1、中國(guó)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題及生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究1 礦山地質(zhì)環(huán)境的特點(diǎn) 礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)區(qū)的地質(zhì)環(huán)境不僅由原生地質(zhì)環(huán)境條件決定，更受人為的礦山資源開(kāi)發(fā)活動(dòng)影響，因而呈現(xiàn)出復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性。張衛(wèi)東等1認(rèn)為，礦山地質(zhì)環(huán)境具有資源和環(huán)境雙重屬性, 較大的地質(zhì)環(huán)境容量和良好的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量有利于礦業(yè)的正常生產(chǎn), 脆弱的或惡化的地質(zhì)環(huán)境影響和制約礦山正常生產(chǎn)。礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)區(qū)大多地處生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū), 或崩塌、滑坡、泥石流原生災(zāi)害高發(fā)的山地地區(qū),其開(kāi)發(fā)活動(dòng)觸發(fā)和產(chǎn)生了一系列礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題, 一方面是原生地質(zhì)環(huán)境條件決定的,另一方面礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)人為地質(zhì)作用使其形成復(fù)雜化。大規(guī)模、高強(qiáng)度的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)活動(dòng)已成為影響和改變礦區(qū)地

2、質(zhì)環(huán)境的最活躍、最主要的地質(zhì)作用力, 成為加劇礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境變化的“催化劑”。徐友寧2提出，礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)活動(dòng)亦稱礦山地質(zhì)作用( 剝蝕作用、搬運(yùn)作用、棄土堆渣的堆積作用等塑造了人工地貌景觀, 改變了地應(yīng)力的平衡和地表地球化學(xué)場(chǎng)等) ,它疊加在礦山原生地質(zhì)環(huán)境上并且與原生地質(zhì)環(huán)境發(fā)生相互作用,導(dǎo)致原生礦山地質(zhì)環(huán)境隨礦業(yè)活動(dòng)時(shí)間、強(qiáng)度而呈現(xiàn)復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的變化。2 礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題2.1 礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題分類(lèi)作為當(dāng)代環(huán)境地質(zhì)學(xué)的重要研究課題，礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題不僅影響礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，更關(guān)乎社會(huì)的和諧和穩(wěn)定。因此對(duì)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)的分類(lèi)，并調(diào)查其空間分布，有利于因地制宜，有效地

3、指導(dǎo)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、評(píng)估評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和保護(hù)治理等工作。武強(qiáng)3依據(jù)礦山存在問(wèn)題的性質(zhì)（不考慮工業(yè)災(zāi)害問(wèn)題），將我國(guó)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題分為了“三廢”問(wèn)題，地面變形問(wèn)題，礦山排（突）水、供水、生態(tài)環(huán)保三者之間的矛盾，沙漠化和水土流失問(wèn)題五類(lèi)。其中，“三廢”問(wèn)題分為固相廢棄物，液相廢棄物，氣相廢棄物污染3類(lèi)；地面變形問(wèn)題分為開(kāi)采沉陷、地面巖溶塌陷、地面沉降、邊坡、地裂縫、崩塌、泥石流7類(lèi)；礦山排（突）水、供水、生態(tài)環(huán)保三者之間的矛盾分為巖溶礦床和西北采煤保水問(wèn)題2類(lèi)；沙漠化則分為包括西北干旱半干旱礦山沙漠化和油田沙漠化問(wèn)題；水土流失可分為水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕2類(lèi)。2.2 我國(guó)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題分布何芳等

4、4在研究全國(guó)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題類(lèi)型、分布、規(guī)模、危害等因素的基礎(chǔ)上，首次將影響中國(guó)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題分布的區(qū)域劃分為戈壁沙漠沙地區(qū)、平原盆地區(qū)、黃土高原區(qū)、中低山丘陵區(qū)、中高山地區(qū)、多年凍土區(qū)等6 大地質(zhì)環(huán)境區(qū)，研究了各地質(zhì)環(huán)境區(qū)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題分布特征：戈壁沙漠沙地區(qū)屬生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)， 自然環(huán)境條件差， 礦業(yè)開(kāi)發(fā)應(yīng)防治的是土地沙化的加劇和水資源、植被資源的破壞；平原盆地區(qū)煤礦山的地面塌陷、地下水位下降、泥石流、崩塌，金屬礦山的水土環(huán)境污染，地下水位下降、土地占用與破壞，非金屬礦山的地面塌陷、景觀資源的破壞是區(qū)內(nèi)的主要問(wèn)題；黃土高原地處生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)， 水資源相對(duì)缺乏、植被稀疏、再生力低、水土流失

