矿山废弃地生态环境恢复治理进展

陈伟，宁平，黎慧娟，游萍，朱安玲

1.昆明理工大学环境科学与工程学院，云南 昆明 650504 2.湖南有色金属研究院，湖南 长沙 410100



矿山废弃地生态环境恢复治理进展

陈伟1,2，宁平1*，黎慧娟2，游萍2，朱安玲2

1.昆明理工大学环境科学与工程学院，云南 昆明 650504 2.湖南有色金属研究院，湖南 长沙 410100

矿产资源是我国经济社会发展的重要物质基础，但其开发带来了侵占耕地、破坏生态、污染环境、地质灾害等严重问题，矿山废弃地生态环境恢复越来越受到专家学者和政府部门的重视。对我国矿山资源开发现状及问题、相关政策及修复现状进行了概述，分析了矿山废弃地的特点及生态环境恢复目标。着重介绍了现阶段矿山生态修复涉及的基质改良、生态系统修复手段，并指出各类技术在矿山废弃地生态修复实践中的适用性和优缺点。最后，针对矿山废弃地生态修复存在的投入资金不足、不到位、技术缺乏等问题提出可行性方法，以期为矿山废弃地生态环境修复提供参考。

矿山；废弃地；修复现状；基质改良；生态系统修复

矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，我国一次性能源、工业原料和农业生产资料来自于矿产资源的比例分别高达95%、80%、70%以上[1]，开发利用矿产资源是现代化建设的必然要求。我国矿产资源丰富且产量巨大。2005—2011年，我国矿产资源总产量从54.8亿t增至93.7亿t，增长了近1倍；2014年，我国粗钢、10种有色金属、黄金产量均居全球首位[2]。但是矿产资源的开发，特别是不合理的开发，对矿山及其周围环境造成了污染，诱发地质灾害及破坏生态环境。

我国对矿区生态环境修复工作十分重视：1988年国务院颁布了《土地复垦规定》；2011年，进一步修订为更详细和严格的《土地复垦条例》；2013年，环境保护部颁发了《矿山生态环境保护与恢复治理技术规范(试行)》，规范了矿产资源开发过程中的生态环境保护与恢复治理工作，促进矿区生态环境保护，规定了矿区生态环境保护与恢复治理的指导性技术要求；近期，国务院公布的《土壤污染防治行动计划》，为打好大气、水、土壤污染防治“三大战役”提供了有力武器，为应对土壤污染问题提供了行动纲领。然而，我国还有大量的矿山亟待修复。

中国经济发展进入“新常态”，国内生产总值(GDP)虽然维持在中高速增长阶段，但对大宗矿产仍保持较高需求，高新技术产业对相关矿产资源的需求量也在快速增长。因此，在生态文明建设提出了绿色矿业要求的背景下，探索矿区的生态环境修复变得十分必要。

1 矿产资源开发及环境影响现状

1.1 矿产资源开发现状

目前，我国10余万家矿山企业，每天采掘出矿产品3 000万t，每年向国家输送矿产品近100亿t，为国家经济发展作出了重大贡献。统计数据表明[2]，2005—2013年，中国矿业呈快速发展趋势，整体集中度不断提高，矿山企业数量呈下降趋势，从12.8万个降至10万个；建材企业和煤炭企业数量分别由5.5万和2.4万个降至3.9万和1.2万个，是过去10年中国矿山企业总量下降的主要影响因素。与此同时，油气、铁矿、铜矿、铅矿、银矿、镍矿和铝土矿等矿山企业数量却呈上升趋势，各矿产资源企业数量见表1。

表1 2013年矿山企业数量Table 1 Number of mining enterprises in 2013

我国主要的矿业大省多数分布在中部，依次为山西、内蒙古、山东、陕西、安徽、河南、河北、贵州、云南和辽宁，这10个省(区)固体矿产产值占全国的73%，其中，山西、内蒙古、山东、陕西等主要是煤炭资源丰富。新疆、西藏等地区虽然矿产资源禀赋较好，但是矿产产业发展相对落后。

统计表明[2]，2013年我国固体矿山企业总数量为99 536个，主要分布在云南、湖南、四川、贵州、江西、陕西、内蒙古、山西、新疆以及河北，10个省(区)固体矿山企业占全国的58%。矿产企业多的省份主要是有色金属分布广泛的地区，如云南、湖南、贵州、江西等省，山西、陕西、内蒙古、新疆等煤炭省(区)的排名相对靠后，说明有色金属企业数量众多(表2)。

表2 2013年我国矿山企业分布Table 2 Distribution of mining enterprises in China in 2013

1.2 环境影响现状

矿山开发造成的环境问题主要分为地质环境问题、生态环境问题、环境污染问题三大类(表3)[3]。

表3 矿山开发造成的主要环境问题Table 3Main environmental problems caused by mine exploitation

目前，我国矿山环境总体不容乐观。据统计，截至2012年底，我国合法采矿用地面积226.7×104hm2(3 400万亩)，历史遗留矿山开采损毁土地总面积280.4×104hm2(4 206万亩)，其中未复垦土地面积约230.8×104hm2(3 462万亩)[4]；而据专家估计，我国约有0.8×108hm2(12亿亩)国土面积赋存有煤炭资源，其中煤炭资源保有储量与耕地分布范围重叠率约10.8%，有近1.3×107hm2(2亿亩)耕地将受到采煤的影响。目前因采煤损毁土地面积已达133.3×104hm2(2 000万亩)。国土资源部数据表明[4]，煤炭矿山环境问题严重的占19.54%，较严重的占48.53%；有色金属矿山环境问题严重的占21.66%，较严重的占43.42%；建材和一般的非金属矿山环境问题较严重以上的占20.85%。2014年公布的《全国土壤污染状况调查公报》数据表明，在调查的70个矿区(不含采油区)的1 672个土壤点位中，超标点位高达33.4%，主要污染物为镉、铅、砷和多环芳烃。有色金属矿区周边土壤镉、砷、铅等污染较为严重。

