矿区生态修复技术研究

邹 卉，冯 娟，全 爽

（青岛大学，山东 青岛266071）

1 引言

矿产资源为国民经济和社会可持续发展提供了重要的物质基础，是人类社会可持续发展的重要保障［1］。但是经济的发展使得矿产资源需求量不断增大，导致的生态环境问题与日俱增，成为影响可持续发展的重要因素［2］，因此，使矿区在生态修复后能达到最佳的生态环境效益、社会效益和经济效益，满足可持续发展的需要，成为目前急需解决的问题。

2 矿产资源开发对生态环境和社会的影响

2.1 对地表景观的破坏

矿产资源的开采包括露天开采和地下开采，都不同程度地对地表景观造成破坏。露天开采主要通过剥离挖损土地而改变地表景观；地下开采由于矿物的采出而导致上覆岩层发生变化甚至破坏。矿产资源的开采破坏了原有的森林、草地等自然植被以及山体本身，严重破坏了地表景观［3，4］。

2.2 对土地资源的破坏

矿产资源的开采通常要压占大量的土地。露天开采中，采矿剥离的表土、井工采矿后的废石，以及选矿后的尾矿都会破坏与压占矿区土地［5］。地下开采中，挖损土地会导致地面沉降和塌陷，同时加速水土流失和土壤侵蚀。

2.3 对水资源的破坏

矿产资源的开采对地表水资源以及地下水资源造成影响。对地表水资源的影响主要有取水、河道和水文的改变、水质的污染等。对地下水资源的影响主要是导致地下水位的下降和地面沉降等。

2.4 诱发地质灾害

矿产资源的开采和相关工程的建设会对矿区地质结构产生扰动，地下开采、地面及边坡开挖都有可能诱发崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地震等地质灾害［6］。同时在开采过程中，如果尾矿库管理不当，易引发溃堤垮坝等灾难事故，引起泥石流，淹没耕地、淤塞河道、损毁公路，给人民生命财产带来巨大损失，严重威胁着人类的生存环境［7］。

2.5 对生物多样性的破坏

矿产资源开采过程中的植被破坏、矿渣堆放等都会对矿区的生物多样性造成破坏，同时由于废弃土地中微生物活性差，生态系统的自身修复十分缓慢［4］。

3 矿区废弃地的类型及特点

矿区废弃地是指在矿产资源开采过程中所破坏的、不经过一定的处理而无法使用的土地。主要分为以下4种。

（1）废石堆废弃地，是由剥离的表土、开采的废石及低品位的矿石堆积形成的。这种废弃地的特点是废弃物粒径常在几百乃至上千毫米，难以在短期内自行粉碎风化，并且空隙大，持水性差。

（2）开采坑废弃地，是伴随矿物开采而形成的采空区及塌陷区。开采坑废弃地形成的深坑会因常年积水形成潮湿的湿地。

（3）尾矿废弃地，是通过分选精矿物后剩余的固体废物形成的。由于现在的技术条件有限导致选择矿回收率较低，使得尾矿排放量较大。

（4）采矿作业面、机械设施、矿区辅助建筑物和道路交通等先占用后废弃的土地［7］。

4 矿区生态修复的技术措施

矿区生态修复是指对采矿引起的土地功能退化、生态结构缺损、功能失调等矿区生态系统退化的问题，通过工程、生物及其他综合措施来修复和提高生态系统的功能，修复其生态平衡的过程［8］。目前研究的主要生态修复技术措施如下。

4.1 矿区生态修复的工程措施

矿产资源开采过程造成的最重要的生态破坏就是土地退化，因此，矿区生态修复的重要环节就是土壤基质改良。

4.1.1 地表土保存技术

因为可耕种的表土的形成需要很长时间，所以，在矿山开采之前，可先取50cm左右厚的土壤保存，在矿山开采结束后，再把封藏的表土填回［9］。

4.1.2 废弃地改造技术

因为废渣的淋溶水中镉、汞、铅、砷等剧毒元素的含量均超过国家水质标准，所以，在进行地表土改造之前，可先建造一个人工隔水层，减少地表水下渗，从而减少淋溶水中有毒元素的含量［10］。

4.1.3 土壤增肥改良技术

在矿区生态修复过程中，可以添加营养物质、有机物质等有效物质来改良土壤的物理化学性质，缩短植被演替的过程，加快矿区的生态修复。

4.2 矿区生态修复的生物措施

4.2.1 植被修复措施

植被修复是生态修复中生物措施的关键，而根据具体环境条件与需要选择适宜的树种是其关键技术之一。

首先分析土壤的物化、生化性质，查明土壤pH值，土壤含水量、通气性、土壤氮素等，从而选择树种、草种。应遵循的原则是：①生长快，适应性强，抗逆性好；②优先选择固氮树种等植被；③尽量选择当地优良的乡土树种和先锋植被种子，也可以引进外来速生植被；④植被修复时不仅要考虑经济价值高，更主要的是要考虑多种功能效益，主要包括抗旱、耐湿、抗污染、抗风沙、耐瘠薄、抗病虫害以及具有较高的经济价值。

同时，矿山废弃地一般重金属污染较重，植被修复在重金属污染修复中也起到关键作用，目前主要通过植物吸收、植物挥发、植物固定3种措施来进行重金属污染土壤的植物修复。

4.2.2 微生物技术的应用

微生物在矿山植被恢复过程中起到越来越重要的作用。利用微生物技术可以增加植物对营养的吸收、改良土壤结构、减少重金属的毒害以及抵抗不良环境。主要运用的微生物有以下两种：一是抗污染的细菌，二是利于植物吸收营养物质的微生物［11］。

4.3 尾矿的综合利用

未经处理或再利用的尾矿不仅占用了大量土地而且还污染环境，对尾矿进行合理的综合利用，能带来显著的环境及经济效益：①从废弃物中进一步回收有价元素，不仅降低了成本，还可以减少环境污染；②作为二次资源制取新形态物质，不仅能变害为利，更能降低有毒、有害物质对人类造成的伤害；③用废石与尾矿作为井下采空区的充填材料不仅能节省费用，还能避免土地占压，又可减少水土流失源。

5 结论与建议

矿区生态环境的形成是一个非常复杂的过程，必须按照科学发展观的要求，从当地的社会自然环境和长远规划出发，同时结合矿产资源开发过程中对生态环境和社会产生的影响以及矿区废弃地的类型和特点，采取工程措施、生物措施和尾矿的综合利用等切实可行的措施，使受损的生态环境得到有效的修复，使矿区经济和社会的发展相一致，人类活动和遵循自然规律相互协调，促进和谐社会建造，实现生态修复的目的。

目前矿区生态修复已经取得了一些成绩，根据我国的实际情况，还应当在以下几个方面继续加强。

（1）目前，对矿山废弃地中单个重金属的污染治理已经有一定的理论基础，但是一般矿山都不是单一的重金属污染，因此需要找到适合治理多种重金属污染的方法。

（2）矿区生态环境的治理与保护必需纳入法制化轨道，在已有法律条款的基础上，结合矿区环境的特点，建立符合我国国情的矿区环境保护法律法规体系和技术标准体系。

（3）采矿企业追求利润、法律法规在执行中不当等都导致了矿山的破坏，所以，要各尽其责，做好防范措施，减轻后期的治理。

（4）动员全社会的力量参与矿区生态环境保护，增强广大群众的生态环保意识和参与意识，唤起全社会对生态环境修复的广泛关注，促使企业自觉地保护矿区生态环境。

［1］李莲华，高海英.矿山开采的环境问题及生态修复研究［J］.现代矿业，2009，2（2）：28～30.

［2］庄肃军，戴洪尉.矿区生态环境的整治与修复探讨［J］.科技信息，2008（20）：647.

［3］庄肃军，戴洪尉.苍山县矿区生态环境的整治与修复探讨［J］.山东水利，2008（10）：44～45.

［4］姚国征，杨婷婷.矿区土地复垦与生态修复研究综述［J］.西部资源，2006（12）：34～35.

［5］宋书巧，周永章.矿业废弃地及其生态修复与重建［J］.矿产保护与利用，2001（5）：43～49.

［6］秦高远，周 跃，郭广军，等.矿山生态修复研究进展［J］.云南环境科学，2006，25（4）：19～21.

［7］唐 恒.我国矿山生态环境与保护现状［J］.内蒙古环境保护，2006（8）：50～53.

［8］李水涛，吴启堂.土壤污染治理方法研究［J］.农业环境保护，1997，16（3）：118～122.

［9］戴塔根，刘星辉.我国矿山生态修复的现状和展望［J］.矿业快报，2006（6）：140～143.

［10］Costigan P A，Bradshaw A D，Gem－mell R.The reclamation of acidic colliery spoil waste I.Acid production potential［J］.Journal of Applied Ecology，1981（18）：865～878.

［11］王 洁，周 跃.矿区废弃地的修复生态学研究［J］.安全与环境工程，2005，12（1）：5～8.