东北地区废弃矿山生态修复浅析

王恒 卢建利 刘承佳 王冬佶 耿绍波 姜超

（中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司 吉林长春 130021）

东北地区矿产资源丰富，开发活动开展较早，为国民经济发展做出了十足贡献。然而，矿产资源粗放式开发活动给地区带来了多种生态环境问题。随着生态环境问题严峻已经影响到周边居民的方方面面，废弃矿山生态修复工作逐渐引起各界的重视，特别是关闭矿山的生态恢复受到了全世界范围研究学者的重点关注［1］。党的十八大以来，我国生态文明建设思想已经全面形成，生态文明体系逐步建立，科学推进历史遗留矿山的生态修复，持续提升生态环境系统质量成为我国生态文明建设的要紧任务之一。东北地区不同生态环境、不同经济社会条件下的废弃矿山生态修复如何实施，已经成为东北地区废弃矿山生态修复必须面对的挑战。以往研究多集中于对一种或多种生态修复模式进行分析与论述，缺少区域整体性废弃矿山生态修复模式。本文结合东北地区矿山环境特点，依据不同废弃矿山修复分区，提出生态治理措施，以期为东北地区废弃矿山生态修复提供参考。

1 东北地区生态环境特点

东北地区处于中温带与亚寒带，属于温带大陆性季风气候，春夏秋冬差异明显，夏季雨水多气温高，冬季降水少温度低，矿山生态恢复有其特殊性。自20世纪开始，东北地区生态环境由于超负荷的开采利用，由资源丰富、环境优良的地区逐渐变成资源过量消耗、生态环境恶化严重的地区，地区资源环境承载力受到严峻考验［2］。东北地区生态环境恶化集中表现如下几方面。

1.1 黑土区水土流失严重

东北地区的黑土大部分集中在松嫩平原中部，是全国最重要的粮食产区。但是由于长期的过度开发利用，东北地区黑土发生严重的水土流失，发生流失面积接近半数，进一步导致土壤肥力退化，有机质含量下降严重。根据研究统计，与20世纪50年代相比较，黑土区水土流失面积增长了80%，水土流失面积达到了的4.5万km2［3］，整体呈现出水土流失速度增幅较大，不及时采取合理的治理措施，黑土区土地表层侵蚀面积仍然持续增加。

据调查，黑土区的土地暴露出土母质的土地面积逐年增加，导致土地的农作物的适合耕种能力逐渐降低，乃至丧失农作物耕种机能。黑土区逐年加剧的土地表层侵蚀情况导致东北地区农作物整体产量有所降低，产出农作物质量有所下降。东北地区作为我国粮食主产区，多年来饱受土地侵蚀和水土流失问题的困扰。

1.2 可采森林资源锐减

东北林区从20世纪80年代开始可采森林资源面临严重枯竭，东北北部和东部山区、半山区天然林大面积减少，天然林面积与20世纪50年代相比下降超过10%，每公顷蓄积量下降一半以上［4］。长期的“重采轻育”使东北森林资源半山区天然林匮乏，大部分原始森林转为次生林，可利用程度显著减低，生态功能衰退严重。

1.3 东北平原西部地区土地荒漠化严重

大面积土地沙漠化、草原退化和土地盐碱化是东北平原西部地区的土地荒漠化重要体现特征。有研究表明［5］，西部地区荒漠化土地面积占总土地面积的1/5以上。20世纪90年代以来，土地荒漠化虽然有一定好转，但总体趋势仍是沙漠化面积在增加。作为我国主要盐碱地类型之一的东北苏打盐碱地，总面积超过500万公顷，集中分布在东北平原西部，属于典型生态脆弱区［6］。土地盐碱化造成区域生态环境功能部分丧失，生态服务功能恶化，直接限制了本地生态环境质量提升和区域经济社会繁荣。

1.4 城市空气颗粒物污染严重

由于气候等原因，东北城市环境空气质量冬季供暖期显著差于非供暖期，颗粒物作为影响空气质量的特征污染物，使得东北地区空气污染表现出显著的煤烟型污染特征［7］。东北地区城市采暖期颗粒物浓度超过非采暖期一倍多，同时，供暖期燃料燃烧产生的污染负荷占大气污染负荷近一半比重。东北地区主要城市空气污染物是PM2.5、PM10和O3，呈现出冬春季时期污染重于夏季时期污染的“U”形变化污染特征［8］。

2 东北地区矿区环境问题

东北地区矿山因为矿山类型、开采方式、开采规模及地质环境条件等因素的不同，导致矿产资源开发引起的环境问题具有成因比较复杂、类型较为多样、数量众多、影响范围广、问题地域性、危害相对严重等特点［9］。东北地区废弃矿山主要生态环境问题主要集中在3个方面，分别是土地资源破坏、环境污染、地质灾害［10］，具体环境问题类型及表现特征如表1所示。

表1 东北地区矿区主要环境问题分类

2.1 土地资源破坏

东北地区矿山建设和开采过程中，对当地地表景观造成一定影响，建设的厂房、堆矿场机械装备等设备设施都会对土地占压，带来一定程度上的土地资源破坏。另外，矿山开采开发过程，不免会对水文系统产生干扰，使得水土流失进一步加剧，也会使得生物量有所减少，造成生物多样性的损失。

