重金屬礦山生態(tài)治理與環(huán)境修復(fù)技術(shù)進(jìn)展

晏聞博，柳 丹，彭丹莉，李 松，陳俊任，葉正錢，吳家森，王海龍

（浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省污染土壤生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 臨安 311300）

重金屬礦山生態(tài)治理與環(huán)境修復(fù)技術(shù)進(jìn)展

晏聞博，柳 丹，彭丹莉，李 松，陳俊任，葉正錢，吳家森，王海龍

（浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省污染土壤生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 臨安 311300）

在重金屬礦山長期開發(fā)過程中，由于長期忽視生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理，使礦山植被、景觀、土地、水體均遭受不同程度污染破壞。基于重金屬礦山治理目標(biāo)，采用文獻(xiàn)綜述的方式，通過對(duì)國內(nèi)外最新礦山重金屬污染生態(tài)治理技術(shù)的梳理，凝練出地質(zhì)地貌工程、植被修復(fù)、土壤基質(zhì)修復(fù)等3個(gè)大方向，并進(jìn)一步確定出7個(gè)技術(shù)大類和18種治理技術(shù)手段；同時(shí)，基于此基礎(chǔ)，提出重金屬礦山的生態(tài)環(huán)境治理，需要在治理開始階段、初步修復(fù)階段以及基本修復(fù)完成與后續(xù)等3個(gè)不同的階段中，分別針對(duì)性的采用礦山生態(tài)破壞及環(huán)境污染現(xiàn)狀的調(diào)查、修復(fù)技術(shù)應(yīng)用以及后續(xù)的維護(hù)管理及開發(fā)等技術(shù)管理手段。結(jié)論認(rèn)為，礦山重金屬污染生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理，需要針對(duì)其不同所處階段，建立相應(yīng)的修復(fù)模型，同時(shí)要通過可持續(xù)性的修復(fù)技術(shù)和生態(tài)維護(hù)平臺(tái)，加強(qiáng)其前期分析和后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和綜合利用的研究，從而達(dá)到重金屬礦山有效修復(fù)的目標(biāo)。圖2表1參63

生態(tài)學(xué)；重金屬；礦山；生態(tài)恢復(fù)；環(huán)境修復(fù)；綜述

礦產(chǎn)資源是人類生產(chǎn)和生活的基本源泉之一，但礦產(chǎn)資源的開發(fā)在對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起重要推動(dòng)作用的同時(shí)，也帶來了嚴(yán)峻的環(huán)境問題［1］。采礦造成的水土流失、土地壓占和毀損、次生地質(zhì)災(zāi)害、礦山廢水和重金屬污染等，影響面廣，范圍大，性質(zhì)嚴(yán)重［2］。礦區(qū)乃至礦業(yè)城市周邊土壤重金屬污染問題已成為環(huán)境污染的熱點(diǎn)問題之一［3－4］。礦山開采產(chǎn)生的廢石、選礦產(chǎn)生的尾礦和冶煉廢渣經(jīng)風(fēng)化淋濾等使有害元素轉(zhuǎn)移到土壤中，造成土壤質(zhì)量下降的同時(shí)污染農(nóng)作物，最后通過食物鏈進(jìn)入人體，危害人類健康［5］?；謴?fù)生態(tài)學(xué)理論認(rèn)為，依靠自然恢復(fù)或通過人工措施，采用適當(dāng)?shù)墓こ谭椒ê椭脖恢亟ǎ苫謴?fù)退化的生態(tài)系統(tǒng)［6］。在采礦廢棄地上植被的自然恢復(fù)是十分緩慢的，經(jīng)過20～30 a，木本植物的蓋度才能達(dá)到14%～35%［7］，50～100 a才能漸漸恢復(fù)，而土壤系統(tǒng)的恢復(fù)可能要持續(xù)100～1 000 a［8］。目前，部分礦區(qū)生態(tài)修復(fù)中大都依然使用傳統(tǒng)方法與技術(shù)模式，造成生態(tài)治理效果單一而不全面、效果緩慢而不可持續(xù)、經(jīng)濟(jì)投入大而生態(tài)效益低等問題。因此，本文主要對(duì)礦山生態(tài)污染環(huán)境問題進(jìn)行分析，對(duì)主要的生態(tài)環(huán)境治理修復(fù)技術(shù)進(jìn)行歸納，通過對(duì)生態(tài)治理技術(shù)與應(yīng)用的梳理，構(gòu)建一個(gè)完整的生態(tài)恢復(fù)體系，為礦山重金屬污染環(huán)境下的生態(tài)治理研究提供參考。

1 礦山開采的生態(tài)和環(huán)境污染問題

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國113 108座礦山中，采空區(qū)面積約為134.9萬hm2，占礦區(qū)面積的26%；采礦活動(dòng)占用或破壞的土地面積238.3萬hm2，占礦區(qū)面積的47%；采礦引發(fā)的礦山次生地質(zhì)災(zāi)害累計(jì)12 366起，造成直接經(jīng)濟(jì)損失166.3億元［9］。礦山開發(fā)造成的環(huán)境污染實(shí)質(zhì)是礦山資源開采對(duì)區(qū)域環(huán)境中水、空氣、土壤和噪聲的污染以及對(duì)生態(tài)產(chǎn)生的一系列問題（表1）。以浙江省為例：截至2008年底，礦產(chǎn)量達(dá)到4.4億t·a－1，礦山數(shù)量2 700多家，大部分是開采建筑石料和水泥灰?guī)r的山坡露天礦山［10］。同時(shí)有廢棄礦山近1萬個(gè)，亟待治理的有1 615個(gè)。例如浙江省諸暨市浬浦銅礦區(qū)周圍土壤中更是發(fā)現(xiàn)砷、銅、鋅、鎳、鉛等5種重金屬，同時(shí)存在明顯積累并嚴(yán)重污染周邊環(huán)境的現(xiàn)象［11］。

表1 礦山生態(tài)及環(huán)境污染問題Table 1 Ecological and environmental problems in mine pollution

金屬礦山開發(fā)主要包括對(duì)自然景觀、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境等的影響和破壞。金屬礦山的露天開采直接破壞地表土層和植被，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響非常直觀，主要表現(xiàn)在占用林地、農(nóng)田，掩埋地面植被，造成水土流失；地下開采對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響相對(duì)較小，但廢石堆場(chǎng)、礦石堆場(chǎng)、運(yùn)輸?shù)缆返纫矊⒄加昧值睾娃r(nóng)田［12］。例如，浙江省遂昌金礦在3.6 km2的礦區(qū)范圍內(nèi)，地表分布有廢石渣場(chǎng)10多處，尾礦庫4個(gè)，采石場(chǎng)和其他廢棄工業(yè)場(chǎng)地多處，還有大量未經(jīng)治理的酸性廢石堆，這些廢棄的廢石堆和礦坑經(jīng)多年的雨水淋濾產(chǎn)生大量酸性重金屬廢水［13］?；洷贝髮毶降牡V山開發(fā)引起重金屬暴露于地表環(huán)境，致使11 000人受到嚴(yán)重的礦山污染威脅［14］。

2 礦山生態(tài)治理技術(shù)類型分析

中國歷來重視礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)工作的研究，在礦山生態(tài)環(huán)境的各個(gè)方向修復(fù)領(lǐng)域都有一定的經(jīng)驗(yàn)成果。通過對(duì)國內(nèi)外的研究進(jìn)行梳理，發(fā)現(xiàn)恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境的治理技術(shù)主要有3個(gè)方面（圖1）。

