礦山廢棄地土壤測定方法及土地復墾有效措施

郭國平

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局704隊，新疆 哈密 839000）

1 氣相色譜——質譜法

隨著重工業的快速發展，人們的經濟水平得到了很大的提高，社會得到很大的發展。然而隨著重工業的發展，人們生活的環境也受到了極大的影響，對土壤中、大氣中和水資源中揮發性有機物的研究也受到了更多的關注。在分析這些有機物的時候，由于分析范圍廣、所含未知成分多，因此，研究起來比較困難，氣相色譜——質譜法是目前環境分析中判定未知化合物極其結構最有效的方法。

1.1 氣相色譜

氣相色譜是指以氣體為流動相的色譜法，也是一種新的將流動相和固定相進行分離分析的技術，是20世紀50年代的一項重大科技成果，廣泛運用于工農業、國防科研以及建筑等領域。氣固色譜法和氣液色譜法共同組成了氣相色譜法。流動相為氣態，固定相為固態的色譜分離方法叫做氣固色譜分離法。在氣象色譜分離中，由于樣品在氣象中傳輸的速度較快，所以，樣品組成部分可以在一瞬間就達到流動相和固定相之間的平衡。近年來，由于氣相色譜法分析速度快。分離效率高，被廣泛運用于各種物質的分析分離中。

1.2 質譜法

質譜法是指將運動的離子通過使用電場和磁場的作用，按它們自己的質合比分離開來進行檢測的方法。對離子進行分析，可以得到化合物的化學結構、分子量、裂解規律和內部離子間存在的某種關系等信息，也包括相對分子量的測定、化學式的確定和結構鑒定等。

氣相色譜—質譜法是用氣相色譜法分離并定性與用質譜法定性相聯用的分析方法。主要是將氣相色譜和質譜法通過接口連接起來，氣相色譜將復雜混合物分離成單組分，然后用質譜法進行分析檢測。氣相色譜—質譜法在分析檢測和研究的許多領域起著越來越重要的作用，特別是在許多有機化合物常規的檢測分析中發揮著很重要的作用。

2 礦山廢棄地復墾

本文在列舉礦業對生態環境影響的基礎上，介紹了適合我國礦區土地復墾的典型技術，以促進廢棄礦山的回收利用，提高土地利用率，對實現我國礦業可持續發展具有重要的現實意義耕地總量動態平衡與土地資源可持續利用。

2.1 礦山開采對生態環境的影響

我國是礦業大國，80%以上的工業原料、70%以上的農業生產資料以及95%以上的能源都是來自礦產資源。開發利用礦產資源有力地推動了我國經濟社會的快速發展。但是，經濟快速發展的同時，也給我們賴以生存的生態環境造成的嚴重的破壞。

2.1.1 占用和破壞土地

開發利用礦產資源就會在一定程度上對土地有所損壞，其中包含廢渣堆放導致土地受到損壞、地面塌陷造成土地被破壞、礦區建設廠房與道路等都會對土地的破壞存在于開發礦產資源的各個階段。平頂山礦區在四十年左右的時間一共排放矸元素積存量39Mt，所形成的矸石山有31座之多，所占面積98hm2，可耕地占77.5%，根據當地的平均種植水平計算，糧食年產量為62.2萬公斤，這差不多是一千五百多人的年糧食占有量，這也是導致我國耕地資源出現欠缺的原因。

2.1.2 造成水資源污染

在礦山的生產過程中，通過地下開采的排水、露天開采以及廢石淋濾水中所含有的濃度較高的重金屬與懸浮物，這往往就是直接導致地表水體排入到水體之后的重金屬污染與有機污染，將水體的渾濁度上長了，且影響了水體的污染能力。除此之外，露天煤場與煤矸石在下雨天會排放出大量的廢水，這很容易導致礦區周邊的湖泊河水變成黑色的死水。跟地表水資源的污染情況相比，地下水資源的污染相對會更加隱蔽，所帶來的影響也更加的深遠，一旦被污染將會很難去修復。伴隨著我們不斷加快的礦產資源的延伸速度與開采強度的不斷提高，漸漸也導致了礦區地下水位出現大面積降低，缺水區域的供水量不足，甚至影響了當地居民的正常生產生活。

2.1.3 誘發地質災害和水土流失

礦山挖礦導致地下變成空的，從而誘發地質災害和水土流失，對地面和礦山的邊坡進行挖掘，在很大的程度上影響山體的穩定性，山體被挖空經常會使地面塌方、開裂、坍塌

和滑坡的頻繁發生。但礦山排出的廢渣堆積在山坡或山谷中，廢石和土壤混合堆積，降低了廢石的摩擦力，降低了透水性，導致積水，暴雨下也容易誘發泥石流。同時，挖礦不僅挖空了山體的內部，還對山上的植物進行大范圍的破壞，且影響到地下水位，對水質造成污染，使土地變得貧瘠，植被遭到破壞，最終導致挖礦過后附近大面積的土地裸露出來，容易被大雨沖刷流失，在開采的過程中，使原來的山體變得高低不平，且沒有穩定性，容易發生災害等。