5、嚴(yán)重，因此開(kāi)礦造成的水土流失、水環(huán)境破壞和污染、植被破壞及黃土邊坡的崩塌、滑坡是開(kāi)礦需要防治的主要問(wèn)題；中低山丘陵區(qū)由于自然生態(tài)環(huán)境條件好， 礦業(yè)開(kāi)發(fā)活動(dòng)強(qiáng)烈，煤礦山的地面塌陷、地裂縫、水均衡系統(tǒng)的破壞，金屬礦山的水土環(huán)境污染，山地區(qū)的崩塌、滑坡、泥石流是值得關(guān)注的問(wèn)題；中高山地區(qū)由于地形陡峭、切割強(qiáng)烈，是礦山泥石流、滑坡、崩塌的多發(fā)區(qū)，地面塌陷地裂縫發(fā)育區(qū)，也是土地占用與破壞、“三廢”污染的嚴(yán)重區(qū)，因此中高山區(qū)泥石流、滑坡、崩塌、地面塌陷災(zāi)害和“三廢”對(duì)水土環(huán)境的污染是要防治的主要問(wèn)題；多年凍土區(qū)由于礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)程度較低， 產(chǎn)生的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題屬于較輕區(qū)， 這一帶開(kāi)礦主要關(guān)注對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

6、2.3 我國(guó)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題現(xiàn)狀 董永觀等5研究發(fā)現(xiàn)，華東地區(qū)主要的礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題有土地資源毀損和占用、礦山地質(zhì)災(zāi)害以及環(huán)境污染等三種類(lèi)型。華東地區(qū)在礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的廢石、尾礦、煤矸石、冶煉廢渣等數(shù)量巨大, 長(zhǎng)期堆放壓占大量土地。該地區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害具有時(shí)間的不均勻性(如6 7月梅雨季節(jié), 滑坡泥石流災(zāi)害尤為突出)、災(zāi)害的地域性(如滑坡泥石流主要發(fā)生在東南丘陵山地, 采空塌陷主要發(fā)生在黃淮平原及江西萍鄉(xiāng)煤礦區(qū))，具有礦山地質(zhì)災(zāi)害的共生性和礦產(chǎn)專(zhuān)屬性(如煤礦區(qū)瓦斯爆炸、地面塌陷、地裂縫等)。華東地區(qū)已經(jīng)累計(jì)堆積50億噸礦山固體廢棄物。由于大氣氧化和雨水浸泡, 對(duì)周?chē)乃猎斐刹煌潭鹊奈廴尽?/p>

7、華東地區(qū)礦山廢水廢液年排放量十分巨大, 各種類(lèi)型礦山年排放廢水廢液總量達(dá)62 753.77萬(wàn)噸。重金屬污染、礦業(yè)酸水危害已成為金屬礦床開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的兩大環(huán)境公害。 陳家彪等6對(duì)西南地區(qū)的調(diào)查結(jié)果顯示，西南地區(qū)有礦山企業(yè)21073個(gè),礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題以礦山環(huán)境污染問(wèn)題最為突出, 礦山地質(zhì)災(zāi)害和礦山資源破壞問(wèn)題也比較嚴(yán)重，礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題已影響和阻礙了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。西南地區(qū)由于礦產(chǎn)資源以有色金屬、煤炭以及硫、磷化工原料為特色, 加之礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中很多礦山?jīng)]有建尾礦庫(kù)和沉淀池, 洗選廠建造亦很不規(guī)范,因此污染問(wèn)題相當(dāng)突出。而在礦山地質(zhì)災(zāi)害中,以地面塌陷和地裂縫居多, 滑坡、崩塌次之。徐友寧等7研