2.1 地質(zhì)地貌工程保護(hù)修復(fù)技術(shù)

2.1.1 地質(zhì)修復(fù)技術(shù) ①回填整平技術(shù)：在地質(zhì)修復(fù)中，回填整平技術(shù)最為常見。趙愛軍等［15］在三江源區(qū)礦山復(fù)坑平整中利用大型宣推土機(jī)進(jìn)行回填整平，使得采區(qū)內(nèi)不再有大的坡度和溝坎。周惠榮等［16］針對(duì)滇池流域采礦廢棄地特點(diǎn)，采取削坡、護(hù)坡、場(chǎng)地整治等工程措施以維持地表基底穩(wěn)定；唐偉等［17］通過復(fù)坑整平將裸地整理成具有極小平緩坡度的平整地面，使礦區(qū)的較大的坡度和溝坎減少或消失。②坡面加固排危技術(shù)：礦山造成的坡面及裸露地表的狀態(tài)極不穩(wěn)定，需要通過坡面加固排危技術(shù)處理緩解地質(zhì)隱患穩(wěn)定地質(zhì)環(huán)境。張洪生等［18］在太行山區(qū)礦區(qū)修復(fù)中將礦區(qū)劃分為若干區(qū)段，利用大型鏟運(yùn)機(jī)將剝離的條帶巖石和表土 “剝皮式”分開鏟裝，在復(fù)墾條帶分別按順序 “鋪灑式”排放沿等高線平整礦區(qū)剝離物堆放場(chǎng)及邊坡土地，改造成環(huán)形寬條帶水平梯田或梯田綠化帶。③土方疏通技術(shù)：土方疏通是根據(jù)地質(zhì)破壞的具體狀況，在土方作業(yè)盡可能小的情況下，進(jìn)行場(chǎng)地疏通恢復(fù)。苑鑫等［19］在對(duì)古交市采煤區(qū)的生態(tài)修復(fù)中對(duì)塌陷地的緩坡地段進(jìn)行地質(zhì)修復(fù)，通過開挖溝渠形成有效的水利系統(tǒng)達(dá)到將塌陷地復(fù)墾成良田的目的，同時(shí)將無污染或污染可以經(jīng)濟(jì)有效防治的充填物充填塌陷地。

圖1 礦山生態(tài)治理修復(fù)技術(shù)Figure 1 Repair technology of mine ecological governance

2.1.2 地貌修復(fù)技術(shù) 在礦山污染環(huán)境下除了對(duì)地質(zhì)地形的修復(fù)治理，進(jìn)一步的地貌地表環(huán)境治理尤為關(guān)鍵，地貌基本特征的恢復(fù)決定了生態(tài)修復(fù)中動(dòng)植物等生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的基礎(chǔ)［20］。地貌修復(fù)技術(shù)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，如漿砌片石骨架、土工網(wǎng)、土工格室等手段，已在中國各地的廢舊礦山和垃圾填埋場(chǎng)治理中廣泛采用。①物理工程技術(shù)：有漿砌片石骨架、鋼筋混凝土框架、預(yù)應(yīng)力錨索地梁等技術(shù)。李健等［21］在妙峰山鎮(zhèn)楊嶺廢棄礦山生態(tài)恢復(fù)中采用鋪砌護(hù)坡連鎖磚整治坡面。在削坡整理的基礎(chǔ)上，鋪設(shè)了10萬余孔護(hù)坡連鎖磚，利用連鎖磚的六邊形結(jié)構(gòu)形成相互咬合的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，再用鋼質(zhì)鉚桿縱向間隔10 m橫向連續(xù)釘制鋼性支撐，有效地促進(jìn)了長坡面的穩(wěn)定性，固土護(hù)坡、涵養(yǎng)水源。②生物裝置技術(shù)：應(yīng)用最為廣泛的是植生卷鋪蓋法、噴混植生、客土噴播技術(shù)等。其中植生卷鋪蓋法主要適用于較緩的低矮的需要迅速得到防護(hù)或綠化的土質(zhì)邊坡。在福州市的廢棄礦山地貌治理中［22］，針對(duì)實(shí)際情況，采用植藤和生命力強(qiáng)的草類等方法，并在基部栽植巨尾桉Eucalyptus grandis×E.urophylla等速生樹木作為屏障，結(jié)合實(shí)際采取有利于植物生產(chǎn)的輔助工程措施，如砌護(hù)坡、排水溝、回填客土等進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，較好地完成了治理工程、施工和植樹綠化工作。③人工裝置技術(shù)：利用人工裝置幫助地貌條件的穩(wěn)定。如掛三維網(wǎng)植草適用于較緩的土質(zhì)及部分沙石土邊坡,可使坡面的基質(zhì)更加穩(wěn)固。在江蘇省宜興市林場(chǎng)廢棄礦中采用掛網(wǎng)客土噴播復(fù)綠［23］，將削坡降坡及清坡施工結(jié)束后，在露采坡面上進(jìn)行掛網(wǎng)客土噴播復(fù)綠施工。在穩(wěn)定坡面防止水土流失的同時(shí)，為坡面的地貌植被恢復(fù)提供了條件。同時(shí)，在實(shí)際技術(shù)應(yīng)用中，人工裝置技術(shù)與工程技術(shù)以及生物技術(shù)經(jīng)常搭配使用。例如陳芳孝等［24］在龍鳳嶺廢棄采石場(chǎng)治理模式中對(duì)開采巖質(zhì)坡面采用了簡易植被恢復(fù)基材噴附、掛雙向格柵＋植被恢復(fù)基材噴附＋生態(tài)植被毯、生態(tài)植被袋生態(tài)防護(hù)、巖面容器苗垂直綠化等技術(shù)進(jìn)行植被恢復(fù)。

2.2 生態(tài)植被恢復(fù)技術(shù)

2.2.1 植物配置養(yǎng)護(hù)技術(shù) ①物種選擇與種群配置：在植物的搭配設(shè)置上，主要從生態(tài)性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性等方面考慮，例如在云南省大紅山礦區(qū)植被恢復(fù)的過程中［25］，考慮到植被恢復(fù)后將移交地方管理，植被配置首先以植被快速恢復(fù)為主，結(jié)合附近農(nóng)村林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，采用喬灌結(jié)合、竹灌結(jié)合，選用芒果樹Mangifera indica與三葉豆Campylotropis rockii混植、竹子Bambusoideae與車桑子Dodonaea viscosa混植2種配置方式布局在大面積的平地或平緩地；榕樹Ficus microcarpa，構(gòu)樹Broussonetia papyrifera等或榕樹、鳳凰樹Delonix regia與車桑子、三葉豆混植2種配置方式布局在坡地、臺(tái)面、陡坡地、零碎地塊。在浙江省礦山坡面植被森林化過程成中發(fā)現(xiàn)，礦山邊坡植被森林化構(gòu)建的物種配置宜以美麗胡枝子Lespedeza bicolor為優(yōu)勢(shì)樹種，同時(shí)伴生映山紅Rhododendron simsii，野桐Mallotus japonicus var.floccosus等樹種［26］。②植物養(yǎng)護(hù)：在不同自然條件下植物的養(yǎng)護(hù)技術(shù)也需要具有更強(qiáng)的應(yīng)用性。例如在北京，大部分礦區(qū)自然條件差，水資源缺乏，植物措施成活率、保存率低，給生態(tài)環(huán)境建設(shè)增大了難度。因此，在生態(tài)植被恢復(fù)工程中，必須考慮耐旱性水土保持林栽植技術(shù)，在春季、雨季通過綜合運(yùn)用集水技術(shù)、保水劑、地膜或植物材料覆蓋技術(shù)、營養(yǎng)袋容器苗技術(shù)、生根粉處理技術(shù)等進(jìn)行生態(tài)植被恢復(fù)［24］。在三江源區(qū)的治多縣松莫茸砂金礦區(qū)，采用播種當(dāng)年追施磷酸二銨或尿素225~300 kg·hm－2，不采種，不刈割，不放牧，次年可采種并刈割1次，效果是在播種第3年其覆蓋度可達(dá)到70%以上［15］。因此，在植物的配置與養(yǎng)護(hù)管中，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合，利用有利的技術(shù)維護(hù)搭配植物群的建立和恢復(fù)。

