浅析矿区生态环境的修复与保护

林文英

（上杭县林业局湖洋林业站，福建 上杭 364207）

0 前言

作为国内目前有色金属矿产中的一座特大型基地，紫金山矿区坐落于福建省上杭县境内，呈“上金下铜”的垂直分布特点，金矿为特大型低品位氧化金矿，已探明金属储量约达200t；铜矿属大型斑岩铜矿床，已探明金属储量约200万t。据统计显示，上杭县的财税收入65%都来自于紫金山矿产资源开发及其产业链带来的。开采矿产资源是一把双刃剑，尽管能够为国家和社会创造经济效益，但同时也会不可避免对自然环境产生无法逆转的生态影响。因此，为了上杭县未来的可持续发展，与之矛盾的矿区开采生态破坏问题越来越受到大家的关注，对矿区生态环境进行科学合理的修复是大势所趋，也是时代发展的迫切需求。目前，针对紫金山矿山的生态环境系统破坏问题，已经构建了一套较为完整的，涵盖前期规划、后期工程和生物措施等方面的综合处治技术，并初步建成了紫金山工业生态旅游区和紫金山国家矿山公园。

1 矿区生态环境的破坏

1.1 现有土地的占用与破坏

据统计，紫金山矿区平均每年有约80hm2的土地被占用和破坏，累计面积已达约2000hm2，并呈现逐年增长的趋势。由于矿石的开采首先会对土地造成各种形式的破坏，比如常见的森林破坏和边坡裸露等现象，这些破坏会进一步造成地表裂缝、沉降或塌方形成低洼区，最终在雨水等恶劣天气下极易造成山体滑坡而引发严重事故，危及人们的生命财产安全。

1.2 大气和水资源的污染

矿区生产过程中会产生大量的有害物质，如果不对其进行有效处理将造成无法挽回的影响。比如，废水和废渣含有多种重金属物，通过渗入地下水将造成矿区水资源的严重污染和破坏；此外，SO2、CO、H2S、TSP等废气的直接排放或净化不彻底，更是容易导致矿区空气的污染。通过对现场采样调查分析发现，矿区不同区域均存在不同程度的污染，已经对周边区域人类、动物、生物等社会环境和自然环境的正常生存和发展造成了严重影响。

1.3 生物多样性的破坏

紫金山矿区开采还会对生物的多样性造成一定的破坏，这是由于矿石开采产生的废弃物普遍含有多种有害重金属成分，而随着这些废弃物的随意丢弃或处置不当，在雨水的冲刷下渗和空气的传播作用下，很容易对矿区的生态环境造成破坏。而且，随着生态环境的破坏，生态系统发生失衡，不可避免造成生物不同程度的伤害甚至灭亡，生物多样性遭到不可逆转的破坏，后果严重。

2 矿区生态环境的修复方法

随着上述紫金山矿区生态环境的破坏状况日益严重，人们逐渐意识到保护环境的迫切性并开展了相关综合治理措施，包括采取矿井水净化处理、清洁生产技术、大气污染防治、尾矿废料回收再利用和土地还原复垦等生态重建手段。处治效果表明，上述措施通过结合矿区生态恢复整治与废弃物资源化，在治理污染、重建生态环境的同时，还产生了良好的经济效益，为类似矿区生态环境保护提供了一种新的修复模式。该创新模式在紫金山矿区生态环境保护中的运用，具体表现在以下几个方面。

2.1 土地资源的修复

通过对不同矿山应对尾矿渣废弃地（矿渣堆积边坡）特性的对比分析，提出采用针对性的水土保持方法和绿植恢复技术。同时对不同的开采历史、矿区的地点、矿产资源的性质、地形地貌、自然环境条、地方人文特性等多方面进行分析，结合土地资源的修复，营建矿山工业生态旅游、矿山地质遗迹公园、矿山公园、城镇周边矿山房地产开发等措施来实现矿产资源开发的永续利用。