2 国家政策和修复现状

2.1 国家法律和政策

1989年，国务院针对采矿等造成土地破坏的生产建设活动专门出台了与《土地管理法》配套实施的《土地复垦规定》，对破坏土地的复垦做了规划和指导；2011年，在吸收国外优秀经验的基础上，国务院出台了《土地复垦条例》，提出许多新的具体措施，其中把土地复垦方案编制和复垦费用及保证金缴纳纳入采矿许可证制度，有效地推动了矿山废弃地的修复工作；为了合理利用土地和严格保护耕地，加强矿山环境恢复，2012年，国土资源部发布了《关于开展工矿废弃地复垦利用试点工作的通知》，开展历史遗留矿山废弃地复垦试点工作，经过3年实践，2015年国土资源部根据生态文明建设等新形势、新要求制定了《历史遗留工矿废弃地复垦利用试点管理办法》，有效期5年。

在政策指导和引导方面，近几年，为了推动矿产资源节约和综合利用，国土资源部针对主要的20个矿种开采发布了综合利用评价指标标准；在矿产资源综合利用、资源枯竭型城市矿山地质环境治理方面，优选出159项先进适用技术予以推广；为有效落实绿色矿业发展，通过严格审核，国土资源部批准661家矿山企业为国家级绿色矿山试点单位。对绿色矿山企业，国家将进行政策扶持和激励约束，如税收减免、矿产资源补偿费和资源税与绿色矿山建设情况挂钩、优先获得环境修复治理等专项资金支持等。与此同时，为了改善矿区环境、实现矿区经济可持续发展，国土资源部已经批准建设了72座国家矿山公园，投入资金22.94亿元，实现了矿山环境保护、治理和利用，创造了生态效益、经济效益和社会效益。此外，对在计划经济时期形成的或责任人已经灭失的矿山废弃地，中央财政提供了环境恢复治理专项资金，到目前为止，累计安排专项基金近千亿元。

2.2 修复现状

近年来，我国在矿山废弃地环境修复方面加大了资金投入力度：2000—2006年，投入24亿元组织实施矿山环境修复治理项目797个；此后，国家治理力度进一步加大，到2014年底，已累计投入的矿山环境修复资金已达901亿元。据国土资源部数据[4]，截至2014年，全国累计毁损土地达303万hm2，已完成治理恢复土地仅81万hm2，治理率为26.7%，远低于国际矿山复垦率。目前，国际上矿山复垦率已经达到50%～70%，其中，美国和德国的复垦率分别达到85%和90%以上[5]。

然而，我国矿山废弃地环境治理历史欠账比较多，治理压力比较大，目前主要依靠政府财政拨款，但全国近10万家矿山企业，只有百余家能够得到财政补贴，更多的企业需要自行承担修复成本。国土资源部最新的统计数据表明，全国有70%以上的矿山未得到有效治理。尽管2006年财政部、国土资源部和国家环境保护总局联合发布了《关于逐步建立矿山环境治理和生态恢复责任机制的指导意见》(以下简称保证金)，据国土资源部统计，截至2014年12月，全国有86.76%的矿山缴纳了保证金，但总缴保证金仅为应缴总额的40.02%，采矿权人完成治理义务返还(使用)保证金数额仅占已缴保证金的35.4%。而2011年后，随着原材料价格的下跌，我国矿业形势持续低迷，矿山企业更不愿意投入资金做矿山的后期生态修复，甚至不少矿山企业宁可放弃此前上交的矿山修复保证金，直接申请破产也不愿背负后期治理的巨大包袱。

缺乏良好的商业模式，政府投资未能吸引社会资本的加入是导致目前矿山废弃地修复困境的主要原因。目前，在环保市场，土壤污染修复〔分为场地(指工业地块，集中在城市)、耕地和矿区修复〕中，场地修复由于修复后的地块具有较高的商业价值，因此其商业模式已基本形成，在技术和市场方面已开始走向成熟，也是目前土壤修复的主要市场。耕地由于直接关系到食品安全问题，政府已经开始进行大面积工程示范，而矿区地块由于地理位置相对偏僻、生态环境较差，一直未能探索到好的市场模式。但从土壤环境角度来说，矿山污染土地的危害非常大，而且这种危害是缓慢积累的、隐蔽的，具有不可逆性，矿山环境修复与治理势在必行。

3 矿山生态环境修复技术

3.1 生态修复目标

矿山生态修复需要解决矿产开采过程中产生的地质问题、环境污染问题和生态问题，修复的土地类型及特征详见表4[6]。

表4 矿山废弃地特点Table 4 Characteristics of mining wasteland

在自然条件下，矿山废弃地经过自然演替可以恢复上述地质问题、环境污染问题和生态问题，但需要100年以上，因此，通过人工干预在相对较短的时间内尽快恢复矿山废弃地的生态环境显得尤为必要。对于生态修复的目标，专家学者逐渐形成了更完善的认识。20世纪90年代，美国科学家提出生态修复是使一个退化生态系统恢复到接近干扰前状态[7]。目前，学者们认为，生态环境修复不是简单的复绿，不仅是植被恢复和生物多样性的修复，而是要建立一个完整的自然生态系统，恢复其自然功能，并要因地制宜地考虑其经济、社会和文化功能，要保持生态系统和人类传统文化功能的持续性[8-9]。