2.2.2 植被營造技術(shù) ①噴播：是生產(chǎn)上最經(jīng)濟(jì)的造林方法，在噴播草種的同時(shí)，夾雜木本種子一起噴播在具有植生基質(zhì)附著的邊坡上［27］。例如：浙江省海寧縣鼠尾山露采廢棄礦山利用噴播技術(shù)，在第1年植物種類都是由人工噴播的物種組成，即美麗胡枝子Lespedeza Formosa，紫穗槐Amorpha fruticosa，馬棘Indigofera pseudotinctoria，高羊茅Festuca elata，狗牙根Cynodondactylon，紫花苜蓿Medicago sativa和白三葉Trifolium repens等［28］。在舟山的礦山坡地利用噴播技術(shù)使得高羊茅、紫穗槐、紫花苜蓿等分布較均勻且對(duì)各種坡面的適應(yīng)性良好［29］。②魚鱗坑、圍堰栽植：利用邊坡特殊的有利微地形特點(diǎn)，采用挖魚鱗坑或圍堰砌筑或用植生袋疊置燕窩狀栽植槽，然后在坑內(nèi)或槽內(nèi)栽植目的樹種進(jìn)行礦山邊坡森林化構(gòu)建的點(diǎn)綴式營造。海寧縣鼠尾山露采廢棄礦山邊坡采用植生袋圍堰造坑植樹等植被修復(fù)技術(shù)，已形成喬木蓋度31%，灌木蓋度52%，草本蓋度59%的喬木、灌木和草本復(fù)合的森林植物群落［28］。③容器苗栽植：在種子由于發(fā)芽遲緩或生化他感影響而不適宜直播的情況下，可利用容器苗栽植。試驗(yàn)證明，采用容器苗造林，具有緩苗快、成活率高的顯著特點(diǎn)。王蓉麗等［30］在浙江省金華地區(qū)礦山的修復(fù)研究中選用特制的木箱、塑料花柱、玻璃鋼花盆或用磚石砌成一定大小的花盆，基質(zhì)苗選用傘房決明Cassia corymbosa，夾竹桃Nerium indicum，紫穗槐Amorpha fruticosa，多花木蘭Indigofera amblyatha，刺槐Robinia pseudoacacia等喬、灌木樹種等進(jìn)行容器苗栽植?？梢姡芯可a(chǎn)適合礦山邊坡專用的容器苗是今后礦山邊坡植被森林化構(gòu)建的一種行之有效的方法，可以彌補(bǔ)噴播的不足［26］。

2.3 土壤基質(zhì)修復(fù)技術(shù)

2.3.1 物理修復(fù)技術(shù) ①客土換土技術(shù)：主要針對(duì)立地條件極差，土層極薄甚至沒有土層的廢棄礦山。例如在北京的礦山治理中［7］，從建筑工地購買其挖出的基土，運(yùn)送到項(xiàng)目區(qū)在滿足條件的區(qū)域覆土60~ 80 cm。購買菌劑添加到土壤中，調(diào)節(jié)土壤微生物生存環(huán)境促進(jìn)其生長以改良土壤理化性質(zhì)加速植物生長，這樣有利于快速改良土壤基質(zhì)，提供適宜植物生長的環(huán)境條件，但缺點(diǎn)是客土源難以保障、成本較高。②隔離法技術(shù)：物理修復(fù)中的隔離法主要使用各種防滲材料如水泥、黏土、石板塑料板等，把污染土壤就地與未污染土壤或水體分開，以減少或阻止污染物擴(kuò)散到其他土壤或水體。常用的有振動(dòng)束泥漿墻、平板墻、薄膜墻等［31］。該法常應(yīng)用于污染嚴(yán)重并易于擴(kuò)散且污染物又可在一段時(shí)間后分解的情況，使用范圍較為有限。為減少地表水下滲，還可在污染土壤上覆蓋一層合成膜或在污染土壤下面鋪一層水泥和石塊混合層［32］。

2.3.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù) ①固化修復(fù)技術(shù)：土壤固化通常用于重金屬和放射性物質(zhì)污染土壤的無害化處理，將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解，遷移能力或毒性變小的狀態(tài)和形式。朱佳文等［33］在對(duì)湘西花垣鉛鋅尾礦砂中鎘、鉛、鋅使用石灰和磷酸一銨等鈍化劑后，發(fā)現(xiàn)對(duì)鎘、鉛、鋅的移動(dòng)性和生物有效性有明顯的影響和固化效果。同時(shí)有研究表明，向土壤中加入不同形式的磷改良劑，能有效地將土壤中的鉛從非殘?jiān)鼞B(tài)轉(zhuǎn)化成為殘?jiān)鼞B(tài)的形式存在，從而降低土壤中鉛的移動(dòng)性與生物有效性［34］。②淋洗修復(fù)技術(shù)：化學(xué)淋洗技術(shù)修復(fù)污染土壤是通過解吸附、反絡(luò)合及溶解作用，使重金屬從固相的土壤轉(zhuǎn)移到液相淋洗液中，淋洗液進(jìn)行循環(huán)利用或處理，重金屬回收或處置［35］。黃細(xì)花等［36］研究發(fā)現(xiàn)可以利用P&T技術(shù)處理污染淋出液，在深層土壤添加固定劑、能有效固定從耕作層淋下來的重金屬，且被固定的重金屬很少被后期的降水等再淋洗出來，能很好地控制對(duì)地下水的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。常用的土壤重金屬苯取劑有鰲介試劑和無機(jī)酸、有機(jī)酸等［37］。例如，許超等［38］選用粵北大寶山礦區(qū)下游受酸性礦山廢水污染的土壤為供試樣品，采用0.05 mol·L－1的檸檬酸對(duì)污染土壤中重金屬進(jìn)行淋洗動(dòng)力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)檸檬酸適合用于受酸性礦山廢水污染的中等污染程度土壤中重金屬的淋洗去除。朱光旭等［39］在云南省個(gè)舊古山選礦廠尾砂庫的研究發(fā)現(xiàn)，基于綜合毒性消減指數(shù)和經(jīng)濟(jì)成本，選擇在1∶6土水比2次淋洗3 h的技術(shù)條件下0.10 mol·L－1的乙二胺四乙酸（EDTA）是適合的高效淋洗劑；許超等［40］利用EDTA對(duì)礦山的重金屬污染土壤進(jìn)行淋洗研究，發(fā)現(xiàn)EDTA能有效從土壤中淋洗出鉛、鋅、銅和鎘等重金屬離子。