8、究發(fā)現(xiàn)，西北地區(qū)礦產(chǎn)資源破壞與浪費(fèi)嚴(yán)重, 資源綜合利用效率低。礦山不合理開(kāi)發(fā)毀損土地巨大。礦山型水土流失、土地沙化嚴(yán)重廢渣不合理堆放誘發(fā)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害及加劇土地沙化程度。煤礦瓦斯爆炸頻發(fā), 社會(huì)影響極壞。部分地區(qū)“三廢” 無(wú)組織排放嚴(yán)重污染礦區(qū)環(huán)境。礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理重視不夠, 進(jìn)展緩慢, 土地復(fù)墾率低, 初步估算不足5% 。賈偉光等8研究了東北地區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境，發(fā)現(xiàn)該區(qū)的礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題主要為資源破壞、環(huán)境污染、地質(zhì)災(zāi)害3個(gè)類(lèi)型。東北地區(qū)的礦山每年剝離巖土約2.2-2.6億噸，露天礦坑及堆土（巖）場(chǎng)侵占了大片的山村（林）和農(nóng)田。礦山井下開(kāi)采過(guò)程中，由于巖石采空，地面發(fā)生大面積塌陷

9、（沉陷）積水，致使大量良田廢棄，村莊搬遷。據(jù)調(diào)查，東北平原地區(qū)，每采萬(wàn)噸煤炭要塌陷土地0.2hm2。東北巖溶地區(qū)的煤、鐵礦山，每年要排礦坑水近億噸，絕大部分都受到不同程度的污染，其中近30%經(jīng)處理使用，其他都是自然排放。如某地多金屬礦床排放酸性礦坑水，造成河水污染，魚(yú)蝦絕跡，水草不生，同時(shí)土壤物理性質(zhì)變壞，造成農(nóng)田污染，農(nóng)作物生長(zhǎng)受到損害。礦山排出大量礦渣及尾礦的堆放，除了占用大量土地、嚴(yán)重污染水土資源及大氣外，還經(jīng)常發(fā)生塌方、滑坡、泥石流。尾礦和矸石堆經(jīng)常發(fā)生自燃放出有害的氣體，污染大氣。另外，在尾礦和矸石堆中含有許多有害的干燥廢渣物，隨風(fēng)吹到城市和居民區(qū)，影響人民生活和身體健康。3 礦山生

10、態(tài)環(huán)境修復(fù)目前，礦山地區(qū)生態(tài)修復(fù)的方法主要包括生物修復(fù)、物理修復(fù)和化學(xué)修復(fù)。我國(guó)近代的礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)工作是從20 世紀(jì)50 年代末60 年代初開(kāi)始的。在20 世紀(jì)5080 年代，許多礦山開(kāi)始逐漸開(kāi)展廢棄地的生態(tài)修復(fù)工作，并積累了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在20 世紀(jì)70 年代，我國(guó)東部平原煤礦礦區(qū)零散的開(kāi)展了一些礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)工作，修復(fù)后的土地和水面用于建筑房屋、種植小麥和水稻、養(yǎng)魚(yú)或栽藕等。1989 年國(guó)務(wù)院第19 號(hào)令土地復(fù)墾規(guī)定和1989年頒發(fā)的中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法，是建國(guó)以來(lái)礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)工作步入法制軌道的標(biāo)志。20 世紀(jì)80 年代初，我國(guó)礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)率不到1%，80

11、年代末期，生態(tài)修復(fù)率約為2%，到目前為止，生態(tài)修復(fù)率仍不到12%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家65%的修復(fù)率9。3.1 生物修復(fù) 礦山土壤修復(fù)的生物技術(shù)主要包括植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)和微生物修復(fù)。3.1.1 植物修復(fù) 植物修復(fù)是以植物忍耐、分解或超量積累某種或某些化學(xué)元素為基礎(chǔ)，利用植物及其共存微生物體系來(lái)吸收、超量積累、降解、固定、揮發(fā)及富集環(huán)境中污染物，實(shí)現(xiàn)部分或完全修復(fù)污染的一門(mén)環(huán)境污染原位治理技術(shù)。 Salt等10研究了利用金屬累積植物清除土壤、水體中重金屬元素和放射性核素的環(huán)境治理技術(shù)，他們將金屬污染的植物修復(fù)作用方式歸結(jié)為植物吸收、植物穩(wěn)定作用和根濾作用。 植物根系與根際土壤環(huán)境間存在著復(fù)雜的相互作

