矿山废弃地土地复垦与生态恢复研究进展

魏远，顾红波，薛亮，江泽平，周金星，郑施雯，崔明†，杨建立

(1.中国林业科学研究院林业研究所，林木遗传育种国家重点实验室，100091，北京;2.国家林业局调查规划设计院，100714，北京;3.中国林业科学研究院荒漠化研究所，100091，北京;4.宁波市环境保护科学研究设计院，315100，浙江宁波;5.山西潞安环能股份公司，046031，山西长治)

矿产资源是工农业生产的物质基础，开采力度也随人口爆炸和社会发展而迅速增加。矿山开采是目前最大规模改变土地利用方式和损坏陆地生态系统的有组织的人类活动［1］。我国93%以上的一次能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料以矿产品为原料［2］。我国现有国营大中型矿山企业8 000 多个，小型矿山23 万个，数目众多、规模巨大的矿山开采对土地和生态环境造成了严重破坏［3］。矿山废弃地是指采矿剥离土、废矿坑、尾矿、矸石和洗矿废水沉淀物等占用的土地，采矿作业面、机械设施、矿山辅助建筑物和矿山道路等在运营结束后也成为矿山废弃地［4］。采矿业中各类型占地的比例如下:采矿本身用地占59%，排土场20%，尾矿13%，废石堆占5%，塌陷区占3%［5］。据报道［5－6］，截至2005 年底，全国采矿活动破坏的土地面积已经高达400 万hm2，其中破坏森林面积106 万hm2，破坏草原面积263 万hm2。20 世纪80 年代以来，我国矿山治理工作取得较大进展，废弃地复垦系数从5%提高到了当前的12%;但这一数值远低于发达国家，同时仍以每年3.3 万～4.7 万hm2的速度增加［7］。

矿区表土常被清除或流失，采矿后遗留的土壤通常是心土或矿渣，大型设备碾压后土壤板结严重，物理结构不良，持水保温能力差，氮、磷、钾和有机质等含量只有原表土层的20%～30%［6］。矿区土壤pH 值较低，重金属离子溶解性增加，降雨溢流进一步污染周边土壤。重金属进入食物链后对人体健康造成严重的直接危害。重金属污染已成为全球环境的严重问题［8－9］。矿山开采造成地形地貌的破坏与景观破碎化，改变原有的局地水循环过程，破坏地表径流的下渗过程和地下水的流向。采矿活动导致生物栖息环境消失和物种多样性的降低。矿区地表植被的破坏和水系的紊乱极易诱发泥石流、山洪暴发、沙尘暴与荒漠化等次生环境灾害［5，10］。矿山开采不仅破坏和占用大量土地资源，而且对生态环境造成持久而严重的负面影响，直接危害人体健康和采矿业的可持续发展。几乎在所有情况下，开采活动都超过了生态系统的恢复力承受限值，依靠矿山废弃地自身演替的恢复需要耗时100 ～1 000 a;因此人工干预的矿山废弃地土地复垦和生态重建就成为十分必要的环境保护手段［1］。目前，矿业废弃地复垦与生态恢复已成为世界各国共同关注的课题和跨学科的研究热点，日益受到人们的广泛重视。

1 矿山废弃地土地复垦与生态恢复概述

1.1 概念

生态恢复是指生态系统结构及其原先功能的再现。土地复垦是生态恢复的核心内容，我国将土地复垦定义为:生产建设活动和自然灾害损毁的土地，采取整治措施，使其达到可供利用状态的活动。生态恢复(restoration)是一个概括性的术语，包含修复(rehabilitation)、复绿(revegetation)、复垦(reclamation)、重建(reconstruction)等含义。生态重建则是指在不可能或不需要再现生态系统原貌的情况下营造新的生态系统。生态重建并不意味完全恢复原有生态系统，其关键是恢复生态系统必要的结构和功能，使之实现自我维持［3，11］。

