矿山废弃地生态问题及修复方法研究

姜义秋

（阜新市彰武县自然资源事务服务中心，辽宁 阜新 123200）

我国作为矿产大国，拥有多种矿山资源，对社会经济的发展起到了很大的推动作用。但因传统粗放式开发方式，导致我国很多矿山废弃地出现了严重的生态问题。矿山生态不仅与我国土壤再利用息息相关，同时也与我国社会经济发展以及生态环境关系密切[1]。但因多方面因素影响，我国在矿山废弃地生态修复方面仍存在一些问题，导致修复效果不理想。因此，对矿山废弃地生态问题以及修复进行深入研究具有非常重要的现实意义。

1 矿山废弃地

因矿产资源开采导致周围环境遭到严重破坏，该问题已引起社会的广泛关注。目前，国内外在矿山废弃地生态问题以及修复方面做了诸多研究，但对矿山废弃地的概念还没有统一界定。当前，与之相关的概念有矿业废弃地、煤矿废弃地以及矿区废弃地等。学者张世文在其著作中指出，矿业废弃地是废弃地中的重要类型之一，其主要是因选矿、采矿以及炼矿导致生态系统极度退化。冯国宝在其研究中虽没有对煤矿废弃地进行定义，但将煤矿废弃地划分为塌陷地、排土场以及矸石山三种类型。美国矿务局将矿山废弃地定义为未被转变为限制或废弃矿区的勘探、采矿的活动区域，主要是指历史遗留的废弃矿区以及正在开采、破坏的矿区土地。综合国内外的研究文献，本文将矿山废弃地定义为矿山资源开发过程中，因山体环境被损坏，导致土壤被破坏、污染的土地，这些土地包含矿山露天开采场、废石场、采矿塌陷区、选矿厂以及采石场等。

2 矿山废弃地常见生态问题

2.1 地质灾害

当前，矿产废弃地导致的地质灾害有泥石流、崩塌以及滑坡。矿产废弃地引发地质灾害的主要原因是大多数矿山位于地貌地质比较特殊的区域，再加上采矿形成的采空区，以及废渣与尾矿堆积，若处理不当势必会导致上部出现地面沉降、裂缝，甚至出现塌陷[2]。另外，开采遗弃的废渣以及尾矿处理不好也会引发溃坝，进而形成泥石流。此外，采矿过程中固体废弃物形成在陡坡，在暴雨以及风化作用，就容易出现局部滑坡、崩塌。这些地质灾害不仅会对周围环境造成严重影响，同时也会威胁到人民群众的生命财产安全。

2.2 环境污染

矿产废弃地环境污染问题主由矿山废气、废水以及废渣导致。首先，矿山废气。矿山开采过程中会对甲烷、二氧化硫等有害气体的存储层造成破坏，矿山废弃后这些有害气体还会持续外泄，不仅会影响当地气候，二氧化硫、二氧化氮等有害气体的摩尔质量要比空气摩尔质量大，其更容易被水分子吸收，进而形成酸雨，破坏当地的生态平衡，同时也会危害到人们的身体健康，如呼吸道疾病、中毒等。其次，矿山废水。因选矿、洗矿会产生大量废水，这些废水含有重金属、有害气体以及粉尘等，无法高效回收。通常情况下，这些废水会流向低洼处。若长期不处理，就会出现淤泥堆积的情况，淤泥中的重金属以及有害物质会进入地下水中，对周围水域造成污染，甚至会随着水地表水的流动带来更大范围的污染。最后，矿山废渣。矿山开采过程中会产生大量的废渣，在风化作用下，形成尾矿、碎屑，其中的有害物质也会进入大气和地下水中，进而造成环境污染。

2.3 破坏土地资源

就当前矿山废弃地的实际情况来看，矿山废弃地土地资源遭到严重破坏，主要体现在以下几个方面：首先，地表沉陷。当前，开采的矿产多位于地表浅层。矿产开采会将底层挖空，再加上开采过中使用炸药，导致矿山原有的岩层结构被破坏[3]。矿山废弃后，缺少对矿洞支撑结构的维护，当支撑力不足时，就会出现地面塌陷，进而影响土地资源的再利用。其次，固体废弃物压占场地。矿产在开采过程中会产生大量的固体废弃物，这些废弃物通常会被堆积在矿山附近。随着时间推移，固体废弃物的堆积量也会随之增加，不仅会占用大量的土地，同时固体废弃物中的有害物质也会污染土地。

2.4 破坏植被及野生动物的栖息地

依据地表深度可以将矿产开采划分为三类，分别是露天开采、浅层开采以及深层开采。露天开采需将地表的土壤剥离，这就会对原本的土壤环境造成破坏，进而影响植被的生长。再加上废弃后因无人管理，短期内根本无法恢复植被多样性。另外，固定废弃物中也含有有害物质，如重金属，这也会对植被的生长造成影响，甚至还会导致植被退化。浅层开采会破坏地表水，进而使得植被无法获得水分，导致其逐渐枯死，矿山废弃地及周边的植被将会呈现出退化的趋势。植被的退化，再加上雨水冲刷，那么就会出现水土流失，区域内的生态环境也就陷入恶性循环。此外，植被生长受到影响，那么也就无法给野生动物提供生存空间，野生动物生存和繁衍也会被影响，甚至有些野生动物会消失。