12、用。植物根系分泌的糖類(lèi)、有機(jī)酸、氨基酸、脂肪酸等有機(jī)質(zhì), 降低了根際土壤的pH 值。植物根系對(duì)土壤水分、氧含量、土壤通氣性的調(diào)適, 將刺激根系附近微生物群體的發(fā)育, 使根際環(huán)境成為微生物作用的活躍區(qū)域。 Fernandez等11發(fā)現(xiàn)，在根際環(huán)境中金屬元素可以得到富集 , 金屬元素的賦存形態(tài)及其生物有效性增加, 從而提高植物對(duì)元素的吸收、揮發(fā)或固定效率。 不管是植物吸收、揮發(fā)還是植物穩(wěn)定、根濾作用, 植物本身的特性是決定污染治理效率的關(guān)鍵。因此, 尋找與篩選適宜的植物始終是植物修復(fù)研究的一項(xiàng)重要任務(wù)。楊肖娥12通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證明，東南景天是一種Zn超積累植物，其對(duì)生長(zhǎng)介質(zhì)中的Zn有很強(qiáng)的的忍

13、耐能力，當(dāng)生長(zhǎng)介質(zhì)中的Zn濃度高于240mg/L時(shí)，植株仍正常生長(zhǎng)，其生物量與對(duì)照相沒(méi)有顯著差異，其地上部Zn含量及其積累量均隨生長(zhǎng)介質(zhì)中Zn濃度的增加而增加。劉威等13通過(guò)野外調(diào)查和溫室試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)并證實(shí)寶山堇菜是一種Cd超富集植物，但其生物量較小，需要利用生物技術(shù)提高其生物量才能更好地應(yīng)用于污染土壤的修復(fù)。劉秀梅等14在溫室砂培盆栽條件下對(duì)鉛鋅尾礦區(qū)附近生長(zhǎng)的6 種植物山野豌豆、草木樨、披堿草、酸模、紫苜蓿和羽葉鬼針草體內(nèi)Pb 的含量與分布、重金屬Pb 的遷移總量、根系的耐性指數(shù)做了研究，發(fā)現(xiàn)羽葉鬼針草和酸模能夠富集重金屬Pb，可以作為先鋒植物修復(fù)被Pb污染的土壤。魏樹(shù)和等15通過(guò)盆栽模擬實(shí)

14、驗(yàn)和小區(qū)實(shí)驗(yàn)，從20科54種雜草植物中篩選出Cd超累積植物龍葵。近年來(lái)，科學(xué)界將目光轉(zhuǎn)向了耐重金屬污染植物物種的基因資源，超富集基因轉(zhuǎn)入基因工程植物將會(huì)得到關(guān)注。3.1.2 動(dòng)物修復(fù) Curry在系統(tǒng)研究后，發(fā)現(xiàn)蚯蚓不僅改善了土壤的機(jī)構(gòu)、透水性和通氣性，其排出的糞便還能有效促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育。Butt等16經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究，發(fā)展了蚯蚓繁殖盒技術(shù)，將蚯蚓更好的應(yīng)用到了廢棄土壤的生態(tài)修復(fù)中。戈峰17在將蚯蚓用于德興銅礦廢棄地的修復(fù)研究中發(fā)現(xiàn)，蚯蚓不但可以改良土壤理化性質(zhì)，還可富集土壤中的重金屬，實(shí)現(xiàn)了持續(xù)利用的目的。但動(dòng)物修復(fù)需在植物修復(fù)獲得一定成效后實(shí)施才可獲得其效果。3.1.3 微生物修復(fù)微生物

15、修復(fù)的機(jī)理包括: 通過(guò)微生物作用，改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動(dòng)性和生物可利用性；通過(guò)微生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定作用。 微生物能通過(guò)氧化還原、甲基化和去甲基化作用轉(zhuǎn)化重金屬，將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無(wú)毒或低毒物質(zhì)。能夠改變金屬存在的氧化還原形態(tài)，隨著金屬價(jià)態(tài)的改變，金屬的穩(wěn)定性也隨之變化。Charm等18在污水處理廠發(fā)現(xiàn)一種嗜硫酸鹽細(xì)菌可以還原Cr6+為低毒的溶解度較小的Cr3+，從而降低水體中的重金屬毒性。Barton 等19選用從濃度為10 mmol/L Cr6+ ，Zn2+，Pb2+的土壤中分離出來(lái)的菌種，發(fā)現(xiàn)該菌種能夠?qū)⑽猁}和亞