1.2 理论基础

生态演替理论是指导矿山废弃地土地复垦和生态恢复的基础理论，即引入到矿山植被恢复过程的先锋植物经过一系列演替阶段，最终达到顶级群落，其核心原理是整体性原理、结构稳定与功能协调原理、自生原理与循环再生原理［12－13］。自然演替是一个缓慢的过程，最少也需要50 ～100 a 才能在矿山废弃地上恢复植被;如果废弃地完全没有表土，则恢复时间可能要超过1 000 a。矿山生态恢复过程一般由人工设计，采用人为措施，可使演替的时间大大缩短［14］。生态恢复的目标是一个结构复杂的多层次系统，能够实现多样的功能。具体恢复过程还会应用以下原理:生态位原理、限制因子原理、热力学定律、植物入侵原理、生物多样性理论、生态适应性理论、种群密度制约及分布控制原理、生物与环境的协同进化原理、生态等［12，15］。矿山废弃地生态恢复应当以生态学理论为基础，结合矿山边坡稳固技术［16］、工程绿化技术、土壤改良技术恢复严重受损的生态环境，实现矿山废弃地的生态复垦与可持续利用［17］。矿山废弃地土地复垦应当持有生态学视角，以植被复原与生物多样性保护为目标，选用适宜的方案改良土壤，利用生物工程恢复生态格局，控制重金属的迁徙，利用煤炭垃圾或粉煤灰回填或促进植物生长，在生态复垦中更强调景观美化、可持续发展、人与自然的和谐等问题。

2 20 世纪矿山废弃地土地复垦与生态恢复研究

近1 个世纪以来，全世界废弃矿区面积约670万hm2，其中露天采矿破坏和抛荒地约占50%［18］。发达国家对矿区废弃地的治理可追溯至19 世纪末期［4］。早在20 世纪20 年代，国外煤矿开采就开始致力于矿区土地复垦和生态恢复方面的研究，最早开始矿区废弃地土地复垦和生态恢复的是德国和美国［11］;但是矿山废弃地土地复垦和生态恢复成为环境科学研究的热点领域也不过40 a 左右，其中历史较久、规模较大、成效较好的有德国、澳大利亚、美国、英国等［19］。

20 世纪70 年代以来，矿山废弃地的恢复研究大量涌现。生态系统退化成为世界各国普遍面临的重要问题，并成为当前各国重视的焦点和生态学研究的热点之一［20］。20 世纪末期，国外对矿山沉陷区植被恢复［21］、沉陷区环境影响［22］、废弃地复垦技术［23］、矿山固废综合利用［24］、土壤重金属去除［25］等方面展开了大量研究。21 世纪以来较为活跃的领域包括:矿山废弃地物种多样性研究［26－27］，土壤重金属的植物富集［28］，矿山开采对环境的影响机理［29］，3S 技术在土地复垦、监测和评价中的应用［30］，矿区水体修复［31］。

1918 年美国印第安纳州的矿主开始在采空区进行林业复垦，《1920 年矿山租赁》中就明确要求保护土地和自然环境［11］。矿物局调查报告表明，美国每年采矿用地4 500 hm2，1970 年之后生态恢复比率超过70%［18］。1977 年，国会通过并颁布第一部全国性的土地复垦法规《露天开采控制和复垦法令》，严格规定矿山开采的复垦程序。土地复垦管理工作主要有内政部牵头，矿业局、土地局和环保局协助管理工作。在恢复技术方面，尤其在生物复垦和改良土壤方面成绩显著。按《复垦法》边开采边复垦，复垦率要求达到100%，现已达到85%，远高于我国的12%［32］。

德国重工业发达，对能源需求巨大，是世界上重要的采煤国，年产煤炭2 亿t。德国政府对煤矿废弃地的土地复垦及环保问题十分重视，到2000 年，全国煤矿开采破坏土地16.26 万hm2，62%已被复垦，其中林业用地4.77 万hm2，农业用地3.11 万hm2，水域景观1.20 万hm2，其他9 600 hm2。德国土地复垦可大致划分为4 个阶段:第1 阶段(1920—1945年)，对各种树木在采矿废弃地的适应性进行了研究。第2 阶段(1945—1958 年)，突出了树种的多样性和树种的混交，同时以法律形式规定矿主必须进行矿山复垦及重建，这一阶段主要是种植杨树。第3 阶段(1958 年以后)，原西德根据不同的采矿废弃地分别种植橡树(Quercus palustris)、山毛榉(Fagus syvatica)和枫树(Acer saccharum Marsh)等。原东德褐煤产区先以林业复垦为主，后来逐渐转向农业复垦。两德合并，标志着德国的土地复垦进入第4 阶段，复垦目标从农林复垦转向复合型土地复垦模式:休闲用地、物种保护用地和景观用地比例上升。由于机构健全、严格执法，资金渠道稳定，德国的土地复垦与生态恢复工作取得了很大成绩。

