1、礦山生態(tài)環(huán)境破壞與生態(tài)修復(fù)人口、環(huán)境 、資源問題是當(dāng)今社會可持續(xù)發(fā)展的三大主要問題。實現(xiàn)三者 的協(xié)調(diào)、均衡、和諧發(fā)展是當(dāng)務(wù)之急。從某種角度來,區(qū)域可持續(xù)發(fā)展是社會可 持續(xù)發(fā)展的子集, 而礦山生態(tài)環(huán)境問題是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的核心或樞紐, 因為礦 產(chǎn)資源開發(fā)利用對一定區(qū)域的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)擾動最大、 破壞力最強。 運用資源經(jīng) 濟學(xué)、 恢復(fù)生態(tài)學(xué)的原理和方法對礦山生態(tài)環(huán)境進行探討, 對一定區(qū)域可持續(xù)發(fā) 展至關(guān)重要。 修復(fù)礦區(qū)土地的生產(chǎn)力、 維護生態(tài)系統(tǒng)健康對區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、 環(huán)境 保護均具有重要的現(xiàn)實意義。由于礦藏的不可移動性,以致礦山開采長期占用、破壞、污染土地,改變了 區(qū)域水系結(jié)構(gòu), 破壞了動植物區(qū)系,

2、 引發(fā)一系列社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境問題, 成為 全球環(huán)境與發(fā)展面臨的焦點問題之一。 我國礦區(qū)土地復(fù)墾工作起步較晚, 土地復(fù) 墾率較低, 迫切要求探索適合我國國情的土地復(fù)墾技術(shù), 提高土地復(fù)墾率和生產(chǎn) 潛力。 本文將在系統(tǒng)分析礦山開采生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的基礎(chǔ)上, 總結(jié)適合我國礦區(qū)土 地復(fù)墾的典型技術(shù),以期推動全國土地復(fù)墾工作的進一步發(fā)展。1.礦山開采的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)(一誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。由于地下采空,地面及邊坡開挖影響了山體、斜坡的 穩(wěn)定,往往導(dǎo)致地面塌陷、開裂、崩塌和滑坡等頻繁發(fā)生。而礦山排放的廢渣堆 積在山坡或溝谷, 廢石與泥土混合堆放, 使廢石的摩擦力減小, 透水性變小而出 現(xiàn)漬水,在暴雨下也極易誘發(fā)泥石

3、流。(二 水文地質(zhì)條件發(fā)生變化與水質(zhì)污染。 礦區(qū)塌陷、 裂縫與礦井疏干排水, 使礦山開采地段的儲水構(gòu)造發(fā)生變化, 造成地下水位下降, 井泉干涸, 形成大面 積的疏干漏斗;地表徑流的變更,使水源枯竭,水利設(shè)施喪失原有功能,直接影 響農(nóng)作物耕種。 同時,礦山開采過程中產(chǎn)生的礦坑水、廢石淋濾水等,一般較 少達到工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn),嚴重影響水生生物的生存繁衍與人畜生活飲用。 (三 土壤退化與污染由于表土被清除采礦后留下的通常是新土或礦渣, 加 上大型采礦設(shè)備的重壓,往往使土壤堅硬、板結(jié),有機質(zhì)、養(yǎng)分與水分缺乏。而 地面塌陷導(dǎo)致地下水位下降、 土壤裂隙產(chǎn)生。 土壤中的營養(yǎng)元素也隨著裂隙、 地 表徑流流入采

4、空區(qū)或洼地,造成許多地方土壤養(yǎng)分短缺,土壤承載力下降。 礦山固體廢渣(煤矸石等經(jīng)雨水沖刷、淋溶,極易將其中的有毒有害成分滲入土壤中,造成土壤的酸堿污染(主要是強酸性污染 、有機毒物污染與重金 屬污染。 而土壤的納污和自凈能力有限, 當(dāng)污染物超過其臨界值時, 將向外界環(huán) 境輸出污染物, 其自身的組成結(jié)構(gòu)與功能也會發(fā)生變化, 最終導(dǎo)致土壤資源的枯 竭。 并且, 土壤污染在地表徑流和生物地球化學(xué)作用下還會發(fā)生遷移, 危害毗鄰 地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量,受污染的農(nóng)產(chǎn)品則會通過食物鏈危害人體健康。(四 水土流失加劇。 礦山開采直接破壞地表植被, 露天礦坑和井工礦抽排 地下水使礦區(qū)地下水位大幅度下降, 造成土地貧瘠

