礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)問題及規(guī)劃設(shè)計關(guān)鍵環(huán)節(jié)

黃傳濤

（荊門市十里牌林場，湖北 荊門448000）

1 引言

隨著我國工業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展變化，許多工業(yè)區(qū)由城市向外進行遷移，這樣一來城市區(qū)域內(nèi)留下了許多工業(yè)廢棄地，給環(huán)境和社會帶來了一系列的問題。近年來，人們的環(huán)保意識逐漸增強，許多學(xué)者致力于研究工業(yè)廢棄地的重新利用和改良，獲得了許多新的成果和技術(shù)，為工業(yè)廢棄地的改良提供了保障。常見的工業(yè)廢棄地有廢棄礦山、工廠、碼頭和廢料傾倒場等，其中礦山生態(tài)恢復(fù)關(guān)系到礦區(qū)周圍人們的日常生活和工作，同時也是預(yù)防礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的有效途徑。礦區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)特征表現(xiàn)為多種生態(tài)失衡，如水土流失、植被破壞、泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，且所表現(xiàn)的生態(tài)問題通常比較復(fù)雜、綜合，處于動態(tài)變化中，因此礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)是一項長期而艱巨的任務(wù)，需要在對造成礦山生態(tài)破壞的原因進行深入分析的基礎(chǔ)上，遵循生態(tài)系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)規(guī)律，同時借助科學(xué)的人工修復(fù)實現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)［1］。

生態(tài)系統(tǒng)受損一般是在自然或人為干擾下，使原有生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化造成生態(tài)系統(tǒng)的逆向演替。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)在受損過程中發(fā)生的變化特征，將其分為突發(fā)性受損、躍變式受損、漸變式受損、間斷式受損和復(fù)合式受損等類型。受損生態(tài)系統(tǒng)也呈現(xiàn)出一定的變化，如物種多樣性減少、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、食物鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)破裂、能量流動和傳遞效率降低、物質(zhì)循環(huán)受阻和生產(chǎn)力下降等。礦山系統(tǒng)受損主要是由于人類的活動而造成的，立地條件較差且地形破碎，交通運輸和供水受限，多為煤矸石山、排土場、尾礦庫等。因此礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工作應(yīng)以安全穩(wěn)定為前提，在近自然生態(tài)植被恢復(fù)的基礎(chǔ)上，與礦山生產(chǎn)和區(qū)域總體規(guī)劃相結(jié)合，進一步提高廢棄礦山的景觀價值，為促進礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)和經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造條件。

2 礦區(qū)生態(tài)修復(fù)存在的一些問題

我國大部分礦區(qū)礦山類別較多、分布廣泛且治理難度大，許多礦區(qū)的權(quán)責(zé)不清，負(fù)責(zé)生態(tài)恢復(fù)的業(yè)主不明確，同時缺乏科學(xué)理念的指導(dǎo)和專業(yè)的規(guī)劃，所采用的技術(shù)形式單一，不能科學(xué)有效地對多種技術(shù)進行綜合運用，且大多數(shù)技術(shù)的可行性和可重復(fù)性都較差；植被恢復(fù)方面，不能科學(xué)選育植物品種，許多樹種不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用；施工方面也沒有專業(yè)的設(shè)計和施工隊伍；相關(guān)的環(huán)境恢復(fù)治理的政策、法規(guī)建設(shè)有待進一步完善，激勵和約束機制不徹底，宣傳力度不夠；資金投入不足等問題都使得污染治理起來存在較大的障礙。

歷數(shù)礦區(qū)開采帶來的諸多生態(tài)環(huán)境問題，需要引起人類的足夠重視。實施低開采、高效率、低排放的“綠色開采”的計劃勢在必行，礦區(qū)綠色開采是一個開放、綜合復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要強大的技術(shù)和理論支撐，內(nèi)容涉及保水開采、固體廢棄物利用、礦產(chǎn)開發(fā)效益綜合評價、資源環(huán)境安全監(jiān)測等眾多領(lǐng)域，以此改變傳統(tǒng)開采工藝帶來的諸多生態(tài)環(huán)境問題，實現(xiàn)資源的環(huán)保、高效利用，是實現(xiàn)我國礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