采矿业是澳大利亚的主导产业，矿山恢复已经取得长足进展和令人瞩目的成绩，被认为是世界上先进而且成功处理扰动土地的国家，目前已形成以高科技为主导、多专业联合、综合性治理开发为特点的土地复垦模式［7］。在澳大利亚，矿山开采前要进行环境影响评价，有详尽的复垦方案，复垦结束后，政府要按监测计划实施环境监测，直至达到与原始地貌参数近似［33］。近年来，为尽力降低采矿业的环境破坏，澳大利亚又提出“最佳实践”的理念，生态复垦后的矿山被植被茂密，环境优美［34］。

英国是工业化较早的国家，政府十分重视矿山废弃地的环境问题，1951 年出台了复垦法规并设立复垦资金，1969 年颁布《矿山开采法》，提出采矿与复垦同步进行的方针，并要求复垦必须按照农业复垦标准。1970 年英国有矿山废弃地7.1 万hm2，1974—1982 年间新增矿山废弃地的87.6%得到生态恢复，至1993 年，露天采矿废弃地已恢复5.4 万hm2。英国复垦工作的重点是对污染土地的修复和矿山废弃地的复垦，很早就开始将矿山废弃地恢复为高产农林用地，在矿区土壤改良方面世界领先［20］。

我国古代采石场恢复实践历史悠久。浙江绍兴东湖历经2 000 a 开采，在清代经过长期改造后形成国内外享有盛誉的风景旅游胜地，在世界矿山废弃地恢复史上占有显著地位［18］。新中国成立后矿山废弃地的土地复垦和生态恢复工作可分为3 个阶段。

第1 阶段始于20 世纪50 年代，是自发探索阶段，主要研究土地退化和土壤退化问题，以实现矿山废弃地的农业复垦为主要目标。由于社会认识、经济和技术方面的原因，直到20 世纪80 年代已复垦的矿山废弃地不到1%［7］。

1988 年颁布《土地复垦规定》和1989 年颁布《中华人民共和国环境保护法》，标志着我国土地复垦事业从自发、零散状态进入有组织的修复治理阶段，即第2 阶段。这一阶段强调生态恢复学理论在基质改良方面的应用，经过20 多年的发展，取得许多进展，复垦率从80 年代初的2%提升到12%，但仍然远低于发达国家65%的复垦率［7］。从复垦的效果来看，煤矿较好，非金属矿次之，而金属矿山最差［35］。

1999 年1 月1 日生效的《中华人民共和国土地管理法》标志着第3 阶段的开始。新土地管理法进一步加大了耕地保护力度，实行了土地用途管制制度、耕地补偿制度即“占多少、垦多少”和基本农田保护制度，提出了耕地总量动态平衡的战略目标。这一阶段的工作重点转向以生态系统健康与环境安全为目标的生态恢复，突出成果是《全国土地开发整理规划》《土地开发整理规划编制规程》《土地开发整理项目规划设计规范》的颁布。2001 年，国务院颁布了《全国生态环境保护纲要》，提出了维护国家生态环境安全的目标［14］。本阶段我国土地复垦工作进展迅速，某些地区复垦率迅速上升，安徽淮北矿山废弃地上升到50%［14］。2011 年生效的《土地复垦条例》取代了1988 年的《土地复垦规定》，使我国的土地复垦工作进一步规范化、科学化。

3 矿山废弃地生态恢复技术研究

矿山废弃地退化严重，极端贫瘠、有害元素含量超标、物理性状恶劣，以此为基础进行生态系统的自然演替。通过人工手段改善土壤、植被和水系条件，是进一步的生物修复、水体治理及农林利用的前提条件［10］。