2.1.1矿渣堆积边坡的特性分析

经过堆浸后，紫金山矿区中的含金矿石会遗留大量废渣，规划堆积成的许多矿渣边坡地。通过对目前正在处治边坡进行调查统计发现，其中金矿渣堆积边坡的数量占比在90%以上。进一步研究发现，不同类型的矿石堆积所形成的矿渣堆积边坡特性也有所不同。比如，对于高品位矿石，经过二次破碎后会变为粒径较小的不规则零碎矿石，因粉矿渣含量较多，导致边坡体内的废渣空隙较小；而对于低品位矿石，由于不存在二次破碎过程，废渣颗粒较大（可达50～80cm）且级配不均匀，进而导致边坡体内的废渣空隙较大，严重的还存在很多不利于后期保水保肥的内部空区。而且，这类矿渣边坡的pH一般在8.0～9.5之间，呈弱碱性，坡度分布在35°～40°之间，因边坡内砂石占比多而土体占比很少，导致矿渣边坡呈现抗地表径流冲刷强度低、内部结构松散、抗软化能力弱、渗水能力强、保水能力差和抗剪强度低等不良特性。因此，这类矿渣边坡的稳定性不佳，存在大面积滑坡和泥石流的高风险，需要及时处理。

2.1.2水土保持方法

根据矿区地质条件和矿渣边坡等特点，紫金山矿区坚持以“治坡先治水”的原则，在边坡治理过程中采取地上地下水路分别引流、削坡与反压回填，以及施工挡渣墙、抗滑桩、挡渣坝等方法。

2.1.3绿植恢复技术

由于紫金山矿区产生的矿渣含有多种有害物质，堆积排放造成土壤微生物环境受到影响，土体植被被占用和破坏。

矿区根据上级审批的水土保持方案的要求，对植被恢复工作采取工程与生物双重技术，主导“分层治水、土壤改良、边坡截短、植物选择”为修复原则，并与生产规划设计相结合、相协调，避免重复建设和前种后毁，提高绿化保存率。同时，在不违背自然规律的前提下，以保土治水为中心，通过提高边坡稳定性来治理边坡灾害，改造排洪设施来治理水路问题，综合整治尾矿废渣、堆场边坡等区域；采取工程和植被技术相结合，且以前者主导、后者辅助的工作思路，按照矿山每年制定的植被恢复计划，采取稳定一块、恢复一块的原则逐步恢复，有计划、分步骤地做好矿山水土保持工作。基于生态学原理，采用工程与生物双重技术，将原有矿区改造升级成为林、草、矿三位一体的复合式生态系统。基于工程与生物双重技术，通过调节土壤中化学元素含量来提高土壤肥力，促进植物成长，通过植被复原进一步降低土壤中的有害物质含量，防止边坡水土流失的同时起到了加固边坡，提高稳定性的作用。

2.1.4工业生态旅游开发

得益于历史悠久的开采活动，紫金山矿区已经形成了丰富的企业文化。如果能够以打造矿山工业为主题，充分结合矿区自身生态环境，利用其特有的地形地貌条件，通过合理优化参观线路规划和景点布置，促进矿区开采和工业旅游二者相结合，在确保不干扰矿区正常生产的前提上，为游客展现出庞大的工业生态景象，从而使紫金山资源得到最大化利用。鉴于此，同时考虑到生态恢复计划已经取得了一定的成果，紫金山矿区工业旅游项目受到各方支持，于2004年1月正式对外开放，并于同年7月经国家旅游局批准成为我国第一批“国家级工业旅游示范点”，简称“黄金之旅”。次年7月又经国土资源部批准成为首批“国家矿山公园”，并陆续建成了矿山公园主碑、铜矿观景台和地质博物馆等系列旅游景点。截止目前，紫金山矿区工业旅游项目已经成为当地热门旅游景点之一，年均游客接待量达5万人次，总体运行状况良好。

2.2 大气和水资源的修复

随着矿山开采规模的扩大和时间的推移，矿山含铜酸性废水量不断增加，铜离子浓度也有上升的趋势。采用传统石灰中和工艺，一方面消耗大量碱性药剂，另一方面，生成的中和渣量大、含水率高，占用大量库容，同时也造成有价金属的浪费。为了解决这些难题，紫金山金铜矿实施了“含铜酸性废水膜分离处理项目”“硫化钠环保系统工艺”“电积与萃取项目”等回收铜铁和把硐坑水引流到湿法铜矿石堆浸场回收铜金属。通过采用上述错输实现了矿区废弃物的二次利用，从根源上降低了废水排放量，水环境的污染源头得到有效控制。此外，矿区通过科学种植多种绿色植被，有效改善了水资源和大气环境。比如，通过大叶黄杨、法桐、冬青和马尾松等绿色植被的大量栽种，有效净化了矿区空气中的二氧化碳和二氧化硫等废气，降低了有害气体含量，大幅降低和抑制了矿区大气环境中的含菌量和含尘量。