16、硒酸鹽還原為膠態(tài)Se，能將Pb2+轉(zhuǎn)化為Pb，使膠態(tài)Se 與膠態(tài)Pb 不具毒性，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 微生物對(duì)重金屬的生物固定主要有3種方式，即：胞外絡(luò)合作用、胞外沉淀作用以及胞內(nèi)積累。Beveridge 等20研究發(fā)現(xiàn)從芽孢桿菌上分離下來(lái)的細(xì)胞壁可以從溶液中螯合大量的金屬元素，當(dāng)將細(xì)胞壁放入含氯化金的水溶液中時(shí)，可在細(xì)胞壁上通過(guò)聚核作用形成微小晶體。生物礦化作用是指在生物的特定部位，在有機(jī)物質(zhì)的控制或影響下，將離子態(tài)重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟V物。Fendler等21提出生物礦化作用是自然界廣泛發(fā)生的一種作用，它與地質(zhì)上的礦化作用明顯不同的是無(wú)機(jī)相的結(jié)晶嚴(yán)格受生物分泌的有機(jī)質(zhì)的控制。Macaskie 等2

17、2研究表明，革蘭氏陰性細(xì)菌Citrobacer 通過(guò)磷酸酶分泌大量磷酸氫根離子在細(xì)菌表面與重金屬形成礦物。微生物的代謝活動(dòng), 在一定程度上改善了土壤的理化性質(zhì),促進(jìn)植物根系對(duì)中重金屬的吸收和累積, 有助于植物的生長(zhǎng)和降低土壤中重金屬污染。植物修復(fù)中，微生物的協(xié)同作用是指在利用特殊植物進(jìn)行污染土壤修復(fù)的同時(shí)，往土壤中投加一定量的微生物肥料，微生物的代謝活動(dòng)有助于協(xié)同增強(qiáng)植物修復(fù)效果的現(xiàn)象。23微生物協(xié)同植物修復(fù)技術(shù), 在國(guó)外礦山廢棄地修復(fù)中有較快的發(fā)展, 特別是具有協(xié)同作用的微生物肥料, 已在土壤修復(fù)中得到工業(yè)化應(yīng)用。除固氮菌、磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌肥料及復(fù)合菌肥技術(shù)以外, 內(nèi)生菌根技術(shù)的應(yīng)用, 也已取

18、得較快的進(jìn)展。美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家都已取得較多的實(shí)踐性應(yīng)用成果。3.2 物理修復(fù)根據(jù)礦山的具體情況和不同條件，物理修復(fù)措施可選用排土、換土、去表土、客土等。為了使礦山塌陷區(qū)覆土具有適種性，達(dá)到恢復(fù)植被的目的，覆土的營(yíng)養(yǎng)狀況重金屬污染及酸性污染是影響復(fù)墾區(qū)植被適種性的主要因素。土壤重構(gòu)是礦山復(fù)墾的核心內(nèi)容，重構(gòu)所用的物料既包括土壤和土壤母質(zhì)，也包括各類(lèi)巖石、矸石、粉煤灰、礦渣、低品位礦石等礦山廢棄物，或者是其中兩項(xiàng)或多項(xiàng)的混合物。所以在某些情況下，復(fù)墾初期的“土壤”并不是嚴(yán)格意義上的土壤，真正具有較高生產(chǎn)力的土壤。土壤剖面重構(gòu)是土壤重構(gòu)最基礎(chǔ)的一部分。土壤剖面重構(gòu)是指采用合理的采礦工藝和剝離、堆