3.2 矿山生态环境修复技术

Li[10]统计了1994—2004年中国知网和Science Direct上发表的有关于矿区生态恢复的原创性研究，结果显示，中国矿山生态恢复刚开始研究并不多，10年期间发表的研究论文为149篇，其中英文论文21篇。在时间分布上，1994年仅有2篇论文发表，1999年发表论文达到17篇，随着第十个“五年计划”的推进，政府加大对矿区生态恢复项目的经济投入和技术研究，在2000—2004年平均每年发表18篇相关论文。据中国知网搜索资料统计，2005—2016年从事我国的矿区生态恢复研究的机构有40个，参与基金项目39个，相关论文288篇，其中，30.6%是综述，40.6%是技术研究，16.0%是应用实例研究，12.9%是法律政策研究。由此可见，在环保成为我国热点行业的大背景下，矿山废弃地生态修复研究关注度相对较少。

3.2.1 基质改良、土地重构及地貌重塑

物理法主要是通过表土或客土回填。《矿山生态环境保护与恢复治理技术规范》要求排土场、采场、尾矿库、矿区专用道路等各类矿山场地建设前，应对表土进行剥离并妥善堆存，防止水土流失，其将作为后续修复的回填用土。

生态修复前，生态修复区地表裸露，土壤层缺失，地形陡峭，边坡不稳定，几乎没有植被。芦迪等[11]对南京10多年前的修复矿山进行评估研究发现，幕府山生态修复采用客土覆盖法治理矿山废弃地(采矿区与堆渣区)，覆盖土壤主要是建筑弃土与建筑垃圾、玄武湖隧道建设施工弃土与湖底清淤产生的淤泥，修复区平均增厚土层1.3 m，最厚的覆土达7 m。生态修复前，用玄武湖隧道建设施工弃土与湖底清淤产生的淤泥覆土，有效提高了土壤有机质含量，从而改善了土壤结构，为植物生长提供了良好的基础。

在地质方面还需要进行边坡稳定措施和截排水措施。尾渣废弃地中，矿主体为各种已矿化及氧化的中细粒花岗岩，结构松散，强度低，含砂石多，非常贫瘠，持水能力差，抗软化能力弱，抗剪切强度低，故边坡的稳定性相对较差。该类废弃地修复的第一步是固坡。采取分级削坡和修筑马道削坡，减缓上部陡坡，通过削坡取碴，减轻滑坡体上部的荷载和减小滑体的体积，然后将其反压在下部缓坡(阻滑体)上，形成自然安息角，增加阻滑体的阻滑力量，防止上部边坡向下滑动。进行排碴边坡水路引导工程，减小地表水对边坡的冲刷，主要有边坡周边截水和坡面径流引流2种方法。边坡周边截水法是在边坡边界设置截流沟，充分利用斜坡坡顶现有的平台和道路，并对坡顶马道进行硬化，用混凝土加固外侧挡墙，在马道与挡墙间形成U形排水沟，将马道、道路面修成内低外高的斜面，以利于内侧的排水沟汇集水流。坡面径流分流法是在每级边坡顶部修建挡水墙和截流沟，引流上部边坡汇水，目的是不让边坡顶部的汇水冲刷边坡，同时，在边坡合适位置修建消能台阶，减少水流的贯性，防止汇水流速过快、过猛，冲刷边坡。

化学法是通过添加化学物质改善土壤酸碱度，或通过化肥、堆肥、生活垃圾、城市污泥和畜禽粪便等有机质来提供土壤的持水力和持肥力。多数金属矿山废弃地存在酸碱化问题，对于碱性废弃地，宜采用硫酸亚铁、碳酸氢盐和石膏等进行改良[12]；对于酸性废弃地，可以在基质中投入碳酸氢盐和石灰中和废弃地的酸性[13]。但在工程项目中，要考虑成本及实施的可操作性和效果，该方法可能更适用于局部地区的恢复污染。如紫金山金铜矿的铜矿堆浸场pH为2.0，并含有大量铜离子，后期如果与水接触会有很强的产酸潜力，由于铜矿的堆积面积大，且矿渣堆积厚度深，施用石灰的话，很难保证下层的铜矿渣反应完全，且用量大，恢复成本较高[14]。

生物改良也是基质改良中常用的一种技术，如土壤动物蚯蚓、菌根、酶和微生物等的存在可以改良土壤结构，增加土壤保水保肥能力[15]，虽然生物措施对废弃地的基质改良能起到一定作用，但是由于改善作用较小，效果非常缓慢，往往要和植物修复结合使用，而且不适用于缺乏土壤物质、极端贫瘠的废弃地。

3.2.2 污染土壤修复技术

污染土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施，通过转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。从根本上说，污染土壤修复的技术原理可概括为降低其在环境中的可迁移性与生物有效性、降低土壤中有害物质的浓度。根据工艺原理，可分为物理修复、化学修复以及生物修复三大类。

陈前台走过来，看着鱼缸里的三只金鱼，说：“这几只金鱼真可怜，从圆形鱼缸中看到的世界会变形，欧洲有国家专门立法要用方形鱼缸，我给范总建议了好几回，他就是不听。”一杭只是嗯嗯嗯地应付着，眼睛在身边的书柜上乱扫。

3.2.2.1 物理修复

物理修复是指用物理方法(如换土、固化、电动力学、热解吸、热力学、玻璃化等)进行污染土壤的修复。研究表明[16]，电动力学技术可以同时去除土壤中的多种重金属污染物，在阴极添加络合剂EDTA能提高修复过程中的电流，进一步提高修复效率，且EDTA与重金属的络合提高了污染物向电极液的迁移效率，从而强化了电动力学修复效果，0.1 molL的EDTA污染土壤中的总铜、总铅和总镉的去除率分别为90.2%、68.1%和95.1%。物理修复的优点是修复效果好，但成本高，且土壤修复后较难再农用，因此，该方法仅适用于污染程度高、污染面积小的情况。