3.1 土壤重构

矿山废弃地生态恢复的关键问题就是土壤基质的重构，只有土壤的团粒结构、酸碱度和持水保肥能力得到相应的修复，生物修复才能进行。土壤重构以工矿区破坏土地的土壤修复和重建为目的，综合利用工程措施及物理、化学、生物、生态措施，重新构造适宜的土壤剖面和理化性质。

3.1.1 物理改良 矿山废弃地物理改良措施包括排土、换土、去表土、客土与深耕翻土方法，可根据矿区具体条件、经费和修复目标选取不同的方法。地表扰动前将土壤分层取走保存，这样土壤的物理结构、营养元素以及土壤中的植物种子库及土壤微生物、土壤动物等受到的影响最小，待工程结束后再将土壤分层运回原处加以利用。这一方法已是当前矿山环境保护的标准程序。土壤结构是指土壤颗粒的排列与组合形式及不同深度的土层中土壤颗粒的大小。松散的土壤结构对植物的根系生长非常重要，植物在熔块状土壤基质中可以使其根系在纵向与横向充分渗透，从而获得足够的水分和养分。土壤结构的松散和紧密程度可以通过替换表层土壤得以实现。矿山废弃地的土壤比较紧实，生物修复前应当通过深耕翻土改变土壤密度与团粒结构，之后才可以采用剥离、粉碎、固定、灌溉的方法进行土壤化学性质和肥力的改良。如果废弃地污染严重、土层过薄，甚至部分废弃地完全没有土壤层，在废弃地上覆盖客土成为必须步骤。客土法的关键在于寻找土源和确定覆盖的厚度与方式。

动电方法也是修复土壤重金属的一种方法。该法将电极对插入受污染土壤，通入直流电后，重金属离子可在电场作用下通过电渗析向电极移动。然后通过收集系统集中处理。这种方法近年来发展较快，但在实际应用中受土壤复杂性的限制无法充分发挥其优点［4］。如果矿区土壤污染物易于分解扩散，可采用振动束泥浆墙、平板墙、薄膜墙、化学泥浆、喷射泥浆的方法加以隔离，自动去除污染物。

3.1.2 化学改良 多数矿山废弃地存在酸碱化倾向。对于碱性废弃地，宜采用FeSO4及硫酸氢盐等物质来改善。CaSO4·H2O 可以将土壤中的钠离子替化成钙离子减轻土壤盐碱化程度，从而增强土壤中水的渗透能力改善土壤基质。对于酸性废弃地，可向土壤中投放生石灰或碳酸盐中和。重金属氢氧化物溶解度仅次于硫化物，土壤中加入石灰可使重金属形成氢氧化物，同时pH 值的升高，引发钙离子与重金属离子共沉淀现象，有效地降低土壤中重金属的移动性以及它们在植物体内的富集。有机物例如木屑、堆肥、绿色垃圾、粪肥和有机污泥都能提高土壤的pH 值，并且可以改善土壤结构、提高土壤持水能力和阳离子交换能力［36］。在废弃地上铺盖厚20 cm 的垃圾及20 kg/m2的石灰，可以有效防止尾矿酸化，Ca2+的存在可以缓和重金属阳离子毒性［37］。

大部分矿山废弃地缺乏N、P、K 和有机质等营养物质，是植物生长的主要限制因子之一。用于农业或其他集约使用的土地复垦区域一般都需要对土地肥力进行维护。相关研究［28］表明，木屑可以提高树木、非禾本草本植物和灌木的存活率。通过应用含氮的木屑增加了土壤肥料如N、P、K 或石灰的作用。大部分植物或土壤生物群落所需要的氮素来自生物固氮以及随后的有机氮的矿化。城市污泥是城市污水处理厂在污水处理过程中产生的固体废物。由于城市污泥除了含有丰富的N、P、K 和有机质外，还有较强的黏性、持水性和保水性等物理性质，因此是矿区土壤复垦中良好的填充物［38］。