19、墊、貯存、回填等重構(gòu)工藝，構(gòu)造一個(gè)適宜土壤剖面發(fā)育和植被生長(zhǎng)的土壤剖面層次、土壤介質(zhì)和土壤物理環(huán)境。胡振琪等24提出了“分層剝離、交錯(cuò)回填”土壤剖面重構(gòu)的原理和方法，建立了土壤剖面重構(gòu)的原理與方法，為實(shí)現(xiàn)采礦與復(fù)墾一體化提供了有效的途徑。于君寶等25在撫順礦區(qū)矸石回填復(fù)墾還田生態(tài)重建試驗(yàn)區(qū),利用網(wǎng)格布點(diǎn)取樣法采集不同覆土類(lèi)型不同土壤深度不同覆土?xí)r間的土壤樣品,對(duì)礦山復(fù)墾土壤的營(yíng)養(yǎng)元素和重金屬元素的時(shí)空變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,矸石回填覆土后,營(yíng)養(yǎng)元素含量在覆土初期恢復(fù)較快,覆土中重金屬元素含量呈逐年遞減趨勢(shì)，施(培)肥植物吸收表層微生物活動(dòng)強(qiáng)烈是覆土中營(yíng)養(yǎng)元素含量上高下低的決定因素。矸石母質(zhì)中

20、的重金屬元素不會(huì)影響覆土耕作層的適種性,外界輸入是覆土中重金屬的主要來(lái)源，淋溶作用是重金屬元素向下遷移的主導(dǎo)因素。從各種元素含量綜合對(duì)比來(lái)看，選擇混合土作為礦山復(fù)墾覆土較為理想。3.3 化學(xué)修復(fù)礦山廢棄物堆場(chǎng)的組成物質(zhì)主要是灰燼、砂質(zhì)、巖土等，這些物質(zhì)都具有易腐蝕和分散的特點(diǎn)，使用化學(xué)改良劑可改善其理化性質(zhì)。 Tordoff等26研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于堿性廢棄地，宜采用FeSO4及硫酸氫鹽等物質(zhì)來(lái)改善。CaSO4·H2O 可以將土壤中的鈉離子替化成鈣離子減輕土壤鹽堿化程度，從而增強(qiáng)土壤中水的滲透能力改善土壤基質(zhì)。對(duì)于酸性廢棄地，可向土壤中投放生石灰或碳酸鹽中和。重金屬氫氧化物溶解度僅次于硫化

21、物，土壤中加入石灰可使重金屬形成氫氧化物，同時(shí)pH 值的升高，引發(fā)鈣離子與重金屬離子共沉淀現(xiàn)象，有效地降低土壤中重金屬的移動(dòng)性以及它們?cè)谥参矬w內(nèi)的富集。有機(jī)物例如木屑、堆肥、綠色垃圾、糞肥和有機(jī)污泥都能提高土壤的pH 值，并且可以改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤持水能力和陽(yáng)離子交換能力。Ye等27經(jīng)過(guò)研究觀測(cè)到在1 萬(wàn)m2 的土壤中施用80 t 以上的石灰，并配合使用100 t 的有機(jī)肥，可明顯降低土壤的導(dǎo)電率、酸度和Pb、Zn 的有效性，能促進(jìn)植物萌發(fā)，并使產(chǎn)量達(dá)到最大值。同時(shí)，含豐富N、P、K 和有機(jī)質(zhì)，較強(qiáng)黏性、持水性和保水性等物理性質(zhì)的城市污泥，也是礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)中良好的填充物。4 3S技術(shù)

22、在礦山地質(zhì)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用3S技術(shù)是指遙感（RS)、全球定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)，集成了空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間信息的采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用。3S技術(shù)可以真實(shí)地再現(xiàn)礦山的地形地貌特征，在礦區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)和生態(tài)修復(fù)等方面有這光明的前景。地理信息系統(tǒng)(GIS）向礦業(yè)領(lǐng)域的滲透以及GMS（Geo-science Modeling System）和GSIS(Geo-Science Information System）的出現(xiàn)始于80年代后期，以加拿大、澳大利亞、美國(guó)、英國(guó)為代表，陸續(xù)開(kāi)發(fā)了如LYNX、MineMAP、MineS