2.3.3 生物修復(fù)技術(shù) ①植物穩(wěn)定技術(shù)：礦山廢棄地尾礦的采空區(qū)、剝離表土堆放地分布相對(duì)比較集中，各個(gè)區(qū)域土壤的肥力以及重金屬的含量存在明顯的差異，植物吸收轉(zhuǎn)移的量相對(duì)有限，針對(duì)植物提取技術(shù)的不足，選擇耐性植物盡快恢復(fù)植被，通過植物穩(wěn)定技術(shù)則相對(duì)簡單而且容易實(shí)現(xiàn)，一方面可以減少水土流失，另一方面可以降低重金屬的遷移擴(kuò)散［41］。劉茜等［42］對(duì)湖南省湘潭錳礦業(yè)廢棄地土壤上的自然定居植物研究發(fā)現(xiàn)商陸Phytolacca acinosa，燈心草 Juncus effusus，土荊芥 Chenopodium ambrosioides，狗牙根Cynodon dactylon，野茼蒿Crassocephalum crepidioides，一年蓬Erigeron annuus等草本植物對(duì)重金屬的穩(wěn)定吸收有很好的作用。王學(xué)禮等［43］在福建三明典型金屬礦區(qū)受到重金屬污染土壤中，發(fā)現(xiàn)筆管草Equisetum ramosissimum，一年蓬和五節(jié)芒Miscanthus floridulus等對(duì)重金屬具有較大的地上部富集量穩(wěn)定作用，對(duì)修復(fù)鉛、鎘污染的土壤具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。烏蕨Stenoloma chusanum，千金子E-uphorbia lathyris，二歧飄拂草 Fimbristylis dichotoma，柔枝莠竹 Microstegium vimineum，短葉水蜈蚣Kyllinga brevifolia等適用于污染程度較高且植物萃取技術(shù)難實(shí)施的礦業(yè)廢棄地的穩(wěn)定控制。同時(shí)，田勝尼［44］通過與鵝冠草Roegneria kamoji的比較，認(rèn)為香根草Vetiveria zizanioides無論是對(duì)銅、鉛、鋅單一污染還是復(fù)合污染都有較好的對(duì)土壤基質(zhì)的修復(fù)功能。②微生物修復(fù)技術(shù)：主要通過微生物對(duì)重金屬的溶解、轉(zhuǎn)化與固定來實(shí)現(xiàn)修復(fù)。如Chanmugathas等［45］發(fā)現(xiàn)土壤微生物能夠利用有效的營養(yǎng)和能源，在土壤濾瀝過程中通過分泌有機(jī)酸絡(luò)合并溶解土壤中的重金屬。張一修等［46］研究認(rèn)為運(yùn)用基因工程培育具有積累重金屬、降毒能力及加速植被吸收重金屬的微生物研究是土壤環(huán)境治理的關(guān)鍵手段之一。③動(dòng)物修復(fù)技術(shù)：是在污染土壤中生長、繁殖、穿插等活動(dòng)過程中對(duì)污染物進(jìn)行破碎、分解、消化和富集作用，從而使污染物降低或消除的一種生物修復(fù)技術(shù)。鄧?yán)^福等［47］發(fā)現(xiàn)土壤中的蚯蚓Pheretima和蜘蛛對(duì)重金屬元素有很強(qiáng)的富集能力，其體內(nèi)鎘、鉛、鋅與土壤中相應(yīng)元素含量呈明顯的正相關(guān)。張成梁等［48］在研究美國新墨西哥州西北部Farminton的LaPlata煤礦生態(tài)修復(fù)時(shí)發(fā)現(xiàn)在生態(tài)相對(duì)穩(wěn)定的土壤中加入腐生波豆蟲Bodo putrinus，蚯蚓等土壤動(dòng)物有利于土壤的生態(tài)恢復(fù)。

3 礦山重金屬污染生態(tài)治理技術(shù)流程構(gòu)建與評(píng)估研究

3.1 生態(tài)治理技術(shù)流程構(gòu)建

在礦山生態(tài)恢復(fù)過程中加入人為因素的干擾以加快其演替的過程，可以大大加速植被系統(tǒng)的建立以至于最后到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)這一系統(tǒng)的自我維系從而進(jìn)入良好的發(fā)展階段［49］。因此，在已經(jīng)被人為破壞污染的礦山土壤生態(tài)環(huán)境中除了利用合適的修復(fù)技術(shù)，合理科學(xué)的礦山土壤重金屬污染生態(tài)修復(fù)理論分析構(gòu)建與評(píng)價(jià)也極其重要。生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)框架的構(gòu)建主要利用3個(gè)技術(shù)階段配合3種礦山生態(tài)治理狀態(tài)的協(xié)同綜合治理，3個(gè)階段的生態(tài)環(huán)境治理狀態(tài)包括治理開始階段、初步修復(fù)階段以及基本修復(fù)完成與后續(xù)階段。針對(duì)的3個(gè)技術(shù)階段是礦山生態(tài)破壞及環(huán)境污染現(xiàn)狀的調(diào)查、使用具體修復(fù)技術(shù)以及后續(xù)的維護(hù)管理及開發(fā)等（圖2）。

在礦山重金屬污染生態(tài)治理中主要技術(shù)包括：管理技術(shù)、宏觀規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)、工程綠化修復(fù)技術(shù)、土壤修復(fù)技術(shù)、監(jiān)管、預(yù)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)等。其中①監(jiān)管、預(yù)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)是通過對(duì)礦山污染環(huán)境動(dòng)態(tài)的污染檢測(cè)和監(jiān)管，對(duì)它們進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，監(jiān)控污染程度、范圍以及其規(guī)律分布［50］，為礦山污染的生態(tài)治理技術(shù)提供數(shù)據(jù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定依據(jù)。②宏觀規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)要求，對(duì)于任何工程都要有前期細(xì)致的規(guī)劃設(shè)計(jì)，應(yīng)在詳細(xì)的調(diào)查、測(cè)量的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代的地理信息電腦技術(shù)，進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)［51］。③管理技術(shù)是對(duì)受污染的環(huán)境資源進(jìn)行科學(xué)管理，建立健全的礦山環(huán)境保護(hù)管理體系與環(huán)境保護(hù)監(jiān)督制度，同時(shí)要有規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程實(shí)施及修復(fù)改善后的宏觀管理以及礦山整個(gè)生命周期的環(huán)境修復(fù)管理［31］。

3.2 評(píng)估方法

3.2.1 傳統(tǒng)土壤統(tǒng)計(jì)方法 傳統(tǒng)土壤統(tǒng)計(jì)常常采用Fisher［52］創(chuàng)立的經(jīng)典統(tǒng)計(jì)方法。其統(tǒng)計(jì)原理是假設(shè)研究變量為純隨機(jī)變量，樣本之間是完全獨(dú)立且服從己知概率分布。其統(tǒng)計(jì)方法是按質(zhì)地將土壤在平面上劃分為若干均一區(qū)域，在深度上劃分為不同土層，通過計(jì)算土壤樣本數(shù)據(jù)的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、方差、變異系數(shù)以及進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，來描述土壤特性的空間變異［53］。該方法可以在樣本小、材料多樣和環(huán)境多變等條件下獲取最多的信息，被大量的土壤工作者所采用［54］。隨著對(duì)土壤特性研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)土壤性質(zhì)的變化并非完全隨機(jī)，而是在特定時(shí)空區(qū)域內(nèi)彼此相關(guān)，普遍具有空間自相關(guān)特點(diǎn)［55－56］。