重金属污染具有隐蔽性、长期性、不可逆转性和毒性大的特点，其防治一直是农业环境研究的热点。施用磷酸盐可以促使土壤中重金属形成难溶性盐，降低大多数重金属的生物有效度［39］。近年来通过利用植物来稳定或提取矿区土壤中的重金属为矿区土壤生态修复提供了新的途径。张波等［40］、李若愚等［37］和王英辉等［3］总结了土壤重金属的植物超富集作用，集中报道Pb、Cd、Cr、Mn、As、Zn、Cu、Hg 等重金属的超富集植物30 余种。其中As 的超富集植物是蜈蚣草(Pteris vittata)，鸭跖草(Commelina communis)是Cu 的超富集植物，浙江铅锌矿区存在一种具有耐铅性和铅富集能力的植物—东南景天(Sedum alfredii Hance)，锰矿污染区发现商陆科植物商陆(Phytolacca acinosa)对Mn 具有明显的超富集特性，宝山堇菜(Viola baoshanensis)是Cd 超富集植物，山茶科木荷(Schima superba)叶子中Mn 质量分数高达30.1 g/kg，表现出对Mn 的超富集能力。目前全世界共发现400 余种重金属超富集的植物。Ni的超富集植物最多，超过320 种。Se、Co、Pb 和Cu的超富集植物分别为20、30、14 和34 种［37］。这些植物不但对重金属环境具有很强的适应能力，而且体内所富集的重金属浓度是其他植物的几十乃至上百倍。

近年来，重金属超富集植物物种的筛选及其蕴藏的基因资源受到科学界的普遍关注。人们开始利用现代生物技术克隆耐重金属污染的基因，试图培育出适于在重金属污染土壤上生长的植物种类。将重金属超富集基因转入基因工程植物是一个发展方向，如通过分子生物学技术改进野生超富集植物，建立商业化的实用植物提取技术，具体包括选择植物种类、收集种子、规范土壤管理、发展植物管理实践和妥善处理生物量［37］。

有机碳为土壤微生物提供了新陈代谢的能量来源。微生物通过与寄主植物建立的共生关系或通过动植物在土壤中分解、腐烂而获得有机碳。通过对土壤补充树皮或者黑麦草(Lolium perenne L.)可以为土壤细菌提供充足的有机碳从而促进它的新陈代谢，例如印度黄檀(Dalbergia sissoo)能增加土壤的水分和有机碳以及N、P、K 含量［41］。有机碳增加的水平与落叶层堆积和分解成腐殖质的强度有关。

3.2 生物恢复

生物修复指利用植物、土壤动物和土壤微生物的生命活动及其代谢产物改变土壤物理结构、化学性质，并增强土壤肥力的过程，生物修复兼具降解、吸收或富集受污染土壤和水体中污染物质的能力［10］。土壤的物理改良和化学改良投资巨大，不能改变原有景观的丑陋面貌。生物修复投资小，能够同时改变大气、水体和土壤的环境质量，减轻污染对人体健康的危害，并且可能同时展开农林开发，具有一定的经济优势［5］。依据参与修复的类型，可划分为植物修复、土壤动物修复、微生物修复和菌根生物修复。

3.2.1 植物修复 美国国家环保局将植物修复技术定义为利用植物提取、吸收分解、转化或固定土壤沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害物质技术的总称［9］，包括水生植物修复和土壤的植物修复2 类。可用根际过滤技术、废物填埋淋洗技术、人工湿地构建技术、植物固化技术、植物蒸发技术以及植物根际生物降解等诱导技术对矿山水体和土壤进行修复。在毒性较低的废弃地中生物固氮的利用价值也越来越高。豆科植物能够与根瘤菌共生可将大气中的氮气转化为氮素固定到土壤中，相关研究［5］表明，豆科植物能生长于污染土壤并进行有效的固氮作用，使土壤中的氮积累大幅度提高，特别是一些有根瘤和茎瘤的一年生豆科植物，能耐受有毒金属和低营养水平，是理想的先锋植物。另外一些非豆科树种也具有固氮能力，包括沙棘(Hippophae rhammoides Linn.)、杨梅(Myrica)和马桑(Coriaria)。重金属超富集植物经过数次收获之后，土壤中的重金属含量可大幅降低。对盐碱化土壤进行植物修复的研究表明，土壤的理化性质和肥力随种植年限增长稳步改善［4］。