3.2.2.2 化学修复

化学修复是指通过添加各种化学物质使其与土壤中重金属发生化学反应(如沉淀、吸附、氧化还原、催化氧化等)，使重金属在土壤中的水溶性、迁移性和生物有效性降低。含磷材料通过吸附、沉淀、离子交换等作用与铅离子形成稳定的磷氯铅矿类物质〔Pb5(PO4)3X;X=F, Cl, Br或OH〕，其可作为铅污染土壤的稳定修复剂的特性被广泛地接受。常用的含磷材料主要有磷酸二氢钙、磷酸一氢钙、磷酸钠、羟磷灰石、正磷酸盐、磷矿石、过磷酸钙及羟磷灰石和过磷酸钙的混合物。石灰、粉煤灰、含磷矿物对Cd、Pb、Cu、Zn等阳离子型重金属的固定效果明显[17-19]；铁盐、亚铁盐、铁氧化物等，特别是硫酸高铁和硫酸亚铁能够有效降低As的移动性和抑制植物对As的吸收[20-21]；而铁基与磷基钝化剂复配可以同时固定土壤中的Pb、Cd、As[22]；焦亚硫酸钠对铬污染土壤有还原稳定效果及长期稳定性，硫化钙的加入能显著提高六价铬去除率以及总铬和六价铬的稳定化率[23]；EDTA和NTA淋洗能有效去除酸溶态和可还原态的重金属，可降低重金属的生物有效性和环境风险，且不会对土壤中微生物群落造成影响，因而EDTA和NTA淋洗对土壤的生产力影响较小[24]；α-淀粉酶是较理想的重金属络合剂，对酸提取态、可还原态和可氧化态的重金属有一定的去除效果[25]。腐植酸是土壤有机质的组分，其表面含有大量的醇羟基、酚羟基、羧基等官能团，可以与重金属发生吸附络合作用，是一种良好的重金属钝化剂。研究表明，当投加2%的胡敏素时，土壤中重金属Cu2+和Pb2+的浸出浓度分别下降45.16%和56.97%，农田常用的氮肥、磷肥还能进一步促进胡敏素对铅的钝化[26]。该技术易操作、费用合理、效果较好，但最好进行长期的跟踪监测。

3.2.2.3 生物修复

生物修复可分为植物修复和微生物修复。植物修复是利用植物对土壤中重金属进行吸收提取或稳定固定的修复技术。目前国际上报道的重金属超富集植物有500多种，文献报道的部分超富集植物如表5所示。

表5 文献报道的部分超富集植物Table 5 Some plants were reported in the literature

(续表5)

微生物修复主要是通过其代谢产物对重金属的溶解、转化与固定来实现的，从而使土壤重金属的生物有效性降低，或提高植物对重金属的吸收效率。如从铬渣堆场中分离出的Bacillussp.[56]，制革废物污染土壤中分离出的arthrobactersp.[57]，活性污泥中分离出的generaAcinetobacte和Ochrobactrum，Pannonibacterphragmitetus[58]菌株均能还原Cr(Ⅵ)。柴立元等[59]研发了铬渣及渣土筑堆、菌液循环喷淋浸出治理技术，能有效去除铬渣及渣土中90%以上的六价铬，实现其高效治理和长期稳定，修复快速、彻底、无二次污染、修复与改良同步，治理后铬渣及渣土六价铬浸出毒性浓度低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》限值，铬污染土壤达到铬渣污染治理环境技术规范中用作路基材料和混凝土骨料的限值。Chanmugathas等[60]发现，土壤微生物能够利用有效的营养和能源，在土壤滤沥过程中通过分泌有机酸络合并溶解土壤中的重金属。生物修复成本低，不改变土壤性质，没有二次污染，但是耗时较长。

3.2.3 生态系统修复

矿区生态系统修复除了实现对污染物的移除、固定，更重要的是对植被的恢复。目前常用的先锋植物虽然重金属富集系数达不到超富集植物的要求，但其具有较强的环境适应能力，对保护表土、减少侵蚀和水土流失有重要作用。目前常用的先锋植物大多数是草本植物和灌木，而乔木较少。据报道[61-64]，对于中国南部的铅锌矿，香根草、双穗雀稗、百喜草、长喙田菁、银合欢等作为先锋植物不仅有很好的耐受性，同时能改良尾矿土壤；对于铜矿，目前有13种植物被应用于生态修复，常用的先锋植物有香蒲、弯叶画眉草、狗牙草、百喜草、狼尾草、香根草等[65]；对于中国北部干旱与半干旱地区的煤矿，王文英等[66]研究发现，沙棘是很好的先锋植物；除此之外，还有一些固氮能力强的植物作为先锋植物应用于矿区生态修复，如豆科植物天蓝苜蓿、马棘、小苜蓿等在铜陵尾矿废弃地长势良好[67]，鹰嘴豆和豇豆具有茎瘤和根瘤，是理想的铅矿生态修复先锋植物[68]。

在矿区植被初步恢复的基础上，还应注重植被搭配，构建完整的生态过程、物质和能量循环，再现当地的生物多样性。如简丽华[69]根据稀土废矿区土壤特点选用香根草、类芦和鸭拓草等耐旱性强、适应能力强的草种搭配，并套种宽叶雀稗等固氮能力好的植被；黄义雄等[70]研究发现，对于酸性较强的亚热带高岭土矿区土壤可选用马尾松、茶树、香根草、五节芒这种乔灌草相结合的群落配置。为了提高修复时期的土地利用价值，常采用搭配具有一定抗污染能力的生态-经济型植物进行矿区生态系统恢复，其建群植物主要为用材、工业原料与药用、能源和景观等，既具有经济效益，同时不会进入食物链影响人类健康安全。