23、OFT、DATAMINE等一些代表性的礦山模擬和礦業(yè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)。2000年，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)吳立新等28開(kāi)發(fā)了我國(guó)礦業(yè)領(lǐng)域第一個(gè)國(guó)產(chǎn)MGIS基礎(chǔ)平臺(tái)TT-MGIS2000，并在開(kāi)灤集團(tuán)唐山礦等礦山中投入使用。4.1 礦山工程地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè) 3S技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)預(yù)警中。根據(jù)現(xiàn)有資料，最早將GIS應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害研究的是美國(guó)加利福利亞Menlo Park地質(zhì)調(diào)查局的Earl E.Brabb，他于1986年應(yīng)用GIS技術(shù)對(duì)美國(guó)加利福利亞San Mateo地區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)災(zāi)害研究。之后，新西蘭學(xué)者R .Soeters等將GIS 技術(shù)與遙感技術(shù)(RS)結(jié)合并應(yīng)用于山地災(zāi)害分析與環(huán)境評(píng)

24、價(jià)。法國(guó)的E .Leroi 等將遙感技術(shù)與GIS 技術(shù)應(yīng)用于滑坡災(zāi)害制圖工作。美國(guó)Mario Mejia -Navarro等人將GIS 技術(shù)與決策支持系統(tǒng)結(jié)合, 利用GIS(主要是地理資源分析支持系統(tǒng)GRASS 軟件)及工程數(shù)學(xué)模型建立了自然災(zāi)害及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的決策支持系統(tǒng), 并應(yīng)用在科羅拉多州的Glenwood Springs 地區(qū)。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，是緩慢蠕動(dòng)的地質(zhì)體從量變到質(zhì)變的過(guò)程。一般情況下，地質(zhì)災(zāi)害體的蠕動(dòng)速率是小而穩(wěn)定的，當(dāng)突然增大時(shí)，則預(yù)示著災(zāi)害的即將到來(lái)。由于GPS技術(shù)的差分精度已經(jīng)達(dá)到毫米級(jí)，因而能夠滿足對(duì)蠕動(dòng)災(zāi)害體監(jiān)測(cè)的精度要求，目前已在滑坡、地面沉降、崩塌、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)

25、測(cè)方面得到廣泛應(yīng)用。GPS技術(shù)還可以對(duì)礦區(qū)歷次發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位和測(cè)量，對(duì)遙感地質(zhì)填圖等進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證，保證所獲數(shù)據(jù)空間位置信息的準(zhǔn)確性。RS可以獲得礦區(qū)的光譜特征和遙感圖像，通過(guò)處理與解譯工作，可以更為準(zhǔn)確地表現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的宏觀及細(xì)部的幾何形態(tài)特征、與其他地物的空間結(jié)構(gòu)特征及其光譜特征。GIS技術(shù)作為地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)數(shù)據(jù)集成的平臺(tái)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，建立圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，將各種地理要素疊置于電子地圖上，并且與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)相聯(lián)系，將數(shù)據(jù)、文本、多媒體信息、圖像圖形集成于統(tǒng)一平臺(tái)上，進(jìn)行空間定位與屬性一體化管理，使信息可視化。在集成信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合空間分析和模型，能夠

26、直觀的顯示地質(zhì)災(zāi)害的范圍、影響、具體細(xì)節(jié)等，為防災(zāi)救災(zāi)服務(wù)，使防災(zāi)減災(zāi)指揮決策支持系統(tǒng)決策科學(xué)化。294.2 礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)3S技術(shù)有利于各類(lèi)環(huán)境因子特別是植被因子的提取，它所包含的三維建模手段可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山廢棄地地形三維建模，從而獲得人工調(diào)查手段所無(wú)法建立的研究簽連續(xù)的地形狀況，使得地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀因子的提取更為簡(jiǎn)單準(zhǔn)確，因此,它在生態(tài)恢復(fù)和環(huán)境治理領(lǐng)域具有實(shí)踐意義。3S技術(shù)可以在礦山生態(tài)監(jiān)測(cè)好生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中發(fā)揮重獲取要作用。RS可以從綠色植物具有顯著的、獨(dú)特的光譜特征中獲取植被信息，GPS可以實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確地提供植被的空間位置，結(jié)合少量的實(shí)地調(diào)查，通過(guò)對(duì)遙感影像的處理，增加必要的地理要素信息，通過(guò)GIS的綜合分析，可以對(duì)礦區(qū)的植被類(lèi)型、植物季相節(jié)律、植被演化等進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析，了解礦區(qū)植被演化的動(dòng)態(tài)。在短時(shí)間內(nèi)，掌握礦區(qū)內(nèi)植被結(jié)構(gòu)、環(huán)境特征、區(qū)