土地复垦和生态恢复的初始阶段，植物种类的选择至关重要。物种配置可运用恢复生态学、景观生态学和植被群落理论等原理对植被群落的组成、结构和密度等进行设计，创造适宜的植物生存空间，避免种间竞争。植被的群落组成根据多样性促进稳定性的原理，废弃地造林应尽量配置成混交林，以增加植物生态系统的物种多样性和层次结构。植被的群落结构应该模拟天然植被结构，实行乔灌草复层混交。实践证明，对落叶乔、灌木应采用少量配土栽植，对常绿树种则应带土球移植，对于草本植物应采用蘸泥浆或拌土播撒种植［42］。另外，通过矿区表层土壤发育的优劣，分别采用覆土和无覆土栽培技术。当表层土壤厚度较低时，可以在矿山废弃地表面覆盖一定厚度的土壤、污泥、粉煤灰等，促使土壤环境得到较大改善。对于分化较好的矿山废弃地，由于表层土壤发育较好，可将植物直接栽植于土壤上。当矿山废弃地土壤缺乏水分的条件下，可以采取各类抗旱栽植技术，如保水剂技术、容器苗造林技术、覆盖保水技术、ABT 生根粉技术等。

根据废弃地的极端环境条件，植物物种的选择应当遵循以下原则。1)优先选择播种容易，种子发芽率高，抗逆性好，耐贫瘠，耐酸碱，耐重金属，适应性好，根系发达，生长迅速，成活率高的物种。2)优先选取能够提高土壤有机质、改善土壤理化性质的树种。3)本地种优先，尽量选取优良的土著物种和先锋植物。4)考虑经济效益的同时要考虑植物的多种性能，包括耐旱、耐淹、抗风沙和抗病虫害。5)草本植物可以作为保护植物应用于植被恢复过程初级阶段，特别是C4 草本植物对干旱和低土壤养分以及气候压力具有很强的适应性［10］。禾本科(Gramineae)和茄科(Solanaceae)植物对铅锌矿渣具有较强的忍耐能力，白茅(Imperata cylindrica(Linn.)Beauv.)、辣蓼(Polygonum hydropiper)、白草(Pennisetum centrasiaticum Tzvel.)、铁线草(Adiantum capillusveneris)等可作为先锋植物选用［35］。

1.2.2.4 访视者交流 由社区护士联系和组织出院患者，由本院专科护士主持，逢单月进行1次访视者交流会，于当月的第2个星期三下午14:00举行，组织病友及家属们进行疾病诊治、康复和自我护理知识的探讨和经验交流，请术后时间较长的患者现身说法，交流经验和体会，使患者及其家属将学到的健康知识和技术能有效地运用到日常生活中。

3.2.2 土壤动物修复 土壤动物在改良土壤结构、增加土壤肥力和分解枯枝落叶、促进营养物质的生物小循环方面起着不可替代的作用。作为生态系统食物链中不可缺少的组分，土壤动物扮演着初级消费者和分解者的重要角色，是食物链的基础［35］。植被恢复取得阶段性进展后，可在土壤中培养某些低等动物。土壤动物的活动可以改善土壤的物理结构，增加孔隙度。蚯蚓还可以富集重金属，采用电击、灌水的方法驱出蚯蚓集中处理，可降低土壤中重金属的含量［10］。S.Boyer 等［43］发表了蚯蚓在废弃地生态恢复中应用综述，发现蚯蚓不仅能改良废弃地的理化性质，同时还能富集重金属，从而达到矿山废弃地土地复垦和生态恢复的双重目的。