4 展望

目前，我国在大力推进生态文明建设和环境保护工作，进入环境效果时代，不仅出台了史上最严的环保法，而且加强了环境监管执法，北京、上海、广东、广西和重庆等地2015年开出的环保罚单均上亿元；与此同时，环保公益诉讼成为环保利器，环保法庭逐渐开始发挥作用。相比于水污染治理和大气污染治理的万众瞩目和技术、市场的日益成熟，矿山废弃地修复公众关注度较小，技术也还未形成系统体系，因此可以借鉴水和大气的治理经验，如加强公众监督，建立公众参与平台，将全国需要修复的矿区废弃地清单(包含名称、位置、责任人和整改期限等内容)公之于众。

做好矿山废弃地的修复，减少废弃地的产生是重要措施和途径。在开采过程中要实现源头控制—过程阻断—末端修复全过程管理的绿色开采模式，实现节能减排、资源综合利用和保护环境的循环经济发展模式。在这个模式中，要加强前期的采选矿技术和后期的修复技术开发，加强以实际工程应用为终极目标的共性技术和关键技术的开发，在实验室小试的基础上重视中试研究，建议国家财政资金资助成立区域性的产、学、研、用相结合的国家级矿山废弃地修复工程实验室，并在此基础上提供可操作性强的技术指南。

随着城市化进程的加快和矿产开采规模的不断扩大，矿山废弃地不是仅在深远的山林，而是离公众的现实生活越来越近，因此，修复的土地既可以用作农用或林用，也可以作为景观和旅游资源，或商用。成熟和完整的商业模式链是推动市政和工业废水治理的重要条件，矿山废弃地修复也可利用互联网思维探索出能有效吸引民间资本进入的商业模式，积极推动第三方参与，甚至实现通过后期运营获得盈利的方式。

[1] 周宏春,王瑞江,陈仁义.中国矿产资源形势与对策研究[M].北京:科学出版社,2005.

[2] 中国矿产资源报告2015[R].北京:国土资源部,2015.

[3] 代宏文.矿区生态修复技术[J].中国矿业,2010,19(8):58-61. DAI H W.The techniques of ecogical remediation and rehabilitation for derelict mine land[J].China Mining Magazine,2010,19(8):58-61.

[4] 国土资源十二五规划中期评估报告[R].北京:国土资源部,2013.

[5] 张凤麟.发达国家矿地复垦保证金制度及对中国的启示[J].中国矿业,2006,15(9):5-8. ZHANG F L.Comparative analysis of financial bond on reclamation of mined lands between china and some developed countries[J].China Mining Magazine,2006,15(9):5-8.

[6] 韩煜,全占军,王琦,等.金属矿山废弃地生态修复技术研究[J].环境保护科学,2016(2):108-113. HAN Y,QUAN Z J,WANG Q,et al.Research of ecological restoration of metal mine abandoned lands[J].Environmental Protection Science,2016(2):108-113.

[7] Jr CAIRNS J.Ecosocietal restoration reestablishing humanity’s relationship with natural systems[J].Environment Science & Policy for Sustainable Development,1995,37(5):4-33..

[8] HOBBS N T,DAN L B,BEAR G D,et al.Ungulate grazing in sagebrush grassland:mechanisms of resource competition[J].Ecological Applications,1996,6(1):200-217.

[9] 高吉喜.国家生态保护红线体系建设构想[J].环境保护,2014,42(增刊1):17-21.

[10] LI M S.Ecological restoration of mineland with particular reference to the metalliferous mine wasteland in China:a review of research and practice[J].Science of the Total Environment,2006,357(123):38-53.

[11] 芦迪,夏倩,芦建国.基于南京幕府山12年矿山植被恢复的视觉景观评估[C]和谐共荣：传统的继承与可持续发展：中国风景园林学会2010年会议论文集(上册).北京：住房和城乡建设部,2010.

[12] 夏国进.硫酸亚铁-石灰法处理水银洞金矿高砷碱性选矿废水的研究及实践[C]中国黄金工业改革创新发展高层论坛.北京: 中国黄金协会,2010.

[13] 常冬寅,程从坤,张红梅,等.矿山废弃地重金属污染及酸性废水防治分析:以铜陵新桥硫铁矿为例[J].中国国土资源经济,2013,26(9):35-40. CHANG D Y,CHENG C K,ZHANG H M,et al.Analysis on heavy metal pollution and prevention and control of acid waste water in abandoned mines:a case of Xinqiao Pyrite in Tongling[J]. Natural Resource Economics of China,2013,26(9):35-40.

[14] 刘珊珊,谢桂芳.探讨矿山废弃地生态恢复治理技术:以紫金山金铜矿为例[J].低碳世界,2016(13):102-103.

[15] 李欢,杜志勇,刘庆,等.蚯蚓菌根互作对土壤酶活、甘薯根系生长及养分吸收的影响[J].植物营养与肥料学报,2016,22(1):209-215. LI H,DU Z Y,LIU Q,et al.Effect of earthworm-mycorrhiza interaction on soil enzyme activities, root growth and nutrients uptake of sweet potato[J].Plant Nutrition and Fertilizer Science,2016,22(1):209-215.

[16] 周鸣,汤红妍,朱书法,等.EDTA强化电动力学修复重金属复合污染土壤[J].环境工程学报,2014,8(3):1197-1202. ZHOU M,TANG H Y,ZHU S F,et al.EDTA-enhanced electrokinetic remediation of heavy metals co-contaminated soil[J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2014,8(3):1197-1202.

