中國礦區(qū)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)研究

汪麗媛，強鵬翔，文 震

1.中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院，江蘇徐州 221116

2.中國礦業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，江蘇徐州 221116

3.中國礦業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇徐州 221116

中國礦區(qū)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)研究

汪麗媛1，強鵬翔2，文 震3

1.中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院，江蘇徐州 221116

2.中國礦業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，江蘇徐州 221116

3.中國礦業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇徐州 221116

中國礦區(qū)開發(fā)產(chǎn)生的污染對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大的影響，加強礦區(qū)的環(huán)境保護和環(huán)境綠化，在建礦和采礦過程中必須做好礦區(qū)環(huán)境污染的治理保護與規(guī)劃，同時做好礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)與重建技術(shù)，減少采礦過程對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的破壞。

礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)；人為干擾；修復(fù)與重建技術(shù)

1 人為干擾對礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的影響

1.1 人為干擾的概念

人為干擾是區(qū)別于自然干擾的另一種主要干擾方式，是指由于人類生產(chǎn)、生活和其它社會活動形成的干擾體對自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)施加的各種影響。人為干擾無論從傷害強度、作用范圍、持續(xù)時間還是發(fā)生頻率、潛在危害、誘發(fā)性等方面，都常常高于自然干擾。

1.2 人為干擾的方式

對于中國礦區(qū)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)，人為干擾的主要方式是污染。主要包括：水資源的破壞和污染、廢氣污染、固體廢物污染、噪聲污染等污染。

煤礦開采礦區(qū)廢水的排放使許多水域被污染，水質(zhì)下降甚至喪失飲用水的價值，洗煤污水的污染程度較礦井水為重；煤矸石在露天堆放過程中，經(jīng)雨水淋溶后部分物質(zhì)形成地表徑流進(jìn)入土壤、地表水體或地下水體時，造成土壤、地表水或地下水的污染；煤礦開采過程中噪聲污染主要是由于各種機械設(shè)備工作時所產(chǎn)生的，不僅直接影響的身體健康，還會影響周圍居民的工作、生活和學(xué)習(xí)。

2 礦區(qū)受損生態(tài)系統(tǒng)的特征

根據(jù)目前的研究成果，礦區(qū)受損生態(tài)系統(tǒng)的主要特征可以概括為：

1）生態(tài)系統(tǒng)受損傷的各種變化都始于結(jié)構(gòu)的改變

礦區(qū)水土資源受到污染破壞、物種資源急劇衰減、礦區(qū)植被面積下降、植物光和作用的轉(zhuǎn)換效率低，能量流動效率降低、物質(zhì)循環(huán)受阻等，修復(fù)礦區(qū)生態(tài)需要借助于生態(tài)系統(tǒng)的外部力量才能促進(jìn)礦區(qū)生態(tài)功能的轉(zhuǎn)變，礦區(qū)生態(tài)治理和維持成本加大。

2）生態(tài)系統(tǒng)過程受阻和功能衰退是受損生態(tài)系統(tǒng)的主要特征

礦區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演變通過對生態(tài)系統(tǒng)的破壞力和生態(tài)修復(fù)能力而影響礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮。開發(fā)初期，礦區(qū)生態(tài)惡化程度較低，生態(tài)系統(tǒng)維持成本較低，礦區(qū)生態(tài)自我修復(fù)的能力較強，對礦區(qū)生態(tài)長期影響較小；礦區(qū)形成期，礦區(qū)污染和生態(tài)環(huán)境破壞力加大，礦區(qū)生態(tài)的自我修復(fù)能力急劇下降，治理成本上升，但是礦區(qū)生態(tài)治理在可以接受的范圍之內(nèi)，需要加大礦區(qū)治理的力度或?qū)嵭星鍧嵒a(chǎn)，以消除開采過程生態(tài)系統(tǒng)的破壞力。如果失去礦山生態(tài)治理的時期，礦區(qū)進(jìn)入衰退期，整個礦區(qū)的惡化程度急劇上升，礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的周期長、成本高、修復(fù)能力脆弱，對礦區(qū)持續(xù)發(fā)展的長期影響大，嚴(yán)重阻礙礦區(qū)社會的持續(xù)發(fā)展能力。

3）關(guān)鍵組分和過程的狀態(tài)決定著生態(tài)系統(tǒng)的回復(fù)進(jìn)程

一個具有自我維持能力的生態(tài)系統(tǒng)才是真正健康的生命系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵物種（如建群種、優(yōu)勢種、關(guān)鍵的傳粉動物、頂級食肉動物等）和關(guān)鍵生態(tài)過程，在受損傷的的生態(tài)系統(tǒng)中還是否存在，對于受損傷的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)進(jìn)程至關(guān)重要。在礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的過程中，要注重生物種類、數(shù)量、生物量的增加，更要注重物種間的競爭和協(xié)同關(guān)系，才能更充分地利用系統(tǒng)自身的潛能，促進(jìn)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)進(jìn)程。