2.3 生物多样性的修复

如果赖以生存的生态环境得不到有效修复，紫金山矿区的生物根本无法继续存活。因此，为了修复矿区生物的多样性，采取树木种植的方式来改善矿区微生物的生存环境，综合利用绿植和微生物的净化能力来改善矿区的生态环境。经调查，修复后的矿区土壤含有多种类型的细菌和真菌等微生物，可以有效降解土壤中的有害成分，明显地降低了土壤中危害程度。

3 对紫金山矿区生态环境修复治理的建议

3.1 制定严格的恢复标准，建立矿区“恢复”基金

截至目前，随着紫金山矿区的日益发展，上杭县已形成一系列铜产业加工的产业链，铜矿资源对居民的日常生产生活起到了举足轻重的作用。然而，由于矿产资源属于不可再生资源，矿产资源总量随着不断开采在逐渐减少，伴随而来的环境污染和生物多样性破坏等生态问题也日益严重。如上文所述，尽管紫金山矿区已经采取了系列措施进行生态修复并取得了显著效果，但为了确保生态修复的持续性和常态化，建议矿区主管部门建立健全相关责任制度，同时对矿区环境保护措施和方案进一步深入研究完善，形成一系列有效可操作的规范化制度。此外，可以建立矿区“恢复”基金，做到专款专用，透明公开，并制定和严格遵守恢复标准。

3.2 矿区合理规划，实现资源和生态效益双赢

在矿区开发规划过程中，通过制定完善的复垦土地和修复生态制度，将二者纳入作为重要规划议程。在确保安全生产的条件下，大力开展矿山开采技术的优化设计与安全管理措施研究，通过提升矿石采出率，缓解矿山开采对生态资源环境的影响和破坏。同时，考虑到可持续发展具有需求多样性的特点，也为了满足矿区功能的多样化和参观群众需求层次的多样化，建议采用多元化的设计方法。同理，在对矿区废弃地的修复过程中，也应遵循多元化的修复原则，即针对不同废弃地的特点和景观功能，采用适宜的恢复和利用技术，达到景观设计的多元化，最终实现资源和生态效益双赢。

3.3 采用园林式复垦技术

园林式复垦技术是指先结合现状调查和预测分析开展园林规划，再基于园林规划将矿区复垦修复成为符合园林用地要求的土地。园林式复垦技术通常是结合矿区的现有地势条件进行园林建造，尽管该技术的成本不高，但为了节约施工费用，建议在复垦之前一定要做好园林的规划设计工作。

3.4 采用生物复垦技术

生物复垦技术主要包括绿肥法、施肥法和化学法等技术。其中，绿肥法是指在复垦土地上栽种一年或多年生的豆科草本植物。该方法的有益效果在于：在土壤微生物的作用下，豆科草本植物的绿色部分不仅可以释放大量养分，还可以将自身转化为腐殖质继续提供营养；而且，豆科草本植物的根系在腐烂后还具有一定的胶结作用，可以改善土壤的物理化学性质。施肥法是指通过向土壤内施加一定的有机肥料来增加土壤有机物含量，在改善过粘或过砂土壤不良性质的同时来改良土壤结构。化学法是指通过掺加外加剂来改变土壤的酸碱性，一般采用石灰来中和酸性土壤，采用石膏、硫酸和氯化钙等外加剂来调节土壤碱性。

4 结语

矿区生态环境的修复需要投入大量的精力和时间，不能急于求成，往往需要一个漫长艰难的过程，即使短期内效果不够理想也应坚持下去，只有这样才能真正实现可持续发展，实现绿水青山就是金山银山理念。矿产资源是有限的，但如果能够通过合理规划设计将其转变为前景无限的旅游资源，使矿山资源得到最大化利用，最终将实现资源和生态效益双赢。本文以紫金山矿区的生态系统修复为例，综合介绍了土地、大气、水资源以及生物多样性的修复技术，并提出了若干治理建议，希望能为同类矿山的生态修复提供借鉴。