矿产行业生态环境治理的必要性与生态修复分析

河南省有色金属地质矿产局第七地质大队 任建新，晋娇

目前我国已经成为世界第一的制造业大国，工业生产对矿产资源的需求日益增加。为了满足工业生产对矿产资源的需求，矿产行业不断应用新机械、新技术提高开采速度和开采效率，一方面促进了我国经济的快速发展，另一方面开采完的废弃矿山也给当地的生态环境带来了极大的破坏。矿山生态环境治理工作渐渐得到了国家和政府的重视，成为矿山建设的重点工程及矿产行业未来发展的新方向。

一、矿山生态环境治理的必要性

我国是矿产资源生产大国，也是矿产资源消耗大国，长时间的过度开采使得我国矿山地区的生态环境遭到了严重的破坏，如果不及时治理会产生一系列环境问题，对当地居民的生产、生活环境造成恶劣的负面影响。矿山生态环境治理的必要性主要体现在以下三个方面：首先，矿产开发会造成矿山地区的水生态环境污染。在矿产资源的开采过程中会产生大量的生产废水，这些废水中通常含有油类污染物、有机污染物以及重金属、酸、碱等有害元素。如果在不符合排放标准的情况下进行排放就会对矿山区域内的水体造成严重的污染，导致植被枯死，破坏当地生态链。其次，挖矿作业会导致矿山区域的水土流失加剧。在开始挖矿作业前，工作人员需要将矿产上方地表覆盖的所有植被清除，开采过程中会对地底或地表的地质结构造成人为破坏。地表植被清除使得土壤固结能力下降，人为破坏容易导致地质结构产生塌陷、裂缝，导致地下水位不断下降，这些因素综合作用就会加速矿山区域的水土流失，对区域生态环境产生严重的影响。最后，由于矿山开采容易加剧水土流失速度，加上开挖作业对地质结构的掏空，极易诱发山体滑坡或地表塌陷等地质灾害的发生，威胁矿区居民的生命财产安全。因此，及时开展矿山生态环境治理工作对保护我国生态环境，消除矿山开采对当地居民生产、生活的影响是非常重要也是十分必要的。

二、矿山生态修复技术分析

从科学角度来看，矿山生态修复技术是一项复杂的工程技术，其中包含了生态学、物理学、化学、生物技术等多门学科，当前国内的研究重点是对废弃矿山的生态系统进行人为干预，促进生态环境的重新建立并取得新的平衡，采取的主要技术措施大致可分为物理修复、化学修复、生物修复及联合修复四种。

（一）物理修复技术

物理修复技术是一种通过各种物理过程将污染物从土壤中去除分离的技术，也是在矿山治理和生态环境修复工程中应用最为广泛的技术之一，包括隔离、电动力学、土壤置换、覆盖等多种物理方法。

1.隔离法

隔离法是在矿山生态修复过程中比较常见的物理修复方法，即利用水泥、石板等防渗漏材料将在矿山开采过程中受到污染的土壤进行有效隔离，从而降低污染对生态环境的影响[1]。隔离法虽然不能够从根本上消除污染，但对于防止污染源扩散有着非常不错的效果，是矿山污染治理中重要的治理手段。

2.电动力学法

在矿产开采过程中矿石内的各种金属元素对土壤有着非常大的污染危害，利用电动力学修复技术可以有效消除土壤中的重金属污染物。其基本原理为：在受到污染的土壤区域内插入电极，施加直流电后形成电场，吸引土壤中的重金属元素在直流电场作用下定向迁移至电极区域，然后再通过电镀、沉淀、抽出等方法将富集在电极区域的污染物排除[2]。电动力学法对于矿山区域内小范围的多种重金属土壤污染具有十分显著的修复效果，污染物去除率基本可以达到90%以上。

3.土壤置换法

土壤置换法又被称为客土修复技术，是在矿山土壤破坏严重已经无法自然修复的情况下采用的一种物理修复方法。简单来说就是利用从其他地方运输过来的干净、无污染的土壤置换掉原有的污染严重的土壤的一种换填方法，用以降低整个矿山地区的污染程度，让受污染地区重新获得自然修复的能力。

（二）化学修复技术

化学修复技术是采用能够促进污染物发生化学反应的化学试剂，去除或者降低土壤中污染物的修复技术。包括光催化降解、固化-稳定及氧化还原等化学处理技术。

1.光催化降解技术

光催化降解技术是近几年新兴起的一种深度土壤化学修复技术，可应用于矿山生态修复工程中对有机物污染土壤的修复。光催化降解技术利用复合光敏剂将矿山土壤中具有挥发特性的有机物降解成二氧化碳、一氧化二氢和无机物，化学反应速度快且不会造成二次污染，在矿山生态修复工程中应用潜力巨大。