5、, 植被退化, 最終導(dǎo)致礦區(qū)大 面積人工裸地的形成, 極易被雨水沖刷; 由于排土場和尾礦占地, 形成地面的起 伏及溝槽的分布,增加了地表水的流速,使水土更易移動,沖刷加劇。(五生物多樣性損失。植被清除、土壤退化與污染、水土流失,對礦區(qū)生 物多樣性的維持都是致命打擊,嚴重威脅了動植物生存。2.礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的典型技術(shù)2.1礦區(qū)土壤污染的治理礦區(qū)土壤重金屬污染的治理。國內(nèi)外礦區(qū)土壤重金屬污染治理主要包括物 理、化學(xué)和生物治理技術(shù)三類。其中,生物治理技術(shù)包括微生物修復(fù)技術(shù)、動物 修復(fù)技術(shù)與植物修復(fù)技術(shù)。設(shè)施簡便,投資少,對環(huán)境擾動也少,被認為是最有 生命力的。礦區(qū)土壤培肥改良技術(shù)。土壤培肥改良技術(shù)就是

6、對土壤團粒結(jié)構(gòu)、 pH 值等 理化性質(zhì)的改良及土壤養(yǎng)分、 有機質(zhì)等營養(yǎng)狀況的改善, 這是礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的最 終目標(biāo)之一,具體包括:(1表土轉(zhuǎn)換:在采礦前先把表層及亞表層土壤取走并 加以保存,待工程結(jié)束后再放回原處,這樣雖破壞了植被,但土壤的物理性質(zhì)、 營養(yǎng)條件與種子庫基本保持原樣,本土植物能迅速定居。 (2客土覆蓋:廢棄地 土層較薄時, 可采用異地熟土覆蓋, 直接固定地表土層, 并對土壤理化特性進行 改良,特別是引進氮素、微生物和植物種子,為礦區(qū)重建植被提供了有利條件。 (3土壤物理性狀改良:土壤物理性狀改良的目標(biāo)是提高土壤孔隙度,降低土 壤容重,改善土壤結(jié)構(gòu),短期內(nèi)可采用犁地和施用農(nóng)家肥等方法

7、。 (4土壤 pH 值改良:對于 pH 值不太低的酸性土壤可施用碳酸氫鹽或石灰來調(diào)節(jié)酸性,增加 土壤中的鈣含量,改善土壤結(jié)構(gòu)。 (5土壤營養(yǎng)狀況改良:主要包括化學(xué)肥料、 有機廢棄物、固氮植物、綠肥、微生物等。2.2礦區(qū)植被的恢復(fù)。 根據(jù)礦區(qū)的氣候和土壤條件 , 植被篩選應(yīng)著眼于植被品 種的近期表現(xiàn),兼顧其長期優(yōu)勢,植物品種的選擇首先要根據(jù)生物學(xué)特性 , 考慮 適地適樹原則 , 尤以選擇根系發(fā)達、固土固坡效果好、成活率高、速生的鄉(xiāng)土植 物。在配置植物時要考慮邊坡結(jié)構(gòu)、種植后的管護要求、自然條件等 , 以決定種 植的形式和品種。 同時要考慮與設(shè)計目的相適應(yīng); 與附近的植被和風(fēng)景等條件相 適應(yīng)。2.

