礦區生態恢復問題及規劃設計關鍵環節

黃傳濤

（荊門市十里牌林場，湖北 荊門448000）

1 引言

隨著我國工業結構的不斷發展變化，許多工業區由城市向外進行遷移，這樣一來城市區域內留下了許多工業廢棄地，給環境和社會帶來了一系列的問題。近年來，人們的環保意識逐漸增強，許多學者致力于研究工業廢棄地的重新利用和改良，獲得了許多新的成果和技術，為工業廢棄地的改良提供了保障。常見的工業廢棄地有廢棄礦山、工廠、碼頭和廢料傾倒場等，其中礦山生態恢復關系到礦區周圍人們的日常生活和工作，同時也是預防礦區地質災害的有效途徑。礦區的生態系統特征表現為多種生態失衡，如水土流失、植被破壞、泥石流、滑坡等地質災害，且所表現的生態問題通常比較復雜、綜合，處于動態變化中，因此礦區生態恢復是一項長期而艱巨的任務，需要在對造成礦山生態破壞的原因進行深入分析的基礎上，遵循生態系統自動調節規律，同時借助科學的人工修復實現礦區生態系統的良性循環［1］。

生態系統受損一般是在自然或人為干擾下，使原有生態系統的結構和功能發生變化造成生態系統的逆向演替。根據生態系統在受損過程中發生的變化特征，將其分為突發性受損、躍變式受損、漸變式受損、間斷式受損和復合式受損等類型。受損生態系統也呈現出一定的變化，如物種多樣性減少、系統結構簡單化、食物鏈食物網破裂、能量流動和傳遞效率降低、物質循環受阻和生產力下降等。礦山系統受損主要是由于人類的活動而造成的，立地條件較差且地形破碎，交通運輸和供水受限，多為煤矸石山、排土場、尾礦庫等。因此礦區生態恢復工作應以安全穩定為前提，在近自然生態植被恢復的基礎上，與礦山生產和區域總體規劃相結合，進一步提高廢棄礦山的景觀價值，為促進礦區生態恢復和經濟發展創造條件。

2 礦區生態修復存在的一些問題

我國大部分礦區礦山類別較多、分布廣泛且治理難度大，許多礦區的權責不清，負責生態恢復的業主不明確，同時缺乏科學理念的指導和專業的規劃，所采用的技術形式單一，不能科學有效地對多種技術進行綜合運用，且大多數技術的可行性和可重復性都較差；植被恢復方面，不能科學選育植物品種，許多樹種不能發揮其應有的作用；施工方面也沒有專業的設計和施工隊伍；相關的環境恢復治理的政策、法規建設有待進一步完善，激勵和約束機制不徹底，宣傳力度不夠；資金投入不足等問題都使得污染治理起來存在較大的障礙。

歷數礦區開采帶來的諸多生態環境問題，需要引起人類的足夠重視。實施低開采、高效率、低排放的“綠色開采”的計劃勢在必行，礦區綠色開采是一個開放、綜合復雜的系統工程，需要強大的技術和理論支撐，內容涉及保水開采、固體廢棄物利用、礦產開發效益綜合評價、資源環境安全監測等眾多領域，以此改變傳統開采工藝帶來的諸多生態環境問題，實現資源的環保、高效利用，是實現我國礦業可持續發展的必由之路。

3 礦區廢棄地修復的幾個關鍵環節

3.1 尾礦的綜合利用

尾礦中蘊藏著許多豐富的礦質元素，如果利用特定的技術將這些元素進行回收，不亞于再重新建立一個新礦。尾礦長期被堆置于尾礦庫中，不但占用大量土地資源，而且處理不當會造成二次污染，目前尾礦堆積已成為危害礦區及周圍生態環境的重要因素。對于尾礦的綜合利用我們可以通過如圖1所示的途徑。

通過上述途徑，從廢棄礦區中進一步回收有價元素，使這些物質有機會作為二次資源抽取新的有用物質，使尾礦中的有用成分得到有效的回收和利用，既節約了土地資源，減少了尾礦污染，為解決尾礦堆積問題提供一個較為科學的理論依據。

3.2 污染土壤的修復

礦區污染的來源主要通過大氣的干濕沉降進入土壤，其次，還可以隨礦山廢水及廢石、尾礦的堆放流入土壤。礦區土壤的污染呈現出強度大、涉及范圍廣、隱蔽、危害大且治理難度高等特征。被污染的土壤對人體產生危害主要是通過間接的途徑，如污染農作物、地下水及飲用水，被污染的農作物的質量和產量都會降低，并通過食物鏈將有害物質傳入人體內，嚴重危害人體健康。

圖1 尾礦綜合利用途徑

礦區土壤污染的修復是一項長期而艱巨的系統工程，要想保證這項任務的順利開展，必須借助現代科學技術手段，對土壤質量進行評價，然后根據評價因地制宜地采取科學的方法進行治理。首先，對礦區污染程度進行細致調查，據此建立數據庫，利用現代科學技術確定污染物的類型、特征及分布情況，結合礦區資源的分布圖建立礦區土壤污染的數據庫，使污染治理工作有的放矢；其次是加強土壤污染評價，劃分生態功能區，土壤污染因其隱蔽性，不容易引起人們的關注，大部分農民認為只要土壤中能正常長出農作物就沒有什么問題，只有等農作物減產或身體出現疾病才會考慮土壤是否受到污染，因此，必須要對礦區土壤做綜合評價和生態評估。如果發現受到污染，應及時治理或進行分區時歸為非農地的景觀類土地，避免污染的土壤對人類健康造成威脅；最后是要因地制宜地對土壤進行修復，其具體修復手段包括微生物修復、化學修復、物理修復和綜合修復等，各類方法在治理土壤污染中各有優缺點，因此要綜合礦區土壤污染的類型，因地制宜地對各類污染物有針對性地進行治理，這樣才能使修復手段達到最理想的效果［2］。

3.3 礦區植被的修復

礦區的修復應遵循因地制宜、因礦而異的原則，對礦區植被再生進行統一規劃、科學布局。可以利用土壤熟化技術、礦山地貌整治技術、礦山土地復墾技術等一系列的生態修復技術對礦區植被進行綜合修復。首先對污染元素的類型進行分析，再分析土壤的物化性質，測定土壤的pH值、通氣性、溫度等，根據這些數據選擇適宜的樹種進行栽種。由于礦區通常含有較多的有害礦質元素，這些有害礦質元素會通過水體及呼吸作用進入人體，因此在樹種選擇上要考慮以下幾點：首先要抗污染，礦區在開采過程中會產生較多固體粉塵物、有毒氣體等，選擇吸毒、殺菌能力強和抗逆性較強的樹種，如香樟、懸鈴木、夾竹桃等，這些樹種在引種時也要考慮到是否適宜當地的氣候條件；其次所選樹種要耐堿性土壤，大部分礦區的土壤多為堿性，因此可選用三角楓、烏桕等耐堿性的植物進行栽種；最后，由于礦區土壤通常混合有煤矸石，保水保肥性較差，所以要選擇適應性強的樹木，如木槿、水杉、臘梅、銀杏、迎春等。此外按照礦區的污染程度進行分批次的試驗性栽植，對于生長好的樹種可在同類地段上進行推廣，提高植被的實際利用效率。

3.4 礦區微生物的修復

許多微生物在礦區生態系統的恢復過程中起著至關重要的作用。礦區土壤和水污染對人類健康威脅最大的是重金屬污染，傳統的污染物治理手段成本較高且效果不理想，易造成二次污染，近年來，利用微生物對重金屬進行固定化或使其變為低毒元素成為許多科學家們的研究熱點。

土壤微生物修復過程分為兩個階段：首先是利用微生物對重金屬進行生物固定化，主要依據多種微生物的細胞膜上帶有羧基、羰基等陰離子官能團，可以通過胞外沉淀、胞內吸附及細胞的絡合作用對多種重金屬進行固定；其次是利用微生物對重金屬進行轉化，主要借助微生物的氧化還原反應、甲基化和去甲基化作用等使重金屬離子變為低毒或無毒的物質。

礦區被污染水源一般呈酸性，會腐蝕礦井設備，污染農田，對人類健康也造成一定威脅，對酸性水的治理主要是利用氧化亞鐵硫桿菌，這種菌可以使硫酸根離子先還原成低價態，然后進一步被還原成單質硫。

4 結語

綜上所述，微生物對礦區污染物的治理不論是土壤還是水體，都可歸結為物理方法和化學方法。物理方法實質上是與金屬元素發生物理吸附作用，使元素沉降下來，而化學方法是依據微生物的某些代謝途徑而轉化成低毒物質，雖然物理和化學方法能有效地治理重金屬污染，但也勢必會造成微生物對相應重金屬的抗性產生，因此，微生物在礦區污染恢復中還有比較基礎的問題需要解決，其應用范圍也比較狹窄，還需要進一步的研究和探索［3］。

［1］武 強，劉伏昌.礦山環境研究理論與實踐［M］.北京：地質出版社，2005.

［2］王志宏，劉志斌，陳建平.黑岱溝露天煤礦土地復墾及生態重建規劃研究［J］.環保與安全，2003，1（19）：19～21.

［3］朱佳文.湘西花垣鉛鋅礦區重金屬污染土壤生態修復研究［D］.長沙：湖南農業大學，2012.