金属矿山复垦及生态恢复重建模式的实验研究

文_张冰杰 山西清源环境咨询有限公司

我国广西壮族自治区自古便是有色金属之乡，其矿产资源不仅数量多而且种类丰富，是我国为数不多的重点矿产大省。但是随着工业生产的发展，矿产资源过度开采，导致广西壮族自治区的矿产资源已经逐渐枯竭，多数矿山面临关闭的状态。经过考察研究后发现，广西壮族自治区已经探明的有色金属资源基本消耗殆尽，无力支撑工业继续发展。另外由于矿产资源的不可再生性质，在开采的过程中常年遗留下的问题造成了一系列的环境问题，对社会发展以及生态环境造成严重威胁。

1 材料与方法

1.1 矿区基本情况

地理位置：广西壮族自治区地处云贵高原的东南处，以山地丘陵性盆地为主，且河流众多，具有丰富的水资源。

气候：广西壮族自治区属于亚热带季风气候，温暖湿润，年降雨量超过1000mm。

植被：广西壮族自治区从北到南分布着中亚热带常绿阔叶林，季节性林带以及季雨林带等，从而其植被具有显著的丰富性，主要以常绿性绿叶林为主。

广西壮族自治区地理位置优越，气候温暖湿润，雨量充沛，植物种类丰富多样，且生长速度较快，为矿山生态恢复提供了较为优越的自然条件。

1.2 采集土壤、水、植物样品

此实验中需要采集矿山周边的土壤样品、水源样品以及植物样品。在正式采集样品之前工作人员需要对矿区进行严密的测量以及分析。

1.2.1 土壤采集法

在充分考察了整个矿山的功能区和植被发育情况的基础上，将矿区分为5片区域，即未被开采区域、排污口周围区域、排污口下游区、尾矿坝区、复垦区。在对土壤进行随机取样时，使用的方法以直线法或梅花形布点法为主，土壤深度控制在15cm左右。

1.2.2 水源采集法

若矿区内有水源经过，可以将整段水源分为3个部分，以追溯法为主来对每一段水源的样品进行采集，从而为后期分析提供依据，进而使河流受污染的规律能够被发现。

1.2.3 植物采集法

对矿区内各区域内的植被进行采集，采集的植被种类和科目需有所差别。

所有样品采集完后，需装入密封袋内，送入实验室进行分析和研究。

1.3 样品分析法

（1）矿区内的土壤样品的处理工序

步骤一，自然风干土壤，将土壤中的杂质进行有效剔除，之后把所有土壤碾压至粉末状，直至无细碎颗粒；步骤二，将土壤过筛；步骤三，将土壤送入烘箱内烘烤，温度需控制在110℃左右，烘烤至恒重取出；步骤四，测量土壤样品中酸碱度以及EC、重金属含量等。其中酸碱度采用电位法测量，以电导法为主对土壤的电导率进行测量，通常会使用专门的电导率仪来进行测定。

另外，以重铬酸钾容量稀释热法来土壤重金属含量进行测定，在测定的过程中，必须利用混合酸对土壤样品进行消解，随后通过原子吸收分光光度计进行测量。

（2）矿区内植物样品的处理工序

步骤一，冲洗植物表面沾染的泥土，选用的冲洗剂为去离子水；步骤二，将植物表面水分晾干，切碎处理；步骤三，将植物碎片放置85℃左右的烘箱中进行杀青，时间控制在30min；步骤四，调节烘箱温度至60℃，烘烤至恒重，然后测量植物中所含的水分含量。检测植物重金属含量时，需要将植物碎片碾压至粉末状，通过尼龙筛过滤，并利用原子吸收分光光度计进行测量。

2 分析实验结果

利用污染程度评价法判断此地区矿山土壤、水源以及植物样品中酸碱度以及重金属含量等，了解各区域内重金属的含量以及分布，并将最后取得的结果与此地区的分布进行对比，了解此地区内土壤、水源以及植被的污染情况。根据相关调查分析可知，广西壮族自治区以及板苏等锰矿区内，锌、铜、锰等重金属含量远超过未被污染的土壤重金属含量，如锰的含量超过正常含量约38～1000倍。

在对植物进行分析时，重金属在植物的不同部位含量也会有所差别。有关人员在调查时发现，此矿区内种植的水稻的根系、茎和水稻叶之间铅的含量比例最大可达240倍。另外矿区内蒲公英等植物对铅具有非常强的转移能力。

3 矿山复垦与生态重建

3.1 矿山环境治理规划

在矿山复垦之前，需要建立完善的、合理的矿山环境规划，在规划过程中需要按照以下几个原则：

3.1.1 造地目标

在规划过程中将造地作为主要目标，同时充分利用土地功能，增加绿化面积，并根据当地的地理环境以及风土人情选择能够创造出经济。社会双重利益的方式。

3.1.2 施工方法的环保性

在施工过程中应当以环保为原则，选择科学的施工方式，避免施工对当地环境的破坏，与此同时严格勘察施工现场，根据地形状况制定施工方案，保障资源的合理利用。

3.1.3 适用性原则

为改善矿区环境所选择的作物，必须适应当地的气候条件，并且能够产生较大的经济收益。

废弃土地的前期处理，需要注意土壤的压实问题，这是由于矿区土地颗粒较大且分布不均匀，因此在处理时需要着重注意，避免因土壤问题对后期的恢复造成影响。另外在处理过程中，应当做好排水以及加固工作，避免施工过程中引发塌方等问题，对施工人员的生命安全造成威胁。同时，矿区土壤大部分土壤肥力较低，为了增加土壤肥力可以在土壤中填埋化肥、有机肥以及其他能够改善土壤的作物。

3.2 污染土壤的修复工作

目前，我国主要使用的恢复土壤治理方法是植物修复技术方法，此种方法投入资金较少，且不会对环境造成再次污染。植物修复技术就是利用作物的超富集作用吸收土壤中所含的重金属物质，实现修复生态环境的问题。但是对于某些矿山来说，土壤、水源、植物等污染状况严重，还可以通过物理法以及化学法对其进行相应的处理，然后再利用植物修复法。与此同时，用于吸收重金属物质的植物必须具有耐受性强的特点，且植物叶片吸收重金属能力要强于根茎吸收重金属能力。有关学者在研究植物修复法时发现，蜈蚣草以及蒲公英等植物具有较强的吸收重金属能力，能够加快土壤的恢复能力，对促进生态环境发展具有十分重要的意义。另外，此类植物生存空间大、耐涝耐旱性强，生长力顽强，且投入资金较少，种植技术含量低，是治理土壤的首选植物。在利用植物修复矿山环境时，尽可能选择本地植物，避免外来物种入侵，对日后的处理造成不良影响。

3.3 生态系统的恢复和重建

生态系统的恢复和重建是一项长久性的工作，需要考虑多方面的因素，而且必须坚持以可持续发展作为主要原则。在此过程中，将小区域内矿区作为单元进而对整个区域进行生态系统的恢复和重建，构建科学、合理的重建模式。在建立生态系统过程中，植物选择需要遵循以下几点原则：一是植物选择超富集植物；二是矿区复垦区内粮食中的金属含量若是超出标准规定，禁止流入市场，选择符合规定的作物进行种植。

4 结语

4.1 强化对超富集植物的筛选

强化对超富集植物的筛选工作，从而使筛选出来的植物不仅能够用于植物修复之中，而且生长速度较快、富集能力强等。另外，对基因工程进行有效的利用，从而可以使转基因植物能够被有效培育完成，该植物不仅高产，而且对多种重金属进行富集，从而使生物量较低等问题被有效解决。

4.2 加强对矿山公园的建设

矿山公园能够将矿山遗迹景观进行有效展示，其不仅具有一定的观赏意义，而且在研究和教育方面同样具有价值。就采冶而言，广西壮族自治区具有悠久的历史，并且其矿业遗迹比较丰富。因此，有效完成矿山公园的建设，能够对矿山环境的恢复治理起到促进作用，并且对矿山结构的调整起到一定的正向指导。