圖2 重金屬礦山生態(tài)修復(fù)治理體系構(gòu)建技術(shù)框架Figure 2 Framework construction of heavy metal mine ecological restoration system

3.2.2 土壤空間分布研究方法 ①空間自相關(guān)（spatial autocorrelation）是區(qū)域化變量的基本屬性之一。空間自相關(guān)分析是對(duì)某一地理變量空間分布相鄰位置間的相關(guān)性進(jìn)行檢驗(yàn)的一種統(tǒng)計(jì)方法。它通過檢側(cè)一個(gè)位置上的變異是否依賴于鄰近位置的變異，來判斷該變異是否存在空間自相關(guān)性，即是否存在空間結(jié)構(gòu)。空間自相關(guān)分析作為一種多尺度分析方法，可以用來反映空間鄰近區(qū)域某一變量屬性值的相似程度和空間分布的聚集特征?？臻g自相關(guān)分析包括全程空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)2個(gè)部分［57］。全程空間自相關(guān)分析用來研究整個(gè)范圍內(nèi)指定屬性是否具有自相關(guān)性。局部空間自相關(guān)則用來分析在特定局部地點(diǎn)指定屬性是否具有自相關(guān)性?？臻g自相關(guān)分析的結(jié)果可用來解釋和尋找存在的空間聚集性或 “焦點(diǎn)”。這種分析所需要的空間數(shù)據(jù)類型是點(diǎn)或面數(shù)據(jù)，分析對(duì)象是具有點(diǎn)面分布特征的特定屬性。具有正相關(guān)屬性，其相鄰位置與當(dāng)前位置的值具有較高一致性。常用的定量指標(biāo)主要有Moran’s I系數(shù)，Geray’s I系數(shù)，以及G統(tǒng)計(jì)量［58］。②分形理論（fractal theory）是在20世紀(jì)70年代由數(shù)學(xué)家Mandelbrot首次提出的，后被廣泛應(yīng)用到自然生態(tài)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，并進(jìn)一步被應(yīng)用到土壤、地質(zhì)等其他領(lǐng)域。所謂分形，是指在形態(tài)或結(jié)構(gòu)上存在著相似性幾何現(xiàn)象，分形現(xiàn)象的科學(xué)稱為分形幾何學(xué)［59］。土壤屬性數(shù)據(jù)一般具有空間自相關(guān)性，點(diǎn)對(duì)間距離越近，元素含量的差異就越小，反之亦然。當(dāng)距離達(dá)到一定程度后，空間自相關(guān)性消失，其差異趨于穩(wěn)定，不再隨距離變化而變化，變異函數(shù)隨距離穩(wěn)定增長的范圍正是自相關(guān)的范圍，這種自相關(guān)是由在各種尺度上分形結(jié)構(gòu)的自相似性所產(chǎn)生的，該范圍又反映了分形存在的尺度。所以，地統(tǒng)計(jì)中變程就是分形存在的范圍，反映出這兩種空間結(jié)構(gòu)研究方法間的內(nèi)在聯(lián)系。由于土壤是一個(gè)不均勻的復(fù)合體，它與氣候、水文、農(nóng)田灌排等諸多因素相互作用，往往導(dǎo)致土壤特性參數(shù)值在空間上呈現(xiàn)出不規(guī)則性和隨機(jī)性，這種情形適于用分?jǐn)?shù)維布朗運(yùn)動(dòng)或隨機(jī)分形來量度［60］。③Journel和Huijbregts［61］認(rèn)為，地統(tǒng)計(jì)學(xué)是指對(duì)自然現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)學(xué)研究，這些自然現(xiàn)象一個(gè)最明顯的特征就是研究變量的實(shí)測(cè)值是空間分布并且相關(guān)。地統(tǒng)計(jì)學(xué)通過假設(shè)相鄰數(shù)據(jù)空間相關(guān)，并假定表達(dá)這種相關(guān)程度的關(guān)系可以用一個(gè)函數(shù)來進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，從而對(duì)這些變量的空間關(guān)系進(jìn)行研究。地統(tǒng)計(jì)學(xué)具有確認(rèn)數(shù)據(jù)間空間關(guān)系的能力，由于它能定量描述這種空間關(guān)系，因此可以解決一些問題，例如對(duì)未采樣點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)［62］。國內(nèi)的一些地統(tǒng)計(jì)工作者認(rèn)為［63］： “地統(tǒng)計(jì)學(xué)是以區(qū)域化理論為依據(jù)，以變異函數(shù)為主要工具，研究那些在空間分布上既有隨機(jī)性又有結(jié)構(gòu)性，或空間相關(guān)性和依賴性的自然現(xiàn)象的一門科學(xué)?！逼渲兄饕獣?huì)用到區(qū)域化變量、半方差函數(shù)、克里格插值等。

3.2.3 重金屬土壤環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法 析取克里格法：進(jìn)一步的研究土壤重金屬的污染狀況，采用析取克里格法對(duì)已有污染超標(biāo)的元素進(jìn)行污染概率分析。概率克里格是一種風(fēng)險(xiǎn)估值方法，可在一定風(fēng)險(xiǎn)條件下給出未知點(diǎn)可能達(dá)到某一水平值的概率及空間分布。采用概率克里格，能直觀地反映出研究區(qū)內(nèi)受重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)性程度，在環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面具有較好的應(yīng)用前景。潛在生態(tài)危害指數(shù)法：Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法作為國際上土壤（沉積物）重金屬研究的常用方法之一，它結(jié)合環(huán)境化學(xué)、生物毒理學(xué)、生態(tài)學(xué)等方面內(nèi)容，以定量的方法劃分出重金屬潛在危害程度，是目前此類研究中應(yīng)用較為廣泛的一種。

4 展望

礦山重金屬污染生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理作為一個(gè)現(xiàn)實(shí)而緊迫的問題，其修復(fù)方法手段的研究與生態(tài)治理評(píng)價(jià)構(gòu)建的研究領(lǐng)域依然有很大的發(fā)展空間和領(lǐng)域，其中有很多創(chuàng)新的研究方向值得擴(kuò)展。

在不同礦山的修復(fù)中，應(yīng)建立不同的修復(fù)手段從而達(dá)到最佳修復(fù)效果，因此，需要在對(duì)污染環(huán)境的前期勘察與分析中使用更加有效的技術(shù)手段方法，評(píng)估中利用傳統(tǒng)土壤統(tǒng)計(jì)方法、空間分布方法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估手段等不同專業(yè)知識(shí)，為生態(tài)修復(fù)提供更加科學(xué)的前期分析參考。

在礦山重金屬污染環(huán)境治理的工程技術(shù)正在向?qū)嵱没⒔M合化、多功能化等方向發(fā)展，同時(shí)修復(fù)技術(shù)的開發(fā)原則也越來越生態(tài)化，盡量采用自然生態(tài)手段進(jìn)行修復(fù)治理。

污染土壤的生態(tài)修復(fù)并非單一的土壤修復(fù)，而是根據(jù)礦山生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，構(gòu)建土壤生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)。利用現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，結(jié)合地理信息技術(shù)構(gòu)建科學(xué)評(píng)價(jià)體系與景觀生態(tài)規(guī)劃方案成為完善有效的修復(fù)平臺(tái)。

在生態(tài)修復(fù)后的維護(hù)與處理中，可持續(xù)性的修復(fù)技術(shù)和生態(tài)維護(hù)成為重點(diǎn)，通過植物修復(fù)的重金屬污染土壤，其中修復(fù)重金屬后的植物處理主要是借鑒廢棄物的處置方法，較少有針對(duì)修復(fù)植物特性的處理技術(shù)，還需更系統(tǒng)、深入地開展植物回收的技術(shù)原理研究，從而進(jìn)一步避免二次污染的產(chǎn)生。

［1］ 張雷.中國礦產(chǎn)資源持續(xù)開發(fā)與區(qū)域開發(fā)戰(zhàn)略調(diào)整［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2002，17（2）：162-167.