3.2.3 土壤微生物 生态恢复不只包括土壤和植被的恢复，完整的生态系统结构还需要土壤微生物实现分解者的功能。微生物修复是指利用微生物的生命代谢活动减少土壤环境中有毒有害物的浓度而降低其危害性。微生物在增加植物营养吸收、改进土壤结构、降低重金属毒性等方面具有不可低估的作用［44］。恢复该地区原有的微生物群落之后，还可以引种其他微生物，以加强去污肥土的效果。微生物改良技术是利用微生物的接种优势，想新建植物根部接种微生物，使失去土壤微生物活性的矿山废弃地土壤重新建立和恢复土壤微生物体系，增加土壤活性，加速土壤改良，促进生土想熟土的转化，从而缩短复垦周期。目前微生物肥料已在复垦土壤培肥中等到工业化应用［44］。银合欢(Leucaena glauca)根部接种根瘤菌可以促进固氮根瘤菌的形成，进而刺激植物根系的发育。Mo 污染土壤接种菌根微生物有力与P 元素、Mo 元素的吸收，可降低Mo 污染［4，35］。赵永红等［45］认为植物与固氮菌、菌根真菌或专性、非专性降解菌群协同作用，增加对污染物的吸收和降解，是一个很有价值的研究方向。植物修复耦合微生物肥料的施肥措施能够改良或培肥土壤基质，提高植物修复效果。

3.3 废水控制与处理

矿山废水产生的污染包括重金属污染、酸碱污染、有机污染、油类污染和剧毒性氧化物污染，这些污染多能参与生态循环，并能随地表径流扩散，对区域水质造成严重破坏。必须采取各种措施控制废水排放，减少废水对区域环境的污染:通过改进生产工艺，减少单位废水排放量;通过采用循环供水系统，实现废水重复利用;通过加强污水处理设备维护，防止废水泄露。

目前已有较成熟的矿山废水处理方法，例如国外较普遍采用的类似酸性岩石排水区域(ARD)废水的处理技术，即20 世纪70 年代中期开发的高密度泥浆(HDS)技术［46］。该技术用石灰调节ARD 废水的pH 值，使溶解在废水中的金属沉淀下来。废水经澄清后作为已处理水排放。较浓泥浆的一部分返回到进水中作为晶种，促使晶体生长，使进化过程更有效。剩余的泥浆是稳定的金属氢氧化物，固体质量分数为25%～50%，此泥浆作进一步处理，有时用于水泥生产。此外，膜处理法、混凝土法、生物膜法、SBR 法、生物氧化法、氧化沟法、混合法及湿地处理法在矿山废水处理尤其是煤矿污水处理中得到广泛应用［47］。

4 建议

我国土地复垦工作起步较晚，虽然近年来进展较大，但复垦率依然较低，与发达国家差距较大。推进矿山废弃地土地复垦既是确保实现1.2 亿hm2耕地保护目标的有效途径之一，也对改善我国生态环境，提高人民生活水平具有重要意义。矿山废弃地土地复垦和生态恢复工作涉及多学科、多部门，是一项复杂的系统工程，需要科学合理的制度安排与资金保障、技术保障。总体来看，我国的矿山废弃地土地复垦工作缺乏宏观管理规划和协调机构，复垦资金没有明确的来源渠道，缺乏保障土地复垦科技创新的具体措施。借鉴发达国家经验，我国应该从以下3 方面开展工作。

1) 土地复垦涉及矿山、土地、环境、林业、农业的多个方面，单一部门很难协调与管理跨部门的土地复垦工作，建议成立专门的土地复垦管理机构，来落实与执行《土地复垦条例》，建立全国矿山废弃地数据库和制订矿山废弃地土地复垦和生态恢复的治理规划与工程实施细则。

2) 《土地复垦条例》没有明确土地复垦资金的渠道，应当尽快建立矿山废弃地治理基金，健全土地复垦保证金制度，多渠道筹集社会资金，完善资金管理制度，专门用于治理矿山废弃地。发达国家经验表明，这是解决新产生矿山废弃地和历史遗留矿山废弃地的最为有效的方法。

3) 加强矿山废弃地生态环境影响机制研究，采用3S 技术和信息系统技术监测、评估和监管复垦工作，努力实现矿山废弃地环境损害减缓技术突破，建立矿山废弃地土地复垦和生态恢复的理论体系与技术规范。

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