3 探索人為干擾下的生態(tài)演替規(guī)律

礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)是人類生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過漫長的發(fā)展時期才產(chǎn)生的，在人為干擾下礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)先后存在3種不同的類型：

1）原始型礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)

人類社會早期礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng),社會生產(chǎn)力水平低，礦業(yè)開發(fā)利用程度很低，對自然生態(tài)系統(tǒng)的壓力不大，生態(tài)與礦業(yè)開發(fā)的矛盾沒有顯現(xiàn)。

2）掠奪型礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)

19世紀(jì)開始社會生產(chǎn)力有了飛速提高,對礦產(chǎn)的需求量不斷擴大。人們僅僅為了追求經(jīng)濟發(fā)展而進(jìn)行掠奪式的開發(fā)，環(huán)境污染嚴(yán)重，礦區(qū)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重破壞。

3）協(xié)調(diào)型礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)

這種礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型以生態(tài)與經(jīng)濟協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展的理論作指導(dǎo),必將成為普通存在的先進(jìn)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型。礦產(chǎn)資源的綜合利用率高, 礦區(qū)災(zāi)害很少發(fā)生, 礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)處于健康狀態(tài)。

4 礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和重建技術(shù)

礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的綜合技術(shù)主要包括監(jiān)測、預(yù)測及風(fēng)險評估技術(shù)，管理技術(shù)，規(guī)劃設(shè)計 技術(shù)，工程修復(fù)技術(shù)，化學(xué)與生物修復(fù)技術(shù)。

4.1 監(jiān)測、預(yù)測及風(fēng)險評估技術(shù)

主要是對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境損害進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測與預(yù)測，揭示損害的程度、范圍、機理和規(guī)律及風(fēng)險，為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)的選擇和有關(guān)法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供依據(jù)。

4.2 管理技術(shù)

主要是對受損礦山生態(tài)環(huán)境進(jìn)行科學(xué)的管理、宏觀過程管理以及礦山整個生命周期的環(huán)境修復(fù)管理。

4.3 規(guī)劃設(shè)計技術(shù)

礦區(qū)生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計技術(shù)包括傳統(tǒng)規(guī)劃法和計算機輔助規(guī)劃法。在詳盡調(diào)查、監(jiān)測的基礎(chǔ)上，運用先進(jìn)的規(guī)劃技術(shù)和手段對礦區(qū)生態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃。

4.4 工程修復(fù)技術(shù)

包括回復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的各種工程措施。應(yīng)根據(jù)不同的破壞特征、不同的自然條件采取不同的技術(shù)措施，主要包括生態(tài)破壞的工程修復(fù)技術(shù)和環(huán)境污染的工程（物理）修復(fù)技術(shù)。

4.5 化學(xué)與生物修復(fù)技術(shù)

指提高和改善重建系統(tǒng)生產(chǎn)力和環(huán)境安全的各種化學(xué)和生物措施，其中生物工程（含植物修復(fù)）、生態(tài)工程、化學(xué)修復(fù)和土壤改良技術(shù)等是十分重要的。

4.6 采煤沉陷區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)

采煤沉陷是我國兩大面廣的礦區(qū)生態(tài)問題，其主要的修復(fù)技術(shù)主要包括疏排法、挖深墊淺法、充填復(fù)墾法、直接利用法、修整法、生態(tài)工程復(fù)墾法等方法。將土地復(fù)墾技術(shù)和生態(tài)工程技術(shù)結(jié)合起來，綜合運用生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、環(huán)境科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)的理論，運用生態(tài)系統(tǒng)的物種共生和物質(zhì)循環(huán)再生等原理，結(jié)合系統(tǒng)工程方法對破壞土地所涉及的多層次利用的工藝技術(shù)。

5 結(jié)論

本文主要闡述了在人為干擾下生態(tài)系統(tǒng)的變化，特別是對中國礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的研究，提出礦區(qū)生態(tài)修復(fù)和重建技術(shù)，在開發(fā)礦產(chǎn)能源的同時，走經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展之路。

[1] 孫慶先，胡振琪主編.中國礦業(yè)的環(huán)境影響及可持續(xù)發(fā)展[J].中國礦業(yè)，2003，12 (7)：23-26.

[2] 秦萬德主編.煤炭工業(yè)發(fā)展中的環(huán)境問題和對策[D].中國煤炭學(xué)會，1992年年會論文集，鄭州，1992-12-18.

[3] 蕭篤寧主編.景觀生態(tài)學(xué).理論、方法及應(yīng)用[M]. 北京：中國林業(yè)出版社，1991.

[4] 國家環(huán)境保護總局自然生態(tài)保護司編.非污染生態(tài)影響評價技術(shù)導(dǎo)則[M]. 北京：中國環(huán)境出版社，1999.

[5] 王文，桂禪友.煤礦區(qū)環(huán)境污染與清潔技術(shù)[J].工業(yè)安全與環(huán)境，2002，28 (1)：46-48.

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