ZHANG Lei.Mineral sustainable supply and its spatial reorganization in China［J］.J Nat Resour,2002,17（2）:162－167.

［2］ 鄒長新，沈渭?jí)郏瑒l(fā)民.礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系初探［J］.中國礦業(yè)，2011，20（8）：56－59.

ZOU Changxin,SHEN Weishou,LIU Famin.Preliminary research on evaluation index system of mine ecological environment quality［J］.China Min Mag,2011,20（8）:56－59.

［3］ NATARAJAN K A,SUBRAMANIAN S,BRAUN J.Environmental impact of metal mining— biotechnological aspects of water pollution and remediation—an Indian experience［J］.J Geochem Explor,2006,88（1/3）:45－48.

［4］ LIM T T,CHUI P C,GOH K H.Process evaluation for optimization of EDTA use and recovery for heavy metal removal from a contaminated soil［J］.Chemosphere,2005,58（8）:1031－1040.

［5］ 張溪，周愛國，甘義群，等.金屬礦山土壤重金屬污染生物修復(fù)研究進(jìn)展［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010,33（3）：106－112.

ZHANG Xi,ZHOU Aiguo,GAN Yiqun,et al.Advances in bioremediation technologies of contaminated soils by heavy metal in metallic mines［J］.Environ Sci&Technol,2010,33（3）:106－112.

［6］ 王英輝，陳學(xué)軍.金屬礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)［J］.金屬礦山，2007（6）：4－7.

WANG Yinghui,CHEN Xuejun.Ecological restoration technology for metal mine wastland［J］.Metal Mine,2007（6）: 4－7.

［7］ 沈維明，張星輝.淺談北京市廢棄礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)與措施［J］.水利水電技術(shù)，2011，42（1）：24－26.

SHEN Weiming,ZHANG Xinghui.Discussion on technologies and measures for ecorestoration of abandoned mines in Beijing［J］.Water Resour Hydropower Eng,2011,42（1）:24－26.

［8］ 張文波，孫楠，李洪遠(yuǎn).多層次生態(tài)修復(fù)實(shí)踐模式及其理論探討［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2009，24（11）：2014－2034.

ZHANG Wenbo,SUN Nan,LI Hongyuan.Application and theory of models of multi-approach ecological restoration［J］.J Nat Resour,2009,24（11）:2014－2034.

［9］ 林龐錕.礦山污染及環(huán)境破壞問題的思考［J］.中國資源綜合利用，2011，29（1）：58－59.

LIN Pangkun.Thinking of mine pollution and environmental damage［J］.China Resour Comprehens Util,2011,29（1）：58－59.

［10］ 邱郁雙，錢俊鋒，柯朝暉.浙江省露天開采礦山土地資源開發(fā)利用初探［J］.科技通報(bào)，2012，28（3）：148－153.

QIU Yueshuang,QIAN Junfeng,KE Zhaohui.Opening mine exploitation and utilization of land resources in Zhejiang Province［J］.Bull Sci Technol,28（3）:148－153.

［11］ 孫華,毛小軍.諸暨浬浦銅礦區(qū)土壤重金屬空間變異分析［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2008,27（6）：2178－2182.

SUN Hua,MAO Xiaojun.The heavy metal’s spatial variation of Zhuji Lipu copper mining area［J］.J Agro-Environ Sci,2008,27（6）:2178－2182.

［12］ 束文圣，張志權(quán)，藍(lán)崇鈺.中國礦業(yè)廢棄地的復(fù)墾對(duì)策研究（Ⅰ）［J］.生態(tài)科學(xué)，2000，19（2）： 24－29.

SU Wensheng,ZHANG Zhiquan,LAN Chongyu.Strategies for restoration of mining wastelands in China（Ⅰ）［J］. Ecol Sci,2000,19（2）:24－29.

［13］ 齊巖辛，鄒霞.浙江遂昌局下古代銀礦遺址特征及綜合保護(hù)［J］.科技通報(bào)，2011，27（3）：352－358.

QI Yanxin,ZOU Xia.Characteristic and comprehensive protection of the Juxia ancient silver site in Suichang County，Zhejiang Province［J］.Bull Sci Technol,2011,27（3）:352－358.

［14］ 周永章，付善明，張澄博，等.華南地區(qū)含硫化物金屬礦山生態(tài)環(huán)境中的重金屬元素地球化學(xué)遷移模型：重點(diǎn)對(duì)粵北大寶山鐵銅多金屬礦山的觀察［J］.地學(xué)前緣，2008,15（5）：248－255.

ZHOU Yongzhang,FU Shanming,ZHANG Chengbo,et al.Geochemical migration model of heavy metallic elements in eco-environ-mental system of sulfide-bearing metallic mines in South China—with specific discussion on Dabaoshan Fe-Cu-polymetallic mine,Guangdong Province［J］.Earth Sci Front,2008,15（5）:248－255.

［15］ 趙愛軍，高忠詠，馬建青，等.人工生態(tài)恢復(fù)技術(shù)在三江源區(qū)礦山環(huán)境治理工作中的應(yīng)用［J］.青海環(huán)境，2009，19（2）：58－60.

ZHAO Aijun,GAO Zhongyong,MA Jianqing,et al.Application of technology in environmental governance of Sanjiang source region of mine in the artificial ecological restoration［J］.J Qinghai Environ,2009,19（2）:58－60.

［16］ 周惠榮.滇池流域采礦廢棄地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)［J］.林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2012，37（1）：72－77.

ZHOU Huirong.Ecological restoration techniques for mining wasteland in Dianchi Basin［J］.For Inv Plan,2012,37（1）:72－77.

［17］ 唐偉，韓菲.我國礦山廢棄地受損生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)探討：以唐山石灰石礦為例［J］.綠色科技，2013（8）：199－200.

TANG Wei,HAN Fei.Application of 454 high:throughput sequencing method in soil microorganism［J］.J Green Sci Technol,2013（8）:199－200.

［18］ 張洪生，劉金銅，劉慧濤，等.河北省太行山區(qū)石灰石礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題與生態(tài)復(fù)墾工程技術(shù)分析［J］.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009,25（3）：236－239.

ZHANG Hongsheng,LIU Jintong,LIU Huitao,et al.The analysis of environmental problems and ecological reclamation engineering in the limestone region in Taihang Mountain in Hebei［J］.Chin Agric Sci Bull,2009,25（3）:236－239.

［19］ 苑鑫，劉育萍.采煤影響區(qū)生態(tài)恢復(fù)技術(shù)路線研究：以古交市為例［J］.中國人口·資源與環(huán)境,2010，20（3）: 146－149.