8、3水土流失的綜合治理(1固體廢棄物攔擋工程。在堆棄場地建設(shè)擋渣墻、攔渣壩和排水工程等 , 進行攔擋與防漏處理。(2坡面排水工程。對影響礦山安全的坡面 , 根據(jù)坡長分段布設(shè)截流溝、排 洪渠等工程,并配以防護林草帶,增加植被覆蓋,減少坡面徑流對地表的沖刷, 保證礦業(yè)生產(chǎn)安全運行。(3邊坡防護工程。礦山開采形成的各類邊坡,除盡可能采取措施恢復(fù)植 被外, 根據(jù)邊坡穩(wěn)定程度及對周圍的影響, 采取相應(yīng)的工程措施進行防護。 坡面 防護根據(jù)坡度不同而采用石砌護坡或植被護坡。(4土地整治工程。對礦山生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢石堆、廢棄工業(yè)場地 及尾礦庫 , 采取排蓄結(jié)合的辦法 , 排水?dāng)r渣 , 有效解決“三廢”污染

9、。同時對服務(wù)期 滿的棄渣場、尾礦庫采取復(fù)墾措施,提高土地利用率。(5 植被恢復(fù)工程。 對各類裸露面, 分別采取不同的措施, 加速植被恢復(fù)。 3.項目概況本文以“門頭溝區(qū)龍鳳嶺廢棄礦山生態(tài)修復(fù)試驗示范工程 ”為例,就礦山 對生態(tài)環(huán)境的影響進行分析,并提出相關(guān)環(huán)保措施。門頭溝區(qū)內(nèi)礦藏豐富,其中以煤、石灰石儲量大、分布廣,并有近 700年的 開采歷史。經(jīng)調(diào)查,截止到 2004年底區(qū)內(nèi)廢棄礦山 133個,總占地面積 866.65公頃,棄渣總量 144190立方米。該項目采用的技術(shù)原理:項目將緊緊圍繞工程建設(shè)目標(biāo), 通過結(jié)合重點工程 建設(shè),進行單項技術(shù)成果的直接應(yīng)用,及成熟技術(shù)的組裝、配套與集成,解決工

10、 程中各項技術(shù)難題, 建立具有高科技含量和示范價值的模式區(qū), 向周邊輻射推廣。并通過建立一定面積的試驗示范區(qū), 進行初步成果的中試、 開展科學(xué)研究、 積累 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與資料,加快門頭溝區(qū)生態(tài)修復(fù)工程建設(shè),為切實提高工程科技含量、 確保工程質(zhì)量提供技術(shù)保障。 該項目的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點:試驗示范工程在治理中 應(yīng)用了雙向格柵、生態(tài)植被毯、植生基材噴附等技術(shù),具有一定的創(chuàng)新性;提出 的植物品種選擇和品種組合模式, 為本地區(qū)大范圍公路邊坡、 采石廠、 矸石山的 水土保持與生態(tài)修復(fù)提供了科學(xué)技術(shù)支撐, 具有較突出的推廣應(yīng)用價值, 目前已 達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。4.項目區(qū)環(huán)境問題門頭溝區(qū)礦山企業(yè)大都分布在 108、

11、 109國道兩側(cè)和名勝風(fēng)景區(qū)沿線,大量 煤矸石山和采石棄渣由于無人管理, 天長日久經(jīng)過風(fēng)吹日曬雨淋, 風(fēng)化分解, 形 成沙土,大風(fēng)吹過,揚塵四起,不僅影響人們的生產(chǎn)生活,而且造成了嚴重的生 態(tài)環(huán)境問題; 堆放在山坡和溝道的大量煤矸石和采石棄渣, 為泥石流和山洪的爆 發(fā)提供了大量的物質(zhì)條件, 極易產(chǎn)生泥石流, 給人們生命和財產(chǎn)構(gòu)成很大的威脅; 另一方面, 光巖裸地散布于區(qū)內(nèi)主要景點和交通要道沿線, 形成山體之中的斑禿, 影響了區(qū)內(nèi)的景觀效果, 給旅游業(yè)發(fā)展帶來不利的影響。 多年無序開采, 使得山 體傷痕累累。作為首都的西部屏障,如何治理廢棄煤礦、采石場以及河道荒灘, 以遏制風(fēng)蝕危害,防治水土流失

12、,實施生態(tài)修復(fù)已到了刻不容緩的地步。礦山開采后產(chǎn)生的主要環(huán)境問題有:4.1邊坡穩(wěn)定問題礦體剝采活動將破壞區(qū)內(nèi)原有地貌景觀及巖體的完整性, 形成陡坎、 臨空面, 破壞斜坡的自然坡度角, 導(dǎo)致斜坡的穩(wěn)定性受到影響, 加之礦體表層風(fēng)化, 在采 礦過程中容易發(fā)生石塊滑落,崩塌等邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象,從而影響采礦安全。4.2土地和植被破壞問題區(qū)內(nèi)進行的露天開采, 將完全破壞地表的土地和植被, 降低土地涵養(yǎng)分, 加 劇水土流失, 且治理難度較大, 過程較長。 廢石堆放和生活建筑物的搭建不僅改 變原有地貌景觀, 且覆蓋植被, 影響植物生長。 固體廢棄物的堆放也毀壞原生植 被,惡化植物群的生存條件,使其覆蓋率降低,并

13、引起水土流失。4.3占用與破壞土地資源露天采礦、開挖和各類廢渣、廢石、尾礦堆置等直接破壞與壓占土地。礦區(qū)剝采長生的排土場如不及時治理,必然會產(chǎn)生重大的生態(tài)環(huán)境危害。4.4 對景觀的影響露采礦山不僅占用與破壞大量的土地資源, 而且采掘剝離對自然景觀的肢解 和蠶食相當(dāng)嚴重。 采礦使原來綠樹成蔭的青山綠水變得千瘡百孔, 采礦留下一些 陡峭的光滑石壁(坡度 60°80°,少數(shù)成倒鷹嘴狀,幾乎寸草不生。一些露 采礦山采用凹陷式開采, 采后形成的深坑廢棄后都積水成潭。 這些都嚴重影響了 周圍的環(huán)境景觀。4.5 地質(zhì)災(zāi)害露采礦山采礦后形成的高而陡的采礦邊坡常誘發(fā)滑坡、 崩塌地質(zhì)災(zāi)害或存在

14、 滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害的隱患;一些廢土、石、渣、煤矸石的堆放不當(dāng),也會引起 泥石流的發(fā)生。4.6環(huán)境污染露采礦山固體廢棄物長期堆放在水體邊, 經(jīng)降雨淋濾, 使廢棄物中的有害物 質(zhì)隨雨水排入地表水體,造成水體污染;此外,有些廢土(石、渣堆中因含有 放射性元素,如鍶(天青石,對周邊環(huán)境形成放射性污染。5.環(huán)保措施礦山生態(tài)恢復(fù)治理是一項復(fù)雜的系統(tǒng)性工程, 涉及學(xué)科面廣, 包括:恢復(fù)生 態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟學(xué)、環(huán)境地質(zhì)學(xué)等。廢棄露采礦山生態(tài)恢復(fù)一般可 從 5個方面來進行:廢棄地的整治;巖質(zhì)邊坡綠化;地質(zhì)災(zāi)害的治理;環(huán)境污染 的修復(fù);景觀綜合治理。5.1 廢棄地的整治礦山廢棄地整治的關(guān)鍵是在正確評價

15、廢棄地類型和特征的基礎(chǔ)上進行植被 的恢復(fù)與重建, 進而使生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)自行恢復(fù)并達到良性循環(huán)。 露采礦山廢棄地 包括四種類型:一是由剝離的表土、 開采的廢石及低品位礦石堆積形成的廢石堆 廢棄地; 二是隨著礦物開采形成的大量的采空區(qū)域即采坑廢棄地; 三是利用各種 分選方法分選出精礦物后的剩余物排放形成的尾礦廢棄地; 四是采礦作業(yè)面、 機 械設(shè)施、礦山輔助建筑物和道路交通等先后占用后廢棄的土地。(1基質(zhì)改良。露采礦山廢棄地中一般缺乏 N 、 P 、 K 等營養(yǎng)元素,但這 些難以由自然過程所恢復(fù), 或者需要很長時間, 必須通過人為方式恢復(fù)。 土壤作為植物生長的介質(zhì)， 其理化性質(zhì)和營養(yǎng)狀況是生態(tài)恢復(fù)成功