[17] TANG X Y,ZHU Y G,CHEN S B,et al.Assessment of the effectiveness of different phosphorus fertilizers to remediate Pb-contaminated soil using in vitro test[J].Environment International,2004,30(4):531-537.

[18] CHEN S,ZHU Y,MA Y B.Effects of phosphate amendments on Pb extractability and movement of phosphorus in contaminated soil[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2006,26(7):1140-1144.

[19] BROWN S,CHRISTENSEN B,LOMBI E,et al.An inter-laboratory study to test the ability of amendments to reduce the availability of Cd,Pb,and Zn in situ[J].Environmental Pollution,2005,138(1):34-45.

[20] WARREN G P,ALLOWAY B J,LEPP N W,et al.Field trials to assess the uptake of arsenic by vegetables from contaminated soils and soil remediation with iron oxides[J].Science of the Total Environment,2003,311(123):19-33.

[21] XENIDIS A,STOURAITI C,PAPASSIOPI N.Stabilization of Pb and As in soils by applying combined treatment with phosphates and ferrous iron[J].Journal of Hazardous Materials,2010,177(123):929-937.

[22] 吴宝麟,杨志辉,柴立元,等.磷基及铁基钝化剂对Pb、Cd、As复合污染土壤的修复效果及其工艺条件优化[J].安全与环境学报,2015,15(5):314-319. WU B L,YANG Z H,CHAI L Y,et al.Remediation effects of phosphorus and ferric amendments on the soil complexly contaminated by Pb, Cd and As and the process optimization[J].Journal of Safety and Environment,2015,15(5):314-319.

[23] 姜苹红,陈灿,向仁军.铬污染土壤的单一复合还原处理及其长期稳定性研究[J].环境工程学报,2015,9(10):5091-5095. JIANG P H,CHEN C,XIANG R J.Research on effect of single or compound reductive treatment on chromium contaminated soil and its long-term stability[J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2015,9(10):5091-5095.

[24] 夏文斌.选矿尾砂重金属污染化学修复技术研究[D].长沙:湖南大学,2011.

[25] 林维晟,吴海泉,胡家朋,等.生物酶生态修复重金属污染土壤[J].环境工程学报,2015,9(12):6147-6153. LIN W S,WU H Q,HU J M,et al.Bioremediation of heavy metal contaminated soil by enzymes[J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2015,9(12):6147-6153.

[26] 李丽明,丁玲,姚琨,等.胡敏素钝化修复重金属Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)污染土壤[J].环境工程学报,2016,10(6):3275-3280. LI L M,DING L,YAO K,et al.Remediation of heavy metal Cu(Ⅱ), Pb(Ⅱ) contaminated soils using humin[J].Chinese Journal of Environmental Eengineering,2016,10(6):3275-3280.

[27] YANG W H,ZHANG T X,LI S L,et al.Metal removal from and microbial property improvement of a multiple heavy metals contaminated soil by phytoextraction with a cadmium hyperaccumulatorSedumalfrediiH[J].Journal of Soils and Sediments,2014,14:1385-1396.

[28] 杨卓,王伟,李博文,等.高羊茅和黑麦草对污染土壤Cd,Pb,Zn的富集特征[J].水土保持学报,2008,22(2):83-87. YANG Z,WANG W,LI B W,et al.Study on characteristics ofLoliummultiflorumandFestucaarundinaceaabsorbing and accumulation cadmium, lead and zinc from contaminated soil with these metals[J].Plant and Soil,2008,22(2):83-87.

[29] TAMURA H,HONDA M,SATO T,et al.Pb hyperaccumulation and tolerance in common buckwheat (FagopyrumesculentumMoench)[J].Plant Research,2005,118:355-359.

[30] 赵磊.白音诺尔铅锌矿铅超富集植物筛选及其耐性研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2009.

[31] 杨远祥,邹开贵,朱雪梅,等.铅锌胁迫对铅超富集植物小鳞苔草生理代谢特性的影响[J].陕西农业科学,2009(6):83-85.

[32] 佘玮,揭雨成,邢虎成,等.湖南冷水江锑矿区苎麻对重金属的吸收和富集特性[J].农业环境科学学报,2010,29(1):91-96. SHE W,JIE Y C,XING H C,et al.Uptake and accumulation of heavy metal by ramie(Boehmerianivea) growing on antimony Lengshuijiang city of Hunan Province[J].Journal of Agro-environment Science,2010,29(1):91-96.

[33] 谌金吾.三叶鬼针草(BidenspilosaL.)对重金属Cd、Pb胁迫的响应与修复潜能研究[D].重庆:西南大学,2013.

[34] 张少卿.野筒篙在铅、锌和镉胁迫下的耐性和富集特征研究[D].成都:四川农业大学,2011.

[35] 陈红琳.汉源铅锌矿区Pb、Zn、Cd重金属富集植物筛选研究[D].成都:四川农业大学,2011.

[36] 白宏锋,李晓明.超积累植物壶瓶碎米荠的镉富集[J].江苏农业学报,2012(1):76-79. BAI H F,LI X M.Cadmium accumulation in hyper accumulatorCardaminehupingshanensis[J].Jiangsu Journal of Agricultural Sciences,2012(1):76-79.

[37] 孙约兵,周启星,任丽萍.镉超富集植物球果蔊菜对镉-砷复合污染的反应及其吸收积累特征[J].环境科学,2007,28(6):1355-1360. SUN Y B,ZHOU Q X,REN L P.Growth responses ofRorippaglobosaand its accumulation characteristics of Cd and As under the Cd-As combined pollution[J].Environmental Science,2007,28(6):1355-1360.

