礦產(chǎn)行業(yè)生態(tài)環(huán)境治理的必要性與生態(tài)修復分析

河南省有色金屬地質礦產(chǎn)局第七地質大隊 任建新，晉嬌

目前我國已經(jīng)成為世界第一的制造業(yè)大國，工業(yè)生產(chǎn)對礦產(chǎn)資源的需求日益增加。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對礦產(chǎn)資源的需求，礦產(chǎn)行業(yè)不斷應用新機械、新技術提高開采速度和開采效率，一方面促進了我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，另一方面開采完的廢棄礦山也給當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境帶來了極大的破壞。礦山生態(tài)環(huán)境治理工作漸漸得到了國家和政府的重視，成為礦山建設的重點工程及礦產(chǎn)行業(yè)未來發(fā)展的新方向。

一、礦山生態(tài)環(huán)境治理的必要性

我國是礦產(chǎn)資源生產(chǎn)大國，也是礦產(chǎn)資源消耗大國，長時間的過度開采使得我國礦山地區(qū)的生態(tài)環(huán)境遭到了嚴重的破壞，如果不及時治理會產(chǎn)生一系列環(huán)境問題，對當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)、生活環(huán)境造成惡劣的負面影響。礦山生態(tài)環(huán)境治理的必要性主要體現(xiàn)在以下三個方面：首先，礦產(chǎn)開發(fā)會造成礦山地區(qū)的水生態(tài)環(huán)境污染。在礦產(chǎn)資源的開采過程中會產(chǎn)生大量的生產(chǎn)廢水，這些廢水中通常含有油類污染物、有機污染物以及重金屬、酸、堿等有害元素。如果在不符合排放標準的情況下進行排放就會對礦山區(qū)域內的水體造成嚴重的污染，導致植被枯死，破壞當?shù)厣鷳B(tài)鏈。其次，挖礦作業(yè)會導致礦山區(qū)域的水土流失加劇。在開始挖礦作業(yè)前，工作人員需要將礦產(chǎn)上方地表覆蓋的所有植被清除，開采過程中會對地底或地表的地質結構造成人為破壞。地表植被清除使得土壤固結能力下降，人為破壞容易導致地質結構產(chǎn)生塌陷、裂縫，導致地下水位不斷下降，這些因素綜合作用就會加速礦山區(qū)域的水土流失，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重的影響。最后，由于礦山開采容易加劇水土流失速度，加上開挖作業(yè)對地質結構的掏空，極易誘發(fā)山體滑坡或地表塌陷等地質災害的發(fā)生，威脅礦區(qū)居民的生命財產(chǎn)安全。因此，及時開展礦山生態(tài)環(huán)境治理工作對保護我國生態(tài)環(huán)境，消除礦山開采對當?shù)鼐用裆a(chǎn)、生活的影響是非常重要也是十分必要的。

二、礦山生態(tài)修復技術分析

從科學角度來看，礦山生態(tài)修復技術是一項復雜的工程技術，其中包含了生態(tài)學、物理學、化學、生物技術等多門學科，當前國內的研究重點是對廢棄礦山的生態(tài)系統(tǒng)進行人為干預，促進生態(tài)環(huán)境的重新建立并取得新的平衡，采取的主要技術措施大致可分為物理修復、化學修復、生物修復及聯(lián)合修復四種。

（一）物理修復技術

物理修復技術是一種通過各種物理過程將污染物從土壤中去除分離的技術，也是在礦山治理和生態(tài)環(huán)境修復工程中應用最為廣泛的技術之一，包括隔離、電動力學、土壤置換、覆蓋等多種物理方法。

1.隔離法

隔離法是在礦山生態(tài)修復過程中比較常見的物理修復方法，即利用水泥、石板等防滲漏材料將在礦山開采過程中受到污染的土壤進行有效隔離，從而降低污染對生態(tài)環(huán)境的影響[1]。隔離法雖然不能夠從根本上消除污染，但對于防止污染源擴散有著非常不錯的效果，是礦山污染治理中重要的治理手段。

2.電動力學法

在礦產(chǎn)開采過程中礦石內的各種金屬元素對土壤有著非常大的污染危害，利用電動力學修復技術可以有效消除土壤中的重金屬污染物。其基本原理為：在受到污染的土壤區(qū)域內插入電極，施加直流電后形成電場，吸引土壤中的重金屬元素在直流電場作用下定向遷移至電極區(qū)域，然后再通過電鍍、沉淀、抽出等方法將富集在電極區(qū)域的污染物排除[2]。電動力學法對于礦山區(qū)域內小范圍的多種重金屬土壤污染具有十分顯著的修復效果，污染物去除率基本可以達到90%以上。

3.土壤置換法

土壤置換法又被稱為客土修復技術，是在礦山土壤破壞嚴重已經(jīng)無法自然修復的情況下采用的一種物理修復方法。簡單來說就是利用從其他地方運輸過來的干凈、無污染的土壤置換掉原有的污染嚴重的土壤的一種換填方法，用以降低整個礦山地區(qū)的污染程度，讓受污染地區(qū)重新獲得自然修復的能力。

（二）化學修復技術

化學修復技術是采用能夠促進污染物發(fā)生化學反應的化學試劑，去除或者降低土壤中污染物的修復技術。包括光催化降解、固化-穩(wěn)定及氧化還原等化學處理技術。

1.光催化降解技術

光催化降解技術是近幾年新興起的一種深度土壤化學修復技術，可應用于礦山生態(tài)修復工程中對有機物污染土壤的修復。光催化降解技術利用復合光敏劑將礦山土壤中具有揮發(fā)特性的有機物降解成二氧化碳、一氧化二氫和無機物，化學反應速度快且不會造成二次污染，在礦山生態(tài)修復工程中應用潛力巨大。

