業(yè)機構(gòu)，結(jié)合區(qū)域環(huán)境特征，制定了一整套生態(tài)修復(fù)方案，嚴(yán)格按照“宜耕則耕、宜建則建、宜綠則綠”的基本原則，充分利用自然修復(fù)能力，覆土作業(yè)整體厚度為30 cm，并廣泛種植本土植被。此外，針對采石場區(qū)域存在的邊坡過于陡峭問題，相關(guān)企業(yè)對地勢較高的部位進行了開挖找平，并利用各類廢棄尾礦資源對礦坑進行了填平壓實，邊坡坡度被控制在15°以下。經(jīng)過多年治理，該區(qū)域生態(tài)環(huán)境已基本恢復(fù)，廢棄作業(yè)區(qū)域已基本實現(xiàn)全面綠化，水生態(tài)環(huán)境逐步改善。

2.5 礦山土壤生物的修復(fù)機制

在礦山土壤環(huán)境修復(fù)過程中，企業(yè)應(yīng)重點關(guān)注土壤內(nèi)部各類微生物與有益生物，注重各項措施的落實效果，提升土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)。土壤微生物可有效提升土壤活性，促進各類營養(yǎng)物質(zhì)的快速分解，從而提升土壤中有機物含量。微生物亦可有效吸收各類污染物，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓾M足植被生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，在提高綠色植被存活量的基礎(chǔ)上，進一步削減土壤污染帶來的負(fù)面影響，促使整個生態(tài)系統(tǒng)更加平衡[4]。

土壤有益生物可有效避免土壤板結(jié)問題，并加快落葉及枯枝的分解速度，提升土壤肥力，并使植被土壤可形成完整的營養(yǎng)循環(huán)，重塑區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)。

礦山土壤生物修復(fù)工作應(yīng)與綠色植被種植工作同步進行，相關(guān)部門及企業(yè)也要時刻關(guān)注直接治理效果，跟蹤土壤環(huán)境變化，分析植被存活率，及時發(fā)現(xiàn)礦山土壤生物修復(fù)環(huán)節(jié)存在的漏洞與不足，評估生態(tài)整體恢復(fù)情況以及污染治理情況，并同步采取更為先進的技術(shù)工藝與修復(fù)理念，促使區(qū)域生態(tài)恢復(fù)自我平衡。

2.6 礦山水污染的處理

礦山開采作業(yè)需持續(xù)消耗水資源，而開采作業(yè)形成的廢水也含有大量有毒有害物質(zhì)，若這些廢水在未經(jīng)處理的情況下直接排放，則區(qū)域地表水及地下水將受到嚴(yán)重影響。礦山污水問題可借助人工濕地等措施進行綜合治理，廣泛種植耐受植物，并借助微生物的分解作用，減少水體中的污染物總量。礦山水污染問題治理亦可為礦山生產(chǎn)水資源科學(xué)利用創(chuàng)造有利條件，結(jié)合實際處理效果，礦山生產(chǎn)企業(yè)可將這些處理后的尾水二次利用，進而形成廢水資源零排放，并最大限度減少礦山開采期間的整體耗水量。

礦山水污染問題處理工作十分重要，水污染治理要與植被恢復(fù)及其他治理工作同步進行，從而進一步控制水污染問題形成的負(fù)面影響，全面減少污染物的總體含量，打斷原有的惡性循環(huán)，充分發(fā)揮自然生態(tài)的自我修復(fù)能力。同時，企業(yè)及相關(guān)部門應(yīng)施加合理的人工引導(dǎo)，從而控制整體治理成本，實現(xiàn)區(qū)域水資源的科學(xué)調(diào)配，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性缺水難題。

此外，礦山水污染治理的成效離不開嚴(yán)格的監(jiān)管和執(zhí)法，因此必須確保所有礦山企業(yè)都嚴(yán)格遵守水污染防治的相關(guān)法規(guī)，對于任何違法排污行為，都應(yīng)依法予以嚴(yán)厲打擊。同時，為了提升廢水處理的效果和效率，應(yīng)鼓勵并引導(dǎo)礦山企業(yè)積極采用市場上先進的水處理技術(shù)和設(shè)備，這樣不僅能有效提高廢水處理的質(zhì)量，還能幫助企業(yè)降低處理成本，從而為礦山水資源的可持續(xù)利用提供更為堅實的保障。

2.7 尾礦庫科學(xué)復(fù)墾

在尾礦庫復(fù)墾工作推進期間，企業(yè)及相關(guān)部門應(yīng)分析區(qū)域土層化學(xué)性質(zhì)及污染物成分，若區(qū)域含有大量放射性有毒物質(zhì)，則應(yīng)設(shè)置必要的隔離層；若區(qū)域含鹽量較高，則企業(yè)及相關(guān)部門快速落實除鹽作業(yè)，若條件允許，可進行深度覆蓋處理，盡量避免鹽分物質(zhì)被雨水溶解。

此外，尾礦庫區(qū)域應(yīng)按要求設(shè)置排水設(shè)施，既要關(guān)注水資源科學(xué)開發(fā)與利用，也要考慮到水生態(tài)環(huán)境保護以及礦山生產(chǎn)區(qū)域的整體排洪需求。各項基礎(chǔ)處理完成后，企業(yè)及相關(guān)部門也要及時進行覆土種植工作，恢復(fù)區(qū)域綠色植被，并借助土壤微生物及有益生物，逐步削減原有有毒有害物質(zhì)總量，避免其對區(qū)域生態(tài)產(chǎn)生持續(xù)負(fù)面的影響。在植被的選擇上，應(yīng)優(yōu)先考慮那些具有耐受力、能夠快速生長且能改良土壤的植物。此外，對于復(fù)墾區(qū)域，還應(yīng)建立長期的監(jiān)測機制，定期評估復(fù)墾效果，確保生態(tài)環(huán)境的持續(xù)改善。通過這些措施，尾礦庫復(fù)墾不僅能有效恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，還能為周邊居民提供更為健康、宜居的生活環(huán)境。

3 結(jié)束語

廢氣礦山生態(tài)修復(fù)工作需消耗大量時間，相關(guān)部門與企業(yè)應(yīng)以保護生態(tài)環(huán)境、恢復(fù)區(qū)域生態(tài)平衡為目標(biāo)，綜合分析區(qū)域礦山生態(tài)問題及實際污染現(xiàn)狀，科學(xué)制定完善的生態(tài)修復(fù)計劃，并注重思想意識創(chuàng)新及工藝技術(shù)升級。同時，應(yīng)面向土壤、綠色植被及生物等多個方面實施修復(fù)作業(yè)，長期跟蹤礦山生態(tài)修復(fù)工作的實際執(zhí)行情況與進展，及時找出生態(tài)修復(fù)過程中存在的不利條件，調(diào)整修復(fù)措施，最終實現(xiàn)礦山生態(tài)結(jié)構(gòu)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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