YUAN Xin,LIU Yuping.Technological rout of ecological restoration in the caol-mining effected area taking Gujiao as an example［J］.China Popul Resour Environ,2010,20（3）:146－149.

［20］ 劉剛.礦山自然生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)與治理方案［J］.西部探礦工程，2009（6）：122－126.

LIU Gang.The mine ecological environment control technology and management program［J］.West China Expl Eng, 2009（6）:122－126.

［21］ 李建.妙峰山鎮(zhèn)楊嶺廢棄礦山生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究［J］.林業(yè)實(shí)用技術(shù)，2009（7）：14－17.

LI Jian.Ecological restoration technology of Yangling abandoned mines in Miaofengshan Town［J］.Pract For Technol,2009（6）:122-126.

［22］ 李欣.福州市廢棄礦山生態(tài)環(huán)境存在的問題及對(duì)策［J］.資源環(huán)境與工程，2006，20（3）：264－267.

LI Xin.Problems and countermeasures of ecological environment at disused mines in Fuzhou City［J］.Resour Environ&Eng,2006,20（3）:264－267.

［23］ 朱紅霞，張家洋，朱曉勇.廢棄礦山植被恢復(fù)技術(shù)方案設(shè)計(jì)初探［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（13）：2698－2700.

ZHU Hongxia,ZHANG Jiayang,ZHU Xiaoyong.Preliminary study on vegetation restoration technology scheme design of abandoned mines［J］.Hubei Agric Sci,2012,51（13）:2698－2700.

［24］ 陳芳孝.北京市礦山生態(tài)治理主要技術(shù)與典型模式［J］.中國水土保持，2007（7）：25－26.

CHEN Fangxiao.Beijing’s main technology of mining ecological governance and typical models［J］.Soil Water Conserv China,2007（7）:25－26.

［25］ 倪應(yīng)才.大紅山礦區(qū)植被恢復(fù)措施［J］.林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2012，37（5）：95－99.

NI Yingcai.Vegetation restoration measures of Dahongshan mining area［J］.For Inv Plann,2012,37（5）:95－99.

［26］ 劉本同，王志明.礦山邊坡植被森林化恢復(fù)目標(biāo)和方法探討：以浙江礦山邊坡植被修復(fù)為例［J］.浙江林業(yè)科技，2005,25（4）：45－49.

LIU Bentong,WANG Zhiming.Target and method of vegetation recovery at abandoned mine slope［J］.J Zhejiang For Sci Technol,2005,25（4）:45－49.

［27］ 黃敬軍.廢棄采石場(chǎng)巖質(zhì)邊坡綠化技術(shù)及廢棄地開發(fā)利用探討［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2006，17（3）：69－72.

HUANG Jingjun.Application of bio-engineering on abandoned rock-quarry slopes and ultilization of abandoned land［J］.Chin J Geol Hazard Control,2006,17（3）:69－72.

［28］ 何志華，柏明娥，高立旦，等.浙江海寧鼠尾山露采廢棄礦山植被修復(fù)的群落結(jié)構(gòu)和持水效應(yīng)研究［J］.林業(yè)科學(xué)研究，2008,21（4）：576－581.

HE Zhihua,BAI Ming’e,GAO Lidan,et al.Conmunity structure and water-holding effects of restorng vegetation on opencast-abandoned quarry in Shuwei Mountain in Haining Zhejiang Province［J］.For Res,2008,21（4）:576－581.

［29］ 許小娟，朱凱華，尹金珠，等.海島礦山生態(tài)修復(fù)邊坡植物多樣性分析［J］.北方園藝，2011（7）：106－109.

XUE Xiaojuan,ZHU Kaihua,YIN Jinzhu,et al.Plant diversity analysis on repaired side-slope of mine in islands［J］.Northern Hortic,2011（7）:106－109.

［30］ 王蓉麗，朱寶琦，李紹龍，等.浙中地區(qū)廢棄礦山復(fù)綠技術(shù)研究［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（9）：72－74.

WANG Rongli,ZHU Baoqi,LI Shaolong,et al.Study on reclamation of the deserted quarries in central area of Zhejiang Province［J］.Heilongjiang Agric Sci,2011（9）:72－74.

［31］ 胡振琪，楊秀紅，鮑艷，等.論礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)［J］.科技導(dǎo)報(bào)，2005，23（1）：38－41.

HU Zhenqi,YANG Xiuhong,BAO Yan,et al.On the restoration of mineeco-environment［J］.Sci&Technol Rev, 2005,23（1）:38－41.

［32］ 胡振琪，凌海明.金屬礦山污染土地修復(fù)技術(shù)及實(shí)例研究［J］.金屬礦山，2003（6）：53-56.

HU Zhenqi,LING Haiming,et al.Investigation of remediation technology of contaminated land in metal mines［J］. Metal Mine,2003（6）:53－56.

［33］ 朱佳文，鄒冬生，向言詞，等.鈍化劑對(duì)鉛鋅尾礦砂中重金屬的固化作用［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31（5）：920－925.

ZHU Jiawen,ZOU Dongsheng,XIANG Yanci,et al.Effects of passivators on stabilization of Pb,Zn and Cd in lead and zinc mine tailings［J］.J Agro Environ Sci,2012,31（5）:920－925.

［34］ CHEN Ming,MA L Q,SINGH S P,et al.Field demonstration of in situ immobilization of soil Pb using P amendments［J］.Adv Environ Res,2003,8（1）:93－102.

［35］ 孫濤，陸扣萍，王海龍.不同淋洗劑和淋洗條件下重金屬污染土壤淋洗修復(fù)研究進(jìn)展［J］.浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，32（1）：140－149.

SUN Tao,LU Kouping,WANG Hailong.Advance in washing technology for remediation of metal contaminated soils: effects of eluants and washing conditions［J］.J Zhejiang A&F Univ,2015,32（1）:140－149.

［36］ 黃細(xì)花，衛(wèi)澤斌，郭曉方，等.套種和化學(xué)淋洗聯(lián)合技術(shù)修復(fù)重金屬污染土壤［J］.環(huán)境科學(xué)，2010，31（12）：3067－3074.

HUANG Xinhua,WEI Zebing,GUO Xiaofang,et al.Metal removal from contaminated soil by co-planting phytoextraction and soil washing［J］.Chin J Environ Sci,2010,31（12）:3067－3074.

［37］ ELLIOTT H A,BROWN G A.Comparative evaluation of NTA and EDTA for extractive decontamination of Pb-polluted soils［J］.Water Air Soil Poll,1989,45（3/4）:361－369.

［38］ 許超,夏北城,林穎.檸檬酸對(duì)中低污染土壤中重金屬的淋洗動(dòng)力學(xué)［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2009,18（2）:507－510.

XU Chao,XIA Beicheng,LIN Ying.Kinetics of heavy metals in medium and slight pollution load soils under effects of citric washing［J］.Ecol Environ Sci,2009,18（2）:507－510.

［39］ 朱光旭，郭慶軍，楊俊興，等.淋洗劑對(duì)多金屬污染尾礦土壤的修復(fù)效應(yīng)及技術(shù)研究［J］.環(huán)境科學(xué)，2013, 34（9）：3690－3696.

ZHU Guangxue,GUO Qingjun,YANG Junxing,et al.Research on the effect and technique of remediation for multi-metal contaminated tailing soils［J］.Environ Sci,2013,34（9）:3690－3696.