2.固化-穩(wěn)定技術

礦山生態(tài)修復技術中所應用的固化-穩(wěn)定技術是將重金屬污染物在污染介質中固定使其失去活性，不與土壤中其他物質產(chǎn)生化學反應的一種方法，在污染物中同時含有多種重金屬礦物元素的礦山污染環(huán)境下使用該技術具有快速控制修復的優(yōu)勢。但要注意，固化-穩(wěn)定技術本質上并沒有減少污染物在土壤中的總含量，只是使其處于一個長期穩(wěn)定的失活狀態(tài)，在穩(wěn)定污染元素后，還需配合其他技術措施，徹底消除土壤中的重金屬污染物。

3.氧化還原修復技術

氧化還原修復技術是指通過向受到污染的土壤中添加氧化劑或者還原劑，使土壤中的重金屬和有機污染物與化學試劑發(fā)生氧化還原的化學反應，將污染物分解成易降解的小分子物質，從而實現(xiàn)礦山土壤環(huán)境的修復。氧化還原修復技術采用的改良劑通常有石灰、沸石、碳酸鈣、硅酸鹽等，這些改良劑易取得、成本低，在礦山生態(tài)修復工程中可大規(guī)模應用，是礦山治理工作中必不可少的技術措施之一。

（三）生物修復技術

生物修復技術是目前業(yè)內最被看好的生態(tài)修復技術，包括植物修復技術、動物修復技術以及微生物修復技術三個大類。微生物修復技術由于發(fā)展時間尚短，目前還處于研究試驗階段，未在實際工程中廣泛應用。

1.植物修復技術

礦山污染的主要污染物就是礦石中含有的重金屬元素，它們對礦山的土壤環(huán)境和水環(huán)境都有著強大的破壞力，植物對土壤中的金屬元素具有一定的調節(jié)能力，特別是一些樹種對金屬還具有很強的富集力，可以將土壤中的重金屬元素吸收進枝干中儲存起來，逐步消除土壤中的重金屬污染，而且植物根系可以將土壤中的水分保存起來并固結治理區(qū)域的土壤，有效防止水土流失，可謂是一舉多得。

2.動物修復技術

動物修復與植物修復的原理相差不大，都是利用生物自身的成長特點對污染物進行吸收、分解，最終取得修復生態(tài)環(huán)境的效果。目前在礦山生態(tài)修復工程中應用比較多的生物是蜈蚣、蚯蚓等無脊椎動物，因為他們可以通過自身的生物特性制造有機分解物來提高土壤的自我修復能力，促使土壤中的有機物質轉化成能夠對重金屬起到鈍化作用的有機酸，從而達到讓重金屬污染物失去毒性的目的。

3.微生物修復技術

微生物修復技術指利用本土微生物或人工馴化的微生物，在合適的環(huán)境條件下通過自身的新陳代謝作用來分解土壤、水體中的有毒、有害污染物質并改善土壤土質和水資源環(huán)境的修復技術[3]。應用微生物進行土壤修復的方法主要有兩種，一種是生物吸附法，將真菌等微生物投入受到污染的土壤中，一些金屬配合形成能力集團，然后再對土壤中的金屬污染物進行吸附形成富集的區(qū)塊，最終由工作人員統(tǒng)一處理。另一種是通過沉淀或者晶體化作用使土壤中的金屬沉降于微生物的細胞表面，進而達到消除污染的效果。微生物可以在廢棄礦山中直接使用，屬于自然恢復的過程，對礦山區(qū)域的生態(tài)環(huán)境建立和恢復有著顯著的促進效果，但由于該項技術還不夠成熟，所以只在一些研究工作中有所應用，未能真正投入到生態(tài)修復的系統(tǒng)工程中去。

（四）聯(lián)合修復技術

在實際礦山的治理和生態(tài)修復過程中，每一種生態(tài)修復技術都有它的優(yōu)勢和局限性，要想運用一種生態(tài)修復技術解決復雜的礦區(qū)環(huán)境污染問題是不可能的，也不切實際的，所以在實際工作當中，工作人員大多是采用多項技術聯(lián)合修復的方法對礦山污染進行治理。例如，物理與化學修復技術、植物與動物修復技術等生態(tài)修復技術的聯(lián)合應用，往往能夠取得1+1大于2的良好效果。當前聯(lián)合生態(tài)修復技術在礦山治理生態(tài)修復工程中已成為最普遍的治理方法，也取得了一定的成績，但是由于很多技術發(fā)展尚不完善，在實際應用中還存在著一些問題，導致聯(lián)合修復技術在執(zhí)行階段容易受到外部環(huán)境因素的干擾降低治理效果，在今后的工作中，相關工作人員還需對聯(lián)合修復技術進行深入研究，以使其在修復工程中取得更好的實踐成果。

三、結束語

綜上所述，礦山生態(tài)環(huán)境治理是一項長期的系統(tǒng)性工程，需要相關工作人員在保證礦產(chǎn)資源得以有效開發(fā)的前提下，積極應用生態(tài)修復技術保護礦山環(huán)境，促進經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護和諧共進。目前來看，客土法是在我國應用最為廣泛的生態(tài)修復技術，植物修復和微生物修復技術是未來發(fā)展前景最好的技術手段，相關工作人員應對以上技術措施進行充分地研究分析，將其綜合利用在后續(xù)的礦山治理工程中，以實現(xiàn)我國經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護的可持續(xù)發(fā)展。