3 礦區(qū)廢棄地修復(fù)的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)

3.1 尾礦的綜合利用

尾礦中蘊藏著許多豐富的礦質(zhì)元素，如果利用特定的技術(shù)將這些元素進行回收，不亞于再重新建立一個新礦。尾礦長期被堆置于尾礦庫中，不但占用大量土地資源，而且處理不當(dāng)會造成二次污染，目前尾礦堆積已成為危害礦區(qū)及周圍生態(tài)環(huán)境的重要因素。對于尾礦的綜合利用我們可以通過如圖1所示的途徑。

通過上述途徑，從廢棄礦區(qū)中進一步回收有價元素，使這些物質(zhì)有機會作為二次資源抽取新的有用物質(zhì)，使尾礦中的有用成分得到有效的回收和利用，既節(jié)約了土地資源，減少了尾礦污染，為解決尾礦堆積問題提供一個較為科學(xué)的理論依據(jù)。

3.2 污染土壤的修復(fù)

礦區(qū)污染的來源主要通過大氣的干濕沉降進入土壤，其次，還可以隨礦山廢水及廢石、尾礦的堆放流入土壤。礦區(qū)土壤的污染呈現(xiàn)出強度大、涉及范圍廣、隱蔽、危害大且治理難度高等特征。被污染的土壤對人體產(chǎn)生危害主要是通過間接的途徑，如污染農(nóng)作物、地下水及飲用水，被污染的農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量都會降低，并通過食物鏈將有害物質(zhì)傳入人體內(nèi)，嚴(yán)重危害人體健康。

圖1 尾礦綜合利用途徑

礦區(qū)土壤污染的修復(fù)是一項長期而艱巨的系統(tǒng)工程，要想保證這項任務(wù)的順利開展，必須借助現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，對土壤質(zhì)量進行評價，然后根據(jù)評價因地制宜地采取科學(xué)的方法進行治理。首先，對礦區(qū)污染程度進行細(xì)致調(diào)查，據(jù)此建立數(shù)據(jù)庫，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)確定污染物的類型、特征及分布情況，結(jié)合礦區(qū)資源的分布圖建立礦區(qū)土壤污染的數(shù)據(jù)庫，使污染治理工作有的放矢；其次是加強土壤污染評價，劃分生態(tài)功能區(qū)，土壤污染因其隱蔽性，不容易引起人們的關(guān)注，大部分農(nóng)民認(rèn)為只要土壤中能正常長出農(nóng)作物就沒有什么問題，只有等農(nóng)作物減產(chǎn)或身體出現(xiàn)疾病才會考慮土壤是否受到污染，因此，必須要對礦區(qū)土壤做綜合評價和生態(tài)評估。如果發(fā)現(xiàn)受到污染，應(yīng)及時治理或進行分區(qū)時歸為非農(nóng)地的景觀類土地，避免污染的土壤對人類健康造成威脅；最后是要因地制宜地對土壤進行修復(fù)，其具體修復(fù)手段包括微生物修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、物理修復(fù)和綜合修復(fù)等，各類方法在治理土壤污染中各有優(yōu)缺點，因此要綜合礦區(qū)土壤污染的類型，因地制宜地對各類污染物有針對性地進行治理，這樣才能使修復(fù)手段達到最理想的效果［2］。

3.3 礦區(qū)植被的修復(fù)