[38] WANG Y B,YAN A L,DAI J,et al.Accumulation and tolerance characteristics of cadmium inChlorophytumcomosum:a popular ornamental plant and potential Cd hyperaccumulator[J].Environmental Monitoring and Assessment,2012,184:929-937.

[39] 魏树和,周启星,王新.超积累植物龙葵及其对镉的富集特征[J].环境科学,2005,26(3):167-171. WEI S H,ZHOU Q X,WANG X.Cadmium hyperaccumulatorSolanumnigrumL. and its accumulating characteristics[J].Environmental Science,2005,26(3):167-171.

[40] 孙约兵,周启星,王林,等.三叶鬼针草幼苗对镉污染的耐性及其吸收积累特征研究[J].环境科学,2009,30(10):3028-3035. SUN Y B,ZHOU Q X,WANG L,et al.Characteristics of cadmium tolerance and bioaccumulation ofBidenspilosaL. seedlings[J].Environmental Science,2009,30(10):3028-3035.

[41] 张玲.锌污染土壤的超积累植物研究[D].西安:陕西师范大学,2011.

[42] HU P J,QIU R L,SENTHILKUMAR P,et al.Tolerance,accumulation and distribution of zinc and cadmium in hyperaccumulatorPotentillagriffithii[J].Environmental & Experimental Botany,2009,66(2):317-325.

[43] KASHEM M A,SINGH B R,KUBOTA H,et al.Zinc tolerance and uptake byArabidopsishallerissp. gemmifera,grown in nutrient solution[J].Environmental Science & Pollution Research,2010,17(5):1174-6.

[44] 杨肖娥,龙新宪,倪吾钟,等.古老铅锌矿山生态型东南景天对锌耐性及超积累特性的研究[J].植物生态学报,2001,25(6):665-672. YANG X E,LONG X X,NI W Z,et al.Zinc tolerance and hyperaccumulation in a new ecotype ofSedumalfrediiHance[J].Acta Phytoecologica Sinica,2001,25(6):665-672.

[45] 雷杰.土荆芥锰富集特性及耐性机制研究[D].长沙:中南大学,2012.

[46] LIU P,TANG X,GONG C,et al.Manganese tolerance and accumulation in six Mn hyperaccumulators or accumulators[J].Plant & Soil,2010,335(1):385-395.

[47] 邓华,李明顺,陈英旭.超富集植物短毛蓼对锰的富集特征[J].生态学报,2009,29(10):5450-5454. DENG H,LI M S,CHEN Y X.Accumulating characteristics of manganese byPolygonumpubescensblume[J].Acta Ecologica Sinica,2009,29(10):5450-5454.

[48] DWIVEDI S,MISHRA A,KUMAR A,et al.Bioremediation potential of genusPortulacaL. collected from industrial areas in Vadodara,Gujarat,India[J].Clean Technologies & Environmental Policy,2011,14(2):223-228.

[49] 施积炎,陈英旭,田光明,等.海州香薷和鸭跖草铜吸收机理[J].植物营养与肥料学报,2004,10(6):642-646. SHI J Y,CHEN Y X,TIAN G M,et al.Copper uptake mechanism of elsholtzia splendens and commelina communis[J].Plant Nutrition and Fertilizer Sciencem,2004,10(6):642-646.

[50] KIDD P S,MONTERROSO C.Metal extraction byAlyssumserpyllifoliumssp. lusitanicum,on mine-spoil soils from Spain[J].Science of the Total Environment,2005,336(123):1-11.

[51] 张学洪,罗亚平,黄海涛,等.一种新发现的湿生铬超积累植物:李氏禾(LeersiahexandraSwartz)[J].生态学报,2006,26(3):950-953. ZHANG X H,LUO Y P,HUANG H T,et al.LeersiahexandraSwartz:a newly discovered hygrophyte with chromium hyper-accumulator properties[J].Acta Ecologica Sinica,2006,26(3):950-953.

[52] 陈涛涛,高洁,刘志飞.扁穗牛鞭草对铬的吸收积累特征研究[J].环境科学与技术,2011,34(12):83-87. CHEN T T,GAO J,LIU Z F.Characteristics of chromium bioaccumulation ofHemarthriacompressa[J].Environmental Science & Technology,2011,34(12):83-87.

[53] KACHENKO A G,BHATIA N P,SINGH B,et al.Arsenic hyperaccumulation and localization in the pinnule and stipe tissues of the gold-dust fern(PityrogrammacalomelanosL.) link var austroamericana (Domin) Farw using quantitative micro-PIXE spectroscopy[J].Plant & Soil,2007,300(12):207-219.

[55] 韦朝阳,陈同斌,黄泽春,等.大叶井口边草:一种新发现的富集砷的植物[J].生态学报,2002,22(5):777-778. WEI C Y,CHEN T B,HUANG Z C,et al.Cretan brake(PteriscreticaL.):an arsenic-accumulating plant[J].Acta Ecologica Sinica,2002,22(5):777-778.

[56] LIU Y G,ZENG X G M,LI X,et al.Cr(Ⅵ) reduction byBacillussp. isolated from chromium landfill[J].Process Biochemistry,2006,41(9):1981-1986.

[57] MCLEAN J S,BEVERIDGE T J,PHIPPS D.Isolation and characterization of a chromium-reducing bacterium from a chromated copper arsenate-contaminated site[J].Environmental Microbiology,2000,2(2):611-619.

[58] FRANCISCO R,ALPOIM M C,MORAIS P V.Diversity of chromium-resistant and -reducing bacteria in achromium-contaminated activated sludge[J].Journal of Applied Microbiology,2002,92(5):837-843.

