植物修復在礦區土地復墾中的研究及應用

摘 要：根據安徽兩淮塌陷穩沉區土地復墾的實際情況，調查與分析煤礦塌陷區和復墾區范圍，劃分塌陷區類型，確定不同塌陷區研究剖面和采樣點，查明塌陷區和復墾區范圍內矸石填埋深度、范圍及風化情況，土壤回填的范圍、深度以及性質；利用植物修復方法和技術，分析測定金屬元素含量、有機物含量、土壤的酸堿度、氧化還原電位Eh、鹽度、營養物質、生物因子等。研究和查清影響煤礦不同塌陷區和復墾區植物修復的環境因子，確定植物修復的優化方案。必將對安徽礦區的環境污染治理、生態恢復重建有著重大的現實意義。

關鍵詞：植物修復；土地復墾；生態修復治理

1 引言

中國作為發展中國家，由于歷史的原因，人口多，底子薄，中國石油、天然氣資源相對不足。在中國的能源結構中，能源供給和消費的結構性矛盾突出。中國一次能源的生產和消費嚴重依賴煤炭，安徽兩淮是以煤炭開發為基礎發展起來的能源型城市。兩淮經濟社會的發展利用與煤炭資源開發密不可分，但生態環境問題同進也引發了一系列天然巖、水、土的環境地質問題。煤層冒落法管理頂板是兩淮礦區煤層開采的常用方法，這種開采方法，結果會引起地面沉陷。上覆巖層自然冒落，不可避免會導致地表發生地面塌陷、地裂縫地質災害，是煤炭開采必然伴生的負面效應。煤炭開采造成的地面沉降、地下水位下降、植被破壞、河堤與道路下沉或斷裂，從而形成大面積的采煤塌陷區；同時對周邊的環境水質、土壤、空氣造成一定程度的污染與破壞，影響人們的生活環境、身心健康和城市形象。

植物修復技術具有投入成本低、工程量小、沒有二次污染，與常規的物理化學處理方法相比，能減少土壤侵蝕、提高土壤有機質的優點，因此“綠色修復技術”被稱為廉價的修復技術。

本論文通過對現有煤矸石復墾區及周邊廢棄地的各環境要素分析與評價的基礎上，利用植物修復，篩選和培育去除土壤中重金屬污染物的植物品種，并提出去除有機污染物、氣態污染物、富營養化水體等污染修復技術，將現有的塌陷地和廢棄地轉變為事宜耕種的農用地或生態用地，具有重要的現實意義。

2 研究方法

利用某些能夠富集重金屬的植物清除土壤重金屬污染的設想--植物修復技術的思想是美國科學家Chaney首次提出，就是將某種特定的植物種在重金屬污染的土壤上，而這些植物對土壤中污染元素有特殊的吸收和吸附能力，將植物收獲并進行妥善處理后即可將該種重金屬移出土體，達到污染治理與生態修復的目的。這門治理技術是利用植物及其共存微生物體系清除環境中污染物的，是以植物忍耐和超量積累某種或某些污染物的理論為基礎的。具體研究方法如下：

（1）調查與分析場地自然條件（包括地形地貌、氣候、水文條件）、修復區的人文環境（生產活動、居住現狀、農耕活動、其他人為活動）和修復區的生態環境（植被群落、動物群落、土壤現狀、水體資源現狀）。

（2）植物修復的巖土條件調查與分析；查明塌陷區范圍內矸石填埋深度、范圍及風化情況，土壤回填的范圍、深度以及性質，取樣查明塌陷區范圍土壤結構，及垂直剖面上水分含量變化，并對植被生長與巖土結構、水分含量關系進行對比分析。

（3）通過采集土壤和矸石樣品，利用高精度的儀器監測研究范圍內富含的金屬元素含量和有機物含量，并對矸石回填范圍且有部分植被的土壤塌陷區以及老礦區廢棄地進行野外采樣。

（4）植物修復技術的機理性分析，重點分析和研究了植物修復土壤重金屬污染物、有機污染物、化學性大氣污染物的作用機理。監測并探討土壤的酸堿度、氧化還原電位Eh、鹽度、營養物質、生物因子等諸多環境因素對植物修復的影響。

（5）在（3）測試與分析基礎上，選擇污染土壤的金屬元素含量較高的地段作為田間試驗場地，有針對性地選擇對已選金屬元素含量吸附性較強的植物作為試驗的對象，采用各種栽培的方法進行多期的田間試驗研究，以監測出植物修復金屬污染土壤的可行性及其潛力。分期監測植物平均凈積累金屬元素的含量和去除率。借此，反映植物富集土壤金屬污染的能力的差異性，并針對性地選擇污染土壤的輔助修復植物。

（6）通過對已復墾范圍的植物土壤監測和植物對金屬元素的吸附情況監測，并與試驗場地植物凈積累金屬元素的含量和去除率比較，為下一步礦區修復提供方案對比。

（7）在植物修復技術的應用研究過程中，針對土壤、矸石堆、水體等環境中的有機污染物、富營養化水體等污染的現狀和特點，提出了解決這些污染的植物修復技術方案，為植物修復的應用途徑構建良好的技術平臺。

3 結束語

因此，本文通過對現有煤矸石復墾區及周邊廢棄地的各環境要素分析與評價的基礎上，利用植物修復技術，篩選和培育去除土壤中重金屬污染物的植物品種，并提出去除有機污染物、氣態污染物、富營養化水體等污染修復技術，將現有的塌陷地和廢棄地轉變為適宜耕種的農用地或生態用地，是本文研究的目的。

另一方面，利用植物修復技術對兩淮塌陷區和廢棄地的受污染土壤的修復，不僅可以美化環境、改善礦區景觀，也可以改變人們對這些地區的傳統落后的認識。長久以來，塌陷區地表地形破碎、道路橋涵斷裂堵塞，外加矸石、廢水、粉塵等污染嚴重，造成塌陷區地表景觀呈現一派衰老、蕭條的景象。通過植物修復和綜合利用，大力發展植樹優勢植物品種，建設農田防護林，增加了植被覆蓋率，有利于調節氣候，減少霧霾的發生。同時減輕土壤侵蝕，改善生產環境。塌陷地綜合利用將促使區域生態景觀整合，增強景觀異質性、穩定性和美學特征，有助于全面恢復區域生態平衡，使礦區呈現出“水綠田青、果香魚躍、林網縱橫、渠道交錯”的富庶的田園風光，從而為社會經濟可持續發展和城鄉繁榮提供良好的基礎支持。

從國外情況來看，歐美等國家已經把治理土壤污染問題擺在重要的地位，而且各國政府已經制定了相關的修復工程計劃。德國僅1995年就投資60多億美元進行土壤修復，美國每年用于修復污染土壤的成本為70-80億美元，其中35%以上用于修復金屬污染土壤。

因此，利用植物修復技術修復兩淮煤礦塌陷區及復墾區受污染土壤，是一項實用性和有效性很強的生態修復治理工程，它必將對兩淮礦區的環境污染治理、生態恢復重建有著重大的現實意義和深遠意義。因而，植物修復技術有著廣闊的應用前景和推廣價值，對安徽經濟可持續發展有著重要意義。

參考文獻

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作者簡介：王福清（1966-），男，1989年畢業于淮南礦業學院，研究生學歷，高級工程師，從事煤礦技術管理工作。