2.1.4 破壞生物多樣性

廢棄物排放、植被清除、土壤污染和退化都嚴重影響礦區動植物的生存，對生物多樣性的破壞往往是不可逆轉的。生物多樣性喪失后，雖然一些耐性物種能夠實現礦區植物的自然定居，但形成的植被質量通常相對較差。由于礦區廢棄地土層薄，生物活性差，破壞的生態系統恢復速度很慢，往往長達50-100年，因此開采對生物多樣性的破壞往往是致命的。

2.2 利用生態修復技術對礦區土地復墾

保護礦山環境和治理礦山土壤問題的最有效方法是對土地進行復墾和恢復生態環境。由于采礦導致土地功能退化、植被破壞、生態結構遭受破壞和山體功能缺失等，這些問題對大自然造成極大的影響，為了解決這個問題，可以通過生物工程等綜合措施來修復和改善生態系統的功能，使礦區的土壤能夠再次利用，達到可持續發展的戰略。礦區土地復墾和保護生態環境應該同時進行，在采礦的時候，要根據土地情況和采礦技術等制定相應的、合理有效的生態環境保護方案和土地復墾方案，避免對山體造成更大的損害，實現開采和生態修復一體化。

2.2.1 礦區被污染的土壤治理

對礦山被污染了的土壤進行治理是恢復礦山生態功能的一個重要環節，包括改善礦山周圍土壤的質量和改善尾礦和廢礦堆覆土的質量。

（1）物理性的修復。礦山附近的土壤由于遭到開采的破壞，導致土壤疏松，土壤表面植被破壞等，因此表面的土壤容易流失和受到更大的破壞。為了解決這個問題，可以使用土壤物理性修復，即改善土壤的結構和質量，在山體表面建立植被，有效的控制土壤的侵蝕。對礦區退化的土地要進行粉碎壓實、分級排放等，如梯田種植、使用有機肥、穩定塘設置等。植物的殘渣可以用來覆蓋在土壤表層，既可以保護土地表層不受到極端天氣的影響，增加土壤蓄水量，也可以化作營養滋潤土壤。此外，使用有機肥也可有效的改善土壤的貧瘠情況。對于被重金屬污染過的土地，可以挖去污染層，使用新土來填充被挖去的部分，從而使土壤結構得到恢復。

（2）生物改良法。礦區的工程在完成之后，那一塊的土地就會變得很貧瘠，腐殖質與有機質都會有所降低，土壤的通氣性也會變得過低或者過高，不適合就此來種植一般的農作物。通常需要在復墾區種植一些紫花苜蓿、茹子、紫云英以及草木墀等這類的綠肥作用，待其成熟之后再將它埋到土壤中，腐爛后增加養分，改善土壤的理化性狀。另外再通過微生物活化劑或者菌肥來改善作物與土壤的生長所需的營養條件，能固定空氣中的氮素、參與養分的轉化、拐進作物對養分的吸收、分泌激素刺激作用根系發育、抑制有害微生物的活動以及快速熟化土壤等。

2.2.2 植被恢復

要有效做到恢復生態系統的平衡關鍵就需要用最短的時間、所需的投入最少來收獲最好的收益為前提條件。選擇合適的樹種是能夠有效恢復植被的重要步驟，進行選擇時應該嚴格參照下面幾點原則：第一，適應性強、抗逆性好、生長速度快；第二，要盡可能的選擇固氮樹種；第三，在當地選擇先鋒樹種和品質較好的鄉土樹種，外地的速生樹種也可以引進；第四，選擇時要多從樹種的多功能效益去考慮。不同植物對不同污染物具有一定的適應性，這些植物多為該污染物的耐性植物。

2.2.3 礦區生態環境恢復的工程措施

未經過一定的處理或者重復利用尾礦導致土地利用率變低，周邊生態環境也受到污染，所以對尾礦進行合理利用與生態環境治理是必要的步驟。首先可以在廢棄物中挑選部分的有價元素進行回收，這有利于降低對環境的污染程度，而且還大大的將成本下降了；其次將資源進行再次的提取新的形態物質，將這些有害的物質兩次利用變為有利的物質，可以有效的減少有害、有毒物質給我們帶來的危害。通過相關的研究數據表明，將鉻渣與礦渣相結合的產物作為水泥的混合材料能夠將水泥的強度大大提升，還能將鉻渣中的Cr進行有效的固化，并消除其毒性，對于環境效益、經濟效益以及社會效益都有其重要的現實意義。最后若是將尾礦與廢石作為填充材料運行到井下的采空區域，這樣有效的減少了土地被占壓的區域，還節約了所需費用，并有效的控制了水土流失的源頭。

3 結語

要實現礦山廢棄土地資源的最優利用，需要分析土壤中所含金屬物質，氣相色譜——質譜法可快速篩查測定土地復墾所需要的各項指標。由于土壤系統的復雜性，對礦山廢棄地土壤復墾主要采用物理性修復、生物改良、植被修復等方法，修復效果需要進行長期驗證。在礦山廢棄地土壤復墾實施過程中，要以生態復墾為核心，實現環境、社會、經濟協調統一。