[59] 柴立元,龙腾发,朱文杰,等.铬渣的生物治理与资源化新技术研究[C]中国环境保护优秀论文集(2005年)(下册).北京:中国环境科学学会,2005.

[60] CHANMUGATHAS P,BOLLAG J M.Microbial role in immobilization and subsequent mobilization of cadmium in soil suspensions[J].Soil Science Society of America Journal,1987,51(5):1184-1191.

[61] SHU W S,ZHANG Z Q,HUANG L N, et al.Use of tolerant population ofP.Distichumfor revegetation of a PbZn mine tailings at lechang: field eperiment[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2000,39(4):94-98.

[62] 杨中艺,袁剑刚,张宏达.长喙田菁-Azorhizobiumcaulinodans共生固氮体系在华南地区的生长、结瘤、固氮和种子生产[J].应用生态学报,1998,9(3):291-295. YANG Z Y,YUAN J G,ZHANG H D.Growth nodulation N-fixing and seed production ofSesbaniarostrata-Azorhizobiumcaulinodanssymbiosis in south China[J].Chinese Journal of Applied Ecology,1998,9(3):291-295.

[63] 张敏.铜矿尾矿库复垦种植牡丹可行性研究[C]新世纪 新机遇 新挑战:知识创新和高新技术产业发展(下册).北京：中国科学技术学会,2001:585-587.

[64] 宋书巧,周兴,吴欢,等.城市垃圾肥在锡矿尾砂库植被重建中的应用[J].生态与农村环境学报,2004,20(2):59-61. SONG S Q,ZHOU X,WU H,et al Application of municipal garbage compost on re-vegetation of dumping grounds of tin mine tailings[J].Rural Eco-environment,2004,20(2):59-61.

[65] 杨修,高林.德兴铜矿矿山废弃地植被恢复与重建研究[J].生态学报,2001,21(11):1932-1940. YANG X,GAO L.A study on re-vegetation in mining wasteland of Dexing Copper Mine,China[J].Acta Ecologica Sinica,2001,21(11):1932-1940.

[66] 王文英,白中科.沙棘对黄土高原地区露天煤矿土地复垦的作用[J].水土保持通报,1999,19(5):7-11. WANG W Y,BAI Z K.Ecological effect ofHippophaerhamnoideson reclamated lands of surface-mined land in loess plateau region[J].Bulletin of Soil and Water Conservation,1999,19(5):7-11.

[67] 田胜尼,孙庆业,王铮峰,等.铜陵铜尾矿废弃地定居植物及基质理化性质的变化[J].长江流域资源与环境,2005,14(1):88-93. TIAN S N,SUN Q Y,WANG Z F,et al.Plant colonization on copper tailings and the change of the physio-chemistry properties of substrate in Tongling City, Anhui Province[J].Resources and Environment in the Yangtze Basin,2005,14(1):88-93.

[68] 赵娜,李元,祖艳群.金属矿区先锋植物与废弃地的植被恢复[J].云南农业大学学报,2008(3):392-395. ZHAO N,LI Y,ZU Y Q.Study on pioneer plant and vegetation restoration of mined wasteland[J].Journal of Yunnan Agricultural Unversity,2008(3):392-395.

[69] 简丽华.长汀稀土废矿区治理与植被生态修复技术[J].现代农业科技,2012(3):315-317.

[70] 黄义雄,方祖光,林皆敏,等.高岭土矿区植被恢复与生态效应研究[J].福建师范大学学报(自然科学版),2008,24(2):86-91. HUANG Y X,FANG Z G,LIN J M,et al.Study of vegetation restoration on ecological effect in kaolin mining region[J].Journal of Fujian Normal University(Natural Science Edition),2008,24(2):86-91. ▷

Advances of eco-environmental remediation of mine wasteland

CHEN Wei1,2, NING Ping1, LI Huijuan2, YOU Ping2, ZHU Anling2

1.College of Environmental Science and Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650504, China 2.Hunan Research Institute of Nonferrous Metals, Changsha 410100, China

Mineral resources are important material bases to support Chinese social and economic development. On the other hand, mining activities have introduced severe environmental pollution and resulted in serious impacts on the surrounding environment, such as the decrease of cultivated areas, destruction of sensitive ecosystems. Therefore, the eco-environmental restoration of mine wastelands is more and more concerned by experts and government departments. The current status of mineral resources exploitation, environmental problems caused by mining activities, related policy, and current restoration situation were reviewed. Meanwhile, the characteristics and ecological restoration objectives of mine wastelands were analyzed, related substrate modification and eco-system restoration technologies introduced, and the application adaptability and advantages and disadvantages of the technologies pointed out. Finally, some potential solutions were proposed aiming at the problems such as lacking of investment funds and technologies, so as to provided reference for the ecological restoration of mine wastelands in the future.

mining area; wasteland; restoration situation; substrate modification; eco-system restoration

2016-07-29

国家“十二五”科技支撑计划项目(2012BAC09B04)；湖南省环保科研课题(湘财建指〔2014〕287号)

陈伟(1975—)，男，研究员级高级工程师，主要从事环境污染控制技术方面研究，cw_linglong@163.com

*通信作者：宁平(1958—)男，教授，博士，主要从事环境污染控制技术研究，ningping58@163.com

X53

1674-991X(2017)01-0078-010

10.3969j.issn.1674-991X.2017.01.012

陈伟，宁平，黎慧娟,等.矿山废弃地生态环境恢复治理进展[J].环境工程技术学报,2017,7(1):78-87.

CHEN W, NING P, LI H J, et al.Advances of eco-environmental remediation of mine wasteland[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2017,7(1):78-87.