2.固化-稳定技术

矿山生态修复技术中所应用的固化-稳定技术是将重金属污染物在污染介质中固定使其失去活性，不与土壤中其他物质产生化学反应的一种方法，在污染物中同时含有多种重金属矿物元素的矿山污染环境下使用该技术具有快速控制修复的优势。但要注意，固化-稳定技术本质上并没有减少污染物在土壤中的总含量，只是使其处于一个长期稳定的失活状态，在稳定污染元素后，还需配合其他技术措施，彻底消除土壤中的重金属污染物。

3.氧化还原修复技术

氧化还原修复技术是指通过向受到污染的土壤中添加氧化剂或者还原剂，使土壤中的重金属和有机污染物与化学试剂发生氧化还原的化学反应，将污染物分解成易降解的小分子物质，从而实现矿山土壤环境的修复。氧化还原修复技术采用的改良剂通常有石灰、沸石、碳酸钙、硅酸盐等，这些改良剂易取得、成本低，在矿山生态修复工程中可大规模应用，是矿山治理工作中必不可少的技术措施之一。

（三）生物修复技术

生物修复技术是目前业内最被看好的生态修复技术，包括植物修复技术、动物修复技术以及微生物修复技术三个大类。微生物修复技术由于发展时间尚短，目前还处于研究试验阶段，未在实际工程中广泛应用。

1.植物修复技术

矿山污染的主要污染物就是矿石中含有的重金属元素，它们对矿山的土壤环境和水环境都有着强大的破坏力，植物对土壤中的金属元素具有一定的调节能力，特别是一些树种对金属还具有很强的富集力，可以将土壤中的重金属元素吸收进枝干中储存起来，逐步消除土壤中的重金属污染，而且植物根系可以将土壤中的水分保存起来并固结治理区域的土壤，有效防止水土流失，可谓是一举多得。

2.动物修复技术

动物修复与植物修复的原理相差不大，都是利用生物自身的成长特点对污染物进行吸收、分解，最终取得修复生态环境的效果。目前在矿山生态修复工程中应用比较多的生物是蜈蚣、蚯蚓等无脊椎动物，因为他们可以通过自身的生物特性制造有机分解物来提高土壤的自我修复能力，促使土壤中的有机物质转化成能够对重金属起到钝化作用的有机酸，从而达到让重金属污染物失去毒性的目的。

3.微生物修复技术

微生物修复技术指利用本土微生物或人工驯化的微生物，在合适的环境条件下通过自身的新陈代谢作用来分解土壤、水体中的有毒、有害污染物质并改善土壤土质和水资源环境的修复技术[3]。应用微生物进行土壤修复的方法主要有两种，一种是生物吸附法，将真菌等微生物投入受到污染的土壤中，一些金属配合形成能力集团，然后再对土壤中的金属污染物进行吸附形成富集的区块，最终由工作人员统一处理。另一种是通过沉淀或者晶体化作用使土壤中的金属沉降于微生物的细胞表面，进而达到消除污染的效果。微生物可以在废弃矿山中直接使用，属于自然恢复的过程，对矿山区域的生态环境建立和恢复有着显著的促进效果，但由于该项技术还不够成熟，所以只在一些研究工作中有所应用，未能真正投入到生态修复的系统工程中去。

（四）联合修复技术

在实际矿山的治理和生态修复过程中，每一种生态修复技术都有它的优势和局限性，要想运用一种生态修复技术解决复杂的矿区环境污染问题是不可能的，也不切实际的，所以在实际工作当中，工作人员大多是采用多项技术联合修复的方法对矿山污染进行治理。例如，物理与化学修复技术、植物与动物修复技术等生态修复技术的联合应用，往往能够取得1+1大于2的良好效果。当前联合生态修复技术在矿山治理生态修复工程中已成为最普遍的治理方法，也取得了一定的成绩，但是由于很多技术发展尚不完善，在实际应用中还存在着一些问题，导致联合修复技术在执行阶段容易受到外部环境因素的干扰降低治理效果，在今后的工作中，相关工作人员还需对联合修复技术进行深入研究，以使其在修复工程中取得更好的实践成果。

三、结束语

综上所述，矿山生态环境治理是一项长期的系统性工程，需要相关工作人员在保证矿产资源得以有效开发的前提下，积极应用生态修复技术保护矿山环境，促进经济发展与生态环境保护和谐共进。目前来看，客土法是在我国应用最为广泛的生态修复技术，植物修复和微生物修复技术是未来发展前景最好的技术手段，相关工作人员应对以上技术措施进行充分地研究分析，将其综合利用在后续的矿山治理工程中，以实现我国经济发展和环境保护的可持续发展。