3 矿山废弃地生态修复方法

3.1 地质灾害治理方法

矿山废弃地通常会存在大量采空区，若不能及时处理、修缮采空区，那么后期势必会引发地面沉降，如地面结构坍塌，甚至会出现严重地面裂缝。为了避免这些地质灾害，相关人员可通过岩土体填充采空区，或是借助支撑体系加固采空区，以保证采空区上部土体结构的稳定性。若采空区已经出现沉降或塌陷，那就必须就近取材回填采空区，既保证了采空区的稳定性，同时也可以使矿山废弃地的土壤环境恢复，进而为后续植被的生长创造良好的生长环境[4]。对于矿山开采过程中遗留的边坡与高坡，可借助机械设备使边坡坡度放缓；还可以通过土钉墙或者锚构加固边坡，以此降低滑坡的发生率。

另外，对泥石流地质灾害，相关人员可通过分散处理物源及配搭完善的阻挡装置形成完整的阻挡体系，以降低泥石流灾害的发生率，最大限度地控制自然灾害造成的损害。

3.2 改良土壤基质

通常在改良土壤基质之前，需先将废石、尾矿与土壤分离，这样不仅为土壤改良创造了有利条件，同时也能实现资源利用率最大化。当前，改良土壤基质最常用的方法有物理方法、化学方法以及生物方法三种。物理方法改良土壤基质中最常用的技术为表土回填，具体操作为：将0～60cm 的表层土壤剥离，并妥善存放，待回填时将其运回使用。因表土具有高养分、结构良好以及微生物、微小动物群落多的特点，将其回填到采空区，可为植被生长提供优质土壤，有助于植被恢复[5]。化学方法主要是通过施肥或种植可以提高土壤磷、氮以及钾元素含量的植物。通过施用石灰、碳酸氢盐降低土壤酸性，通过施用硫酸氢盐可改善土壤碱性。生物方法主要是借助细菌产生的酶还原重金属，并通过菌肥或生物制剂达到改良土壤基质的目的。生物方法不仅可以使土壤快速成熟，将空气中游离态的氮转化为氨及铵离子，为植物生长提供营养物质，同时还可以控制有害微生物。此外，若矿山废弃地存在严重的重金属污染，可剥离表层污染土壤，然后移用未被污染的客土。

3.3 土地整理

首先，处理矿山废弃地的废土、废渣。为了避免在处理过程中出现坡体失稳问题，可通过分级处理的方法，这样可以控制坡体的坡度，保证坡面的稳定性，进而提升水土保持能力。其次，开采岩质坡面处理。对于开采岩质坡面处理，需遵循因地制宜原则，先将坡面上的碎石、危石清理干净，以防二次开山炸石对矿山废弃地造成二次破坏。再次，明确矿山废弃地退化土地的修复形式与标准，如表1 所示。最后，相关人员需对土壤改良实施要求有所了解，如充分利用废渣资源，预留后续植被恢复施工所需的作业道与运输通道，同时运用多种措施与手段提升植被成活率。

表1 退化土地修复形式及标准

通常情况下，矿山废弃地土地整理主要有两种方式：一种是全面整体，另外一种则是局部整地。为了进一步提升土地整理效果，需结合客土作业以及土壤改良方法。全面整地主要是指全面改良现有废弃地，使土壤理化性质改变，进而为实现全面恢复矿山废弃地植创造良好的土壤条件。但全面整地需要头投入大量的人力、物力以及财力，对资金投入要求比较高。当前，局部整地主要有点式整地与带式整地两种。点式整地比较常见的方法有波浪状、鱼鳞状以及块状等，其主要是在确认种植点的基础上进行整地作业，具有作业量小以及灵活性高的优势，但这也在一定程度上起到改善立地条件的作用，多用于坡面陡、地形破碎的矿山废弃地。带式整地主要是以长条状对废弃地进行整理，带上是重点改良区域。带式整地是当前堆积废弃地土地整理的重要方法之一，如铁矿排土场、煤矸石山等。若是山地带状整地，带的方向通常平行于高线。

3.4 植被修复

植被修复是矿山废弃地生态修复的重要环节，也是矿山废弃地生态效益最直接的体现。因此，在矿山废弃地修复过程中必须认识到植被修复的重要性。当前，矿山废弃地植被恢复方式有两种：一种是直接植被恢复，另一种是覆盖植被修复。其中直接植被修复主要是借助微生物与土壤动物修复生态环境，如蚯蚓、蚂蚁以及线虫等生物，该修复方式不仅成本低，操作也比较简单[6]。覆盖植被修对土壤厚度有一定的要求，但该修复方式效果显著。如果土壤厚度比较高，还需要额外投入资金；如果土壤厚度不够，那么就无法起到修复作用。经过大量实践证明，土壤厚度在6～10cm之间最佳。另外，尽量种植具有固氮能力的植物，如豆科植物，其不仅可以增加土壤的营养成分，同时还具有操作简单、成本低的优势。另外，植被种植时可采用喷播造林的方式，同时通过围堰砌筑、挖掘鱼鳞坑等方式为植物生长创造良好的条件，并借助施肥、开渠以及覆膜等技术提高植被成活率。总而言之，矿山废弃地植被恢复需要综合多方面因素，如生物适应性、破坏程度以及土壤毒性等。

4 总结

矿山资源作为社会经济发展的物质基础，随着社会经济的高速发展，矿山开采力度也越来越大。但开采方式以及地质条件等因素，导致我国很多矿山废弃地存在严重的生态问题，与我国生态文明发展相违背。尤其是“碳达峰、碳中和”战略出台后，对我国生态修复工作提出了更高的要求。矿山废弃地因其植被严重破坏，其固碳能力大幅下降，从碳汇型用地变成了碳源型用地。而加快矿区废弃地生态修复，是实现碳中和的重要举措。因此，我国对矿山废物地修复的重视度直线提升。虽然我国在这方面已经取得一定成绩，但仍存在诸多不足，须在实际工作中不断总结与创新，只有这样才能逐渐摸索出符合我国国情的矿山废弃地生态修复模式，进而为实现社会经济可持续发展奠定基础。