16、與否的關(guān)鍵。目前主 要有：表土覆蓋法；化學(xué)改良法；施加有機質(zhì)等方法。采取“以廢治廢”的方法具 有很好的生態(tài)效益和社會效益，污水污泥、生活垃圾、泥碳及動物糞便含有大量 有機質(zhì)，釋放緩慢，可緩解金屬離子毒性和提高基質(zhì)的持水保肥能力，以一定比 例施用能有效提高礦山廢棄地的有機質(zhì)含量和改變其結(jié)構(gòu)性能。 但是長期改良必 須依靠植物， 利用固氮植物和菌根植物改良廢棄地是經(jīng)濟效益與生態(tài)效益俱佳的 方法。 （2）植被恢復(fù)。植被恢復(fù)是礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵，因為幾乎所有的 自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)總是以植被的恢復(fù)為前提的。 故根據(jù)具體環(huán)境條件選擇適宜 的樹種是生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 由于礦山廢棄地的自身特點、周邊

17、的自然、社會環(huán)境等差異，礦山廢棄地的 生態(tài)恢復(fù)有著完全不同的目標(biāo)。 若以水土流失和污染控制為目標(biāo)，則適宜選擇一 些生物量高、根系發(fā)達的多年生的耐性草本植物，同時選擇部分灌木、喬木加強 其控制效果。若以農(nóng)業(yè)用地為目標(biāo)，選用的植物或作物品種，必須考慮到有害元 素在可食部分的積累狀況， 盡可能避免有害元素在食物鏈中的大量富集。以野生 生物保護為目的的生態(tài)恢復(fù)， 則盡可能選擇鄉(xiāng)土物種，而且物種的組成盡可能的 多樣化，在這種情況下，引入地帶性原始植被的土壤種子庫是一個很好的策略。 以旅游休閑為目的的生態(tài)恢復(fù)， 則在考慮植被耐性的同時，也要考慮到可觀賞性 花草樹木的配置。可見，物種選擇不僅受制于礦山廢棄地

18、本身特性，同時還要兼 顧生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)。 5.2 巖質(zhì)邊坡綠化 巖質(zhì)邊坡一般坡度較大，在 40° 70° 之間，通常是碎石和石塊結(jié)構(gòu)。有些石 壁坡面光滑，無任何基質(zhì)，而且坡度大多超過 80° 甚至達 90° ，往往有相當(dāng)?shù)母?度，通常數(shù)十米，甚至上百米，是名副其實的“懸崖峭壁”。顯然，復(fù)綠都是極其 困難的。 一些發(fā)達國家，如美國、德國、英國和日本等，較早開始重視坡壁綠化，并 開創(chuàng)了一系列的坡壁綠化工程技術(shù)，它們是種子噴播法、客土噴播法、鋼筋水泥 框格法、植生卷鋪蓋法、纖維綠化法、厚層基材噴射綠化法、生態(tài)多孔混凝土綠 化法以及客土袋液壓噴播植草法等等。 6 但是在國外由于采石有嚴格的法律法規(guī)約束，石壁坡度超過 60°時一律要 求臺階式開采， 所以石壁很少有陡高坡， 因而這些技術(shù)在國外能達到預(yù)期的效果。 但我國大部分地區(qū)的石壁的坡度都超過 60°甚至達 90°，因而直接模仿和引進 國外技術(shù)方法，效果不甚理想，而且成本過高，不適合我國國情。如目前國內(nèi)較 常用的噴播技術(shù)，由于噴漿與巖體的黏結(jié)很差，防護效果也不理想。石壁實現(xiàn)綠 化需具備兩個條件： 一是坡面上必須有植物能賴以持續(xù)生長的種植基質(zhì)；二是種 植基質(zhì)能永久固