［40］ 許超，夏北成，林穎.EDTA對(duì)中低污染土壤中重金屬的解吸動(dòng)力學(xué)［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28（8）：1585－1589.

XU Chao,XIA Beicheng,LIN Ying.Desorption kinetics of heavy metals in medium and slight pollution loaded soils with EDTA［J］.J Agro Environ Sci,2009,28（8）:1585－1589.

［41］ 敖子強(qiáng)，熊繼海，王順發(fā)，等.植物穩(wěn)定技術(shù)在金屬礦山廢棄地修復(fù)中的利用［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，38（20）：139－141,147.

AO Ziqiang,XIONG Jihai,WANG Shunfa,et al.Using phytostablization technology for the remediation of the metal mine wasteland［J］.Guangdong Agric Sci,2011,38（20）:139－141,147.

［42］ 劉茜，閆文德，項(xiàng)文化.湘潭錳礦業(yè)廢棄地土壤重金屬含量及植物吸收特征［J］.中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29（2）：25－29.

LIU Qian,YAN Wende,XIANG Wenhua.Heavy-metal contents and absorption characteristics of plants in the soil of Xiangtan manganese mine wasteland［J］.J Cent South Univ For&Technol,2009,29（2）:25－29.

［43］ 王學(xué)禮，常青山，侯曉龍，等.三明鉛鋅礦區(qū)植物對(duì)重金屬的富集特征［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，19（1）：108－112.

WANG Xueli,CHANG Qingshan,HOU Xiaolong,et al.Heavy metal enrichment of plants at lead-zinc mines in south China［J］.Ecol Environl Sci,2010,19（1）:108－112.

［44］ 田勝尼，劉登義，彭少麟，等.香根草和鵝觀草對(duì)Cu，Pb，Zn及其復(fù)合重金屬的耐性研究［J］.生物學(xué)雜志，2004，21（3）：15－19，26.

TIAN Shengni,LIU Yideng,PENG Shaolin,et al.Biological effect of low energy nitrogen ion implantation on E.coli［J］.J Biol,2004,21（3）:15－19,26.

［45］ CHANMUGATHAS P,BOLLAG J M.A column study of the biological mobilization an speciationof cadmium in soil［J］.Arch Environ Contamin Toxicol,1988,17（2）:229－237.

［46］ 張一修，王濟(jì)，張浩.貴州喀斯特礦區(qū)廢棄地土壤環(huán)境問題的現(xiàn)狀及治理對(duì)策［J］.中國巖溶，2010，29（2）：128－133.

ZHANG Yixiu,WANG Qi,ZHANG Hao.Actuality and countermeasures of the edatope problem in Karst mining derelict land in Guizhou Province［J］.Carsol Sini,2010,29（2）:128－133.

［47］ 鄧?yán)^福,王振中,張友梅,等.重金屬污染對(duì)土壤動(dòng)物群落生態(tài)影響的研究［J］.環(huán)境科學(xué),1996,17（2）：1－5.

DENG Jifu,WANG Zenzhong,ZHANG Youmei,et al.A research on ecological effect of the soil animals community by heavy metal pollution［J］.Environ Sci,1996,17（2）:1－5.

［48］ 張成梁，LI B L.美國煤礦廢棄地的生態(tài)修復(fù)［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31（1）：276－285.

ZHANG Chengliang,LI B L.Ecological reclamation and restoration of abandoned coal mine in the United States［J］.Acta Ecol Sin,2011,31（1）:276－285.

［49］ 譚綠貴，陸三明，王本偉，等.礦山生態(tài)環(huán)境破壞與生態(tài)修復(fù)：以六安市礦山為例［J］.皖西學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，20（2）：45－48.

TAN Lvgui,LU Sanming,WANG Benwei,et al.The destruction of the ecological environment and ecological restoration of mine:taking Lu’an mine as an example［J］.J West Anhui Univ,2004,20（2）:45－48.

［50］ 吳超.金屬礦山的安全與環(huán)境科技發(fā)展問題研究［J］.有色金屬科學(xué)與工程，2012,3（5）：1－7.

WU Chao.Safety and environment technology development of metallic mines［J］.Nonferrous Metals Sci Eng,2012,3（5）:1－7.

［51］ 錢麗萍.遙感技術(shù)在礦山環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究［J］.安全與環(huán)境工程，2008，15（4）：5－9.

QIAN Liping.Application of remote sensing technology to the dynamic monitoring of mine environment［J］.Saf Environ Eng,2008,15（4）:5－9.

［52］ FISHER R A.Statistical Methods and Scientific Inference［M］.2ed.Oxford:Oliver and Boyd,1956.

［53］ 黃紹文,金繼運(yùn),楊俐蘋,等.鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）級(jí)區(qū)域土壤養(yǎng)分空間變異與分區(qū)管理技術(shù)研究［J］.資源科學(xué)，2002，24（2）：76－82.

HUANG Shaowen,JIN Jiyun,YANG Liping,et al.Spatial variability and regionalized management technology of soil nutrients:the case of Hongqiao township［J］.Resour Sci,2002,24（2）:76－82.

［54］ 王學(xué)鋒.土壤特性時(shí)空變異性研究方法的評(píng)述與展望［J］.土壤學(xué)進(jìn)展，1993，21（4）：42－49.

WANG Xuefeng.Review and prospect of research on spatial and temporal variability of soil properties in method［J］.Progress Soil Sci,1993,21（4）:42－49.

［55］ BURGESS J,LIMB M,HARRISON C M.Exploring environmental values through the medium of small groups （Ⅰ）theory and practice［J］.Environ Plan A,1988,20（3）:309－326.

［56］ WEBSTER R.Quantitative spatial analysis of soil in the field［G］//STEWART B A.Advances in Soil Science.New York:Springer,1985:1－70.

［57］ GETIS A,ORD J K.Local spatial statistics:an overview［C］//LONGLEY B,BATTY M.Spatial Analysis:Modelling in a GIS Environment,1996:261－277.

［58］ 韋玉春，陳鎖忠.地理建模原理與方法［M］.北京：科學(xué)出版社，2005：4－18

［59］ 魯植雄,張維強(qiáng),潘君拯.分形理論及其在農(nóng)業(yè)土壤中的應(yīng)用［J］.土壤學(xué)進(jìn)展，1994，22（5）：40－45.

LU Zhixiong,ZHANG Weiqiang,PAN Junzheng.Fractal theory and its application in agricultural soil［J］.Progress Soil Sci,1994,22（5）:40－45.

［60］ BURROUGH P A.Fuzzy mathematical methods for soil survey and land evaluation［J］.Europ J Soil Sci,1989,40（3）:477－492.

［61］ JOURNEL A G,HUIJBREGTS Ch J.Mining Geostatistics［M］.London:Academic Press,1978:10－12.

［62］ 史舟，李艷.地統(tǒng)計(jì)學(xué)在土壤學(xué)中的應(yīng)用［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006：5-7.

［63］ 侯景儒,郭光裕.礦床統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)及地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論與應(yīng)用［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1993：37－45.

Technology advances of ecological restoration and environmental remediation of heavy metal mines

YAN Wenbo,LIU Dan,PENG Danli,LI Song,CHEN Junren,YE Zhengqian,WU Jiasen,WANG Hailong
（Key Laboratory of Soil Contamination Bioremediation of Zhejiang Province,Zhejiang A&F University,Lin’an
311300,Zhejiang,China）

During the process of the exