矿区生态恢复问题及规划设计关键环节

黄传涛

（荆门市十里牌林场，湖北 荆门448000）

1 引言

随着我国工业结构的不断发展变化，许多工业区由城市向外进行迁移，这样一来城市区域内留下了许多工业废弃地，给环境和社会带来了一系列的问题。近年来，人们的环保意识逐渐增强，许多学者致力于研究工业废弃地的重新利用和改良，获得了许多新的成果和技术，为工业废弃地的改良提供了保障。常见的工业废弃地有废弃矿山、工厂、码头和废料倾倒场等，其中矿山生态恢复关系到矿区周围人们的日常生活和工作，同时也是预防矿区地质灾害的有效途径。矿区的生态系统特征表现为多种生态失衡，如水土流失、植被破坏、泥石流、滑坡等地质灾害，且所表现的生态问题通常比较复杂、综合，处于动态变化中，因此矿区生态恢复是一项长期而艰巨的任务，需要在对造成矿山生态破坏的原因进行深入分析的基础上，遵循生态系统自动调节规律，同时借助科学的人工修复实现矿区生态系统的良性循环［1］。

生态系统受损一般是在自然或人为干扰下，使原有生态系统的结构和功能发生变化造成生态系统的逆向演替。根据生态系统在受损过程中发生的变化特征，将其分为突发性受损、跃变式受损、渐变式受损、间断式受损和复合式受损等类型。受损生态系统也呈现出一定的变化，如物种多样性减少、系统结构简单化、食物链食物网破裂、能量流动和传递效率降低、物质循环受阻和生产力下降等。矿山系统受损主要是由于人类的活动而造成的，立地条件较差且地形破碎，交通运输和供水受限，多为煤矸石山、排土场、尾矿库等。因此矿区生态恢复工作应以安全稳定为前提，在近自然生态植被恢复的基础上，与矿山生产和区域总体规划相结合，进一步提高废弃矿山的景观价值，为促进矿区生态恢复和经济发展创造条件。

2 矿区生态修复存在的一些问题

我国大部分矿区矿山类别较多、分布广泛且治理难度大，许多矿区的权责不清，负责生态恢复的业主不明确，同时缺乏科学理念的指导和专业的规划，所采用的技术形式单一，不能科学有效地对多种技术进行综合运用，且大多数技术的可行性和可重复性都较差；植被恢复方面，不能科学选育植物品种，许多树种不能发挥其应有的作用；施工方面也没有专业的设计和施工队伍；相关的环境恢复治理的政策、法规建设有待进一步完善，激励和约束机制不彻底，宣传力度不够；资金投入不足等问题都使得污染治理起来存在较大的障碍。

历数矿区开采带来的诸多生态环境问题，需要引起人类的足够重视。实施低开采、高效率、低排放的“绿色开采”的计划势在必行，矿区绿色开采是一个开放、综合复杂的系统工程，需要强大的技术和理论支撑，内容涉及保水开采、固体废弃物利用、矿产开发效益综合评价、资源环境安全监测等众多领域，以此改变传统开采工艺带来的诸多生态环境问题，实现资源的环保、高效利用，是实现我国矿业可持续发展的必由之路。

3 矿区废弃地修复的几个关键环节

3.1 尾矿的综合利用

尾矿中蕴藏着许多丰富的矿质元素，如果利用特定的技术将这些元素进行回收，不亚于再重新建立一个新矿。尾矿长期被堆置于尾矿库中，不但占用大量土地资源，而且处理不当会造成二次污染，目前尾矿堆积已成为危害矿区及周围生态环境的重要因素。对于尾矿的综合利用我们可以通过如图1所示的途径。

通过上述途径，从废弃矿区中进一步回收有价元素，使这些物质有机会作为二次资源抽取新的有用物质，使尾矿中的有用成分得到有效的回收和利用，既节约了土地资源，减少了尾矿污染，为解决尾矿堆积问题提供一个较为科学的理论依据。

3.2 污染土壤的修复

矿区污染的来源主要通过大气的干湿沉降进入土壤，其次，还可以随矿山废水及废石、尾矿的堆放流入土壤。矿区土壤的污染呈现出强度大、涉及范围广、隐蔽、危害大且治理难度高等特征。被污染的土壤对人体产生危害主要是通过间接的途径，如污染农作物、地下水及饮用水，被污染的农作物的质量和产量都会降低，并通过食物链将有害物质传入人体内，严重危害人体健康。

图1 尾矿综合利用途径

矿区土壤污染的修复是一项长期而艰巨的系统工程，要想保证这项任务的顺利开展，必须借助现代科学技术手段，对土壤质量进行评价，然后根据评价因地制宜地采取科学的方法进行治理。首先，对矿区污染程度进行细致调查，据此建立数据库，利用现代科学技术确定污染物的类型、特征及分布情况，结合矿区资源的分布图建立矿区土壤污染的数据库，使污染治理工作有的放矢；其次是加强土壤污染评价，划分生态功能区，土壤污染因其隐蔽性，不容易引起人们的关注，大部分农民认为只要土壤中能正常长出农作物就没有什么问题，只有等农作物减产或身体出现疾病才会考虑土壤是否受到污染，因此，必须要对矿区土壤做综合评价和生态评估。如果发现受到污染，应及时治理或进行分区时归为非农地的景观类土地，避免污染的土壤对人类健康造成威胁；最后是要因地制宜地对土壤进行修复，其具体修复手段包括微生物修复、化学修复、物理修复和综合修复等，各类方法在治理土壤污染中各有优缺点，因此要综合矿区土壤污染的类型，因地制宜地对各类污染物有针对性地进行治理，这样才能使修复手段达到最理想的效果［2］。

3.3 矿区植被的修复

矿区的修复应遵循因地制宜、因矿而异的原则，对矿区植被再生进行统一规划、科学布局。可以利用土壤熟化技术、矿山地貌整治技术、矿山土地复垦技术等一系列的生态修复技术对矿区植被进行综合修复。首先对污染元素的类型进行分析，再分析土壤的物化性质，测定土壤的pH值、通气性、温度等，根据这些数据选择适宜的树种进行栽种。由于矿区通常含有较多的有害矿质元素，这些有害矿质元素会通过水体及呼吸作用进入人体，因此在树种选择上要考虑以下几点：首先要抗污染，矿区在开采过程中会产生较多固体粉尘物、有毒气体等，选择吸毒、杀菌能力强和抗逆性较强的树种，如香樟、悬铃木、夹竹桃等，这些树种在引种时也要考虑到是否适宜当地的气候条件；其次所选树种要耐碱性土壤，大部分矿区的土壤多为碱性，因此可选用三角枫、乌桕等耐碱性的植物进行栽种；最后，由于矿区土壤通常混合有煤矸石，保水保肥性较差，所以要选择适应性强的树木，如木槿、水杉、腊梅、银杏、迎春等。此外按照矿区的污染程度进行分批次的试验性栽植，对于生长好的树种可在同类地段上进行推广，提高植被的实际利用效率。

3.4 矿区微生物的修复

许多微生物在矿区生态系统的恢复过程中起着至关重要的作用。矿区土壤和水污染对人类健康威胁最大的是重金属污染，传统的污染物治理手段成本较高且效果不理想，易造成二次污染，近年来，利用微生物对重金属进行固定化或使其变为低毒元素成为许多科学家们的研究热点。

土壤微生物修复过程分为两个阶段：首先是利用微生物对重金属进行生物固定化，主要依据多种微生物的细胞膜上带有羧基、羰基等阴离子官能团，可以通过胞外沉淀、胞内吸附及细胞的络合作用对多种重金属进行固定；其次是利用微生物对重金属进行转化，主要借助微生物的氧化还原反应、甲基化和去甲基化作用等使重金属离子变为低毒或无毒的物质。

矿区被污染水源一般呈酸性，会腐蚀矿井设备，污染农田，对人类健康也造成一定威胁，对酸性水的治理主要是利用氧化亚铁硫杆菌，这种菌可以使硫酸根离子先还原成低价态，然后进一步被还原成单质硫。

4 结语

综上所述，微生物对矿区污染物的治理不论是土壤还是水体，都可归结为物理方法和化学方法。物理方法实质上是与金属元素发生物理吸附作用，使元素沉降下来，而化学方法是依据微生物的某些代谢途径而转化成低毒物质，虽然物理和化学方法能有效地治理重金属污染，但也势必会造成微生物对相应重金属的抗性产生，因此，微生物在矿区污染恢复中还有比较基础的问题需要解决，其应用范围也比较狭窄，还需要进一步的研究和探索［3］。

［1］武 强，刘伏昌.矿山环境研究理论与实践［M］.北京：地质出版社，2005.

［2］王志宏，刘志斌，陈建平.黑岱沟露天煤矿土地复垦及生态重建规划研究［J］.环保与安全，2003，1（19）：19～21.

［3］朱佳文.湘西花垣铅锌矿区重金属污染土壤生态修复研究［D］.长沙：湖南农业大学，2012.