礦區(qū)的修復(fù)應(yīng)遵循因地制宜、因礦而異的原則，對礦區(qū)植被再生進行統(tǒng)一規(guī)劃、科學(xué)布局?？梢岳猛寥朗旎夹g(shù)、礦山地貌整治技術(shù)、礦山土地復(fù)墾技術(shù)等一系列的生態(tài)修復(fù)技術(shù)對礦區(qū)植被進行綜合修復(fù)。首先對污染元素的類型進行分析，再分析土壤的物化性質(zhì)，測定土壤的pH值、通氣性、溫度等，根據(jù)這些數(shù)據(jù)選擇適宜的樹種進行栽種。由于礦區(qū)通常含有較多的有害礦質(zhì)元素，這些有害礦質(zhì)元素會通過水體及呼吸作用進入人體，因此在樹種選擇上要考慮以下幾點：首先要抗污染，礦區(qū)在開采過程中會產(chǎn)生較多固體粉塵物、有毒氣體等，選擇吸毒、殺菌能力強和抗逆性較強的樹種，如香樟、懸鈴木、夾竹桃等，這些樹種在引種時也要考慮到是否適宜當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件；其次所選樹種要耐堿性土壤，大部分礦區(qū)的土壤多為堿性，因此可選用三角楓、烏桕等耐堿性的植物進行栽種；最后，由于礦區(qū)土壤通?；旌嫌忻喉肥?，保水保肥性較差，所以要選擇適應(yīng)性強的樹木，如木槿、水杉、臘梅、銀杏、迎春等。此外按照礦區(qū)的污染程度進行分批次的試驗性栽植，對于生長好的樹種可在同類地段上進行推廣，提高植被的實際利用效率。

3.4 礦區(qū)微生物的修復(fù)

許多微生物在礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)過程中起著至關(guān)重要的作用。礦區(qū)土壤和水污染對人類健康威脅最大的是重金屬污染，傳統(tǒng)的污染物治理手段成本較高且效果不理想，易造成二次污染，近年來，利用微生物對重金屬進行固定化或使其變?yōu)榈投驹爻蔀樵S多科學(xué)家們的研究熱點。

土壤微生物修復(fù)過程分為兩個階段：首先是利用微生物對重金屬進行生物固定化，主要依據(jù)多種微生物的細(xì)胞膜上帶有羧基、羰基等陰離子官能團，可以通過胞外沉淀、胞內(nèi)吸附及細(xì)胞的絡(luò)合作用對多種重金屬進行固定；其次是利用微生物對重金屬進行轉(zhuǎn)化，主要借助微生物的氧化還原反應(yīng)、甲基化和去甲基化作用等使重金屬離子變?yōu)榈投净驘o毒的物質(zhì)。

礦區(qū)被污染水源一般呈酸性，會腐蝕礦井設(shè)備，污染農(nóng)田，對人類健康也造成一定威脅，對酸性水的治理主要是利用氧化亞鐵硫桿菌，這種菌可以使硫酸根離子先還原成低價態(tài)，然后進一步被還原成單質(zhì)硫。

4 結(jié)語

綜上所述，微生物對礦區(qū)污染物的治理不論是土壤還是水體，都可歸結(jié)為物理方法和化學(xué)方法。物理方法實質(zhì)上是與金屬元素發(fā)生物理吸附作用，使元素沉降下來，而化學(xué)方法是依據(jù)微生物的某些代謝途徑而轉(zhuǎn)化成低毒物質(zhì)，雖然物理和化學(xué)方法能有效地治理重金屬污染，但也勢必會造成微生物對相應(yīng)重金屬的抗性產(chǎn)生，因此，微生物在礦區(qū)污染恢復(fù)中還有比較基礎(chǔ)的問題需要解決，其應(yīng)用范圍也比較狹窄，還需要進一步的研究和探索［3］。

［1］武 強，劉伏昌.礦山環(huán)境研究理論與實踐［M］.北京：地質(zhì)出版社，2005.

［2］王志宏，劉志斌，陳建平.黑岱溝露天煤礦土地復(fù)墾及生態(tài)重建規(guī)劃研究［J］.環(huán)保與安全，2003，1（19）：19～21.

［3］朱佳文.湘西花垣鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤生態(tài)修復(fù)研究［D］.長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.