2.2 环境污染

矿山开采带来的环境污染大部分集中在矿山开采机械发出的噪声，采矿过程中产生的废弃、废水对水源和大气的污染，产生的废料处理不当造成的固体废弃物污染。矿山开采还会造成土壤环境不同程度上的破坏，土壤层硬化板结，土壤养分流失造成土壤退化污染。

2.3 地质灾害

东北地区矿产资源开采过程中，由于当地水文地质条件复杂和对原始地质情况的改变，非常容易诱发地质灾害。东北地区有部分矿产资源需要排干地下水进行开采，这类矿山开发利用各时期都有可能容易发生地面沉降塌陷、地表开裂等不同程度的地质灾害。一些露天开采的矿山容易产生泥石流、崩塌及滑坡等地质灾害。

3 东北废弃矿山生态治理

废弃矿山的生态修复需要环境、经济、社会和技术的对个子系统的综合作用［11］。基于我国疆域广大、生态系统、地形地貌、自然气候多种多样等特点，研究学者将我国划分为3个生态大区，分别是东部湿润半湿润区、西部干旱半干旱区和青藏高原高寒区。并且依据区域植被、地形地貌、生态系统类型等因素，进一步细化成13个生态地区［12-14］。针对不同生态区域对生态环境和生态系统的作用，结合区域气候特征和废弃矿山位置特征等因素，研究学者将我国划分为14个废弃矿山生态修复区，分别为温带平原区、温带山地丘陵区、黄土高原区、亚热带热带平原丘陵农业区、亚热带山地丘陵区、岩溶石漠化区、城镇及其周边工农业区、干旱半干旱森林草原区、干旱半干旱草原农牧区、干旱半干旱防风固沙区、青藏高原荒漠区、青藏高原草甸农牧区、青藏高原森林草甸区、热带雨林区［14］。

依据该划分结果，东北地区矿山主要处于温带平原农业区、温带山地丘陵区，还有一小部分干旱半干旱草原农牧区和干旱半干旱森林草原区。分区特征描述见表2。分布在不同的矿山生态修复区的废弃矿山具有各自的特征，针对不同分区生态环境和自然气候特征，分别提出各自适合的矿山修复措施。

表2 东北地区废弃矿山生态修复分区特征描述

3.1 温带平原农业区

该区多为农业生产基地，农田分布较多。该区域废弃矿山大部分生态环境破坏类型为数量众多的采空区、各种各样的尾矿废弃物、斑驳裸露的矿山地质灾害。针对特有生态环境问题，建议运用工程防治手段减少土地沉降塌陷、岩体滑落等地质灾害危害，将自然恢复与工程手段双管齐下治理环境污染，减少黑土区水土流失，日益改善原有生态系统群落构成和生态服务效力。土地资源占压处应优先复耕复垦，对于塌陷积水区，稳定后可因地制宜开展渔光互补新能源立体复合式治理，也可因势造景打造城市景观公园或者湿地公园。

3.2 温带山地丘陵区

该区多为林业生产基地，林区分布较多。该区域废弃矿山造成的生态环境破坏主要是矿山资源开发导致的水文地质危害、水资源破坏还有生态平衡破坏，应考虑利用工程手段减少地质、生态危害，确保废弃矿山不会发生次生灾害。位于林区的废弃矿山，以封山育林、自然修复为主的修复方式，逐步恢复森林资源；对周围居民生活有直接影响的废弃矿山，应保证先将固体废弃物进行无害化处理，再修整地形坡度，最后采取人工种植适宜植物的修复措施。

3.3 干旱半干旱草原农牧区

该区矿山多为小型露天开采矿山，其中，位于裸地或荒漠的废弃矿山，生态修复应采取自然恢复为主，同时，应注意工程措施对生态环境的影响；废弃矿山位于农田区时，生态修复适合进行必要工程措施开展土地复耕复垦。

3.4 干旱半干旱森林草原区

该区废弃矿山主要分布在盐渍化土地与荒漠化土地，属生态系统脆弱区，矿山生态修复应重点关注土地退化的加剧、水土流失和植被破坏。本区废弃矿山修复应以自然恢复为主导，修复过程中，可以采取必要的工程措施保护水源、控制风沙、减少水土流失、防止造成风沙扬尘污染、防止土壤荒漠化情况更加严重。另外，可以增加补充工程方法、设施，帮忙植被恢复条件良好的矿区逐渐改善矿山所在区域生态环境服务功能。

4 结语

东北地区水文地质条件及气候类型多种多样，生态地理群落丰富多样，作为资源较为集中地区，以往矿产资源开发利用开展过程中难以避免地导致或多或少的周边生态环境问题。东北地区矿山数量较多，存在矿山类型、开采方式、开采规模及地质环境条件的差异化，导致矿产资源开发引起的环境问题也各不相同。开展东北地区废弃矿山生态修复，必须以原有生态系统功能和生态环境问题现状为基础，因地制宜，实行分区、分类修复，避免使用无差别修复措施。废弃矿山生态治理开展模式需依据废弃矿山所处的矿山生态修复区，围绕分区生态环境特征和地形地貌特点，选取科学、实用适用、可操作的治理方案，同时，避免过度修复，对原本生态环境破坏尽可能降低。