金屬礦山復墾及生態恢復重建模式的實驗研究

文_張冰杰 山西清源環境咨詢有限公司

我國廣西壯族自治區自古便是有色金屬之鄉，其礦產資源不僅數量多而且種類豐富，是我國為數不多的重點礦產大省。但是隨著工業生產的發展，礦產資源過度開采，導致廣西壯族自治區的礦產資源已經逐漸枯竭，多數礦山面臨關閉的狀態。經過考察研究后發現，廣西壯族自治區已經探明的有色金屬資源基本消耗殆盡，無力支撐工業繼續發展。另外由于礦產資源的不可再生性質，在開采的過程中常年遺留下的問題造成了一系列的環境問題，對社會發展以及生態環境造成嚴重威脅。

1 材料與方法

1.1 礦區基本情況

地理位置：廣西壯族自治區地處云貴高原的東南處，以山地丘陵性盆地為主，且河流眾多，具有豐富的水資源。

氣候：廣西壯族自治區屬于亞熱帶季風氣候，溫暖濕潤，年降雨量超過1000mm。

植被：廣西壯族自治區從北到南分布著中亞熱帶常綠闊葉林，季節性林帶以及季雨林帶等，從而其植被具有顯著的豐富性，主要以常綠性綠葉林為主。

廣西壯族自治區地理位置優越，氣候溫暖濕潤，雨量充沛，植物種類豐富多樣，且生長速度較快，為礦山生態恢復提供了較為優越的自然條件。

1.2 采集土壤、水、植物樣品

此實驗中需要采集礦山周邊的土壤樣品、水源樣品以及植物樣品。在正式采集樣品之前工作人員需要對礦區進行嚴密的測量以及分析。

1.2.1 土壤采集法

在充分考察了整個礦山的功能區和植被發育情況的基礎上，將礦區分為5片區域，即未被開采區域、排污口周圍區域、排污口下游區、尾礦壩區、復墾區。在對土壤進行隨機取樣時，使用的方法以直線法或梅花形布點法為主，土壤深度控制在15cm左右。

1.2.2 水源采集法

若礦區內有水源經過，可以將整段水源分為3個部分，以追溯法為主來對每一段水源的樣品進行采集，從而為后期分析提供依據，進而使河流受污染的規律能夠被發現。

1.2.3 植物采集法

對礦區內各區域內的植被進行采集，采集的植被種類和科目需有所差別。

所有樣品采集完后，需裝入密封袋內，送入實驗室進行分析和研究。

1.3 樣品分析法

（1）礦區內的土壤樣品的處理工序

步驟一，自然風干土壤，將土壤中的雜質進行有效剔除，之后把所有土壤碾壓至粉末狀，直至無細碎顆粒；步驟二，將土壤過篩；步驟三，將土壤送入烘箱內烘烤，溫度需控制在110℃左右，烘烤至恒重取出；步驟四，測量土壤樣品中酸堿度以及EC、重金屬含量等。其中酸堿度采用電位法測量，以電導法為主對土壤的電導率進行測量，通常會使用專門的電導率儀來進行測定。

另外，以重鉻酸鉀容量稀釋熱法來土壤重金屬含量進行測定，在測定的過程中，必須利用混合酸對土壤樣品進行消解，隨后通過原子吸收分光光度計進行測量。

（2）礦區內植物樣品的處理工序

步驟一，沖洗植物表面沾染的泥土，選用的沖洗劑為去離子水；步驟二，將植物表面水分晾干，切碎處理；步驟三，將植物碎片放置85℃左右的烘箱中進行殺青，時間控制在30min；步驟四，調節烘箱溫度至60℃，烘烤至恒重，然后測量植物中所含的水分含量。檢測植物重金屬含量時，需要將植物碎片碾壓至粉末狀，通過尼龍篩過濾，并利用原子吸收分光光度計進行測量。

2 分析實驗結果

利用污染程度評價法判斷此地區礦山土壤、水源以及植物樣品中酸堿度以及重金屬含量等，了解各區域內重金屬的含量以及分布，并將最后取得的結果與此地區的分布進行對比，了解此地區內土壤、水源以及植被的污染情況。根據相關調查分析可知，廣西壯族自治區以及板蘇等錳礦區內，鋅、銅、錳等重金屬含量遠超過未被污染的土壤重金屬含量，如錳的含量超過正常含量約38～1000倍。

在對植物進行分析時，重金屬在植物的不同部位含量也會有所差別。有關人員在調查時發現，此礦區內種植的水稻的根系、莖和水稻葉之間鉛的含量比例最大可達240倍。另外礦區內蒲公英等植物對鉛具有非常強的轉移能力。

3 礦山復墾與生態重建

3.1 礦山環境治理規劃

在礦山復墾之前，需要建立完善的、合理的礦山環境規劃，在規劃過程中需要按照以下幾個原則：

3.1.1 造地目標

在規劃過程中將造地作為主要目標，同時充分利用土地功能，增加綠化面積，并根據當地的地理環境以及風土人情選擇能夠創造出經濟。社會雙重利益的方式。

3.1.2 施工方法的環保性

在施工過程中應當以環保為原則，選擇科學的施工方式，避免施工對當地環境的破壞，與此同時嚴格勘察施工現場，根據地形狀況制定施工方案，保障資源的合理利用。

3.1.3 適用性原則

為改善礦區環境所選擇的作物，必須適應當地的氣候條件，并且能夠產生較大的經濟收益。

廢棄土地的前期處理，需要注意土壤的壓實問題，這是由于礦區土地顆粒較大且分布不均勻，因此在處理時需要著重注意，避免因土壤問題對后期的恢復造成影響。另外在處理過程中，應當做好排水以及加固工作，避免施工過程中引發塌方等問題，對施工人員的生命安全造成威脅。同時，礦區土壤大部分土壤肥力較低，為了增加土壤肥力可以在土壤中填埋化肥、有機肥以及其他能夠改善土壤的作物。

3.2 污染土壤的修復工作

目前，我國主要使用的恢復土壤治理方法是植物修復技術方法，此種方法投入資金較少，且不會對環境造成再次污染。植物修復技術就是利用作物的超富集作用吸收土壤中所含的重金屬物質，實現修復生態環境的問題。但是對于某些礦山來說，土壤、水源、植物等污染狀況嚴重，還可以通過物理法以及化學法對其進行相應的處理，然后再利用植物修復法。與此同時，用于吸收重金屬物質的植物必須具有耐受性強的特點，且植物葉片吸收重金屬能力要強于根莖吸收重金屬能力。有關學者在研究植物修復法時發現，蜈蚣草以及蒲公英等植物具有較強的吸收重金屬能力，能夠加快土壤的恢復能力，對促進生態環境發展具有十分重要的意義。另外，此類植物生存空間大、耐澇耐旱性強，生長力頑強，且投入資金較少，種植技術含量低，是治理土壤的首選植物。在利用植物修復礦山環境時，盡可能選擇本地植物，避免外來物種入侵，對日后的處理造成不良影響。

3.3 生態系統的恢復和重建

生態系統的恢復和重建是一項長久性的工作，需要考慮多方面的因素，而且必須堅持以可持續發展作為主要原則。在此過程中，將小區域內礦區作為單元進而對整個區域進行生態系統的恢復和重建，構建科學、合理的重建模式。在建立生態系統過程中，植物選擇需要遵循以下幾點原則：一是植物選擇超富集植物；二是礦區復墾區內糧食中的金屬含量若是超出標準規定，禁止流入市場，選擇符合規定的作物進行種植。

4 結語

4.1 強化對超富集植物的篩選

強化對超富集植物的篩選工作，從而使篩選出來的植物不僅能夠用于植物修復之中，而且生長速度較快、富集能力強等。另外，對基因工程進行有效的利用，從而可以使轉基因植物能夠被有效培育完成，該植物不僅高產，而且對多種重金屬進行富集，從而使生物量較低等問題被有效解決。

4.2 加強對礦山公園的建設

礦山公園能夠將礦山遺跡景觀進行有效展示，其不僅具有一定的觀賞意義，而且在研究和教育方面同樣具有價值。就采冶而言，廣西壯族自治區具有悠久的歷史，并且其礦業遺跡比較豐富。因此，有效完成礦山公園的建設，能夠對礦山環境的恢復治理起到促進作用，并且對礦山結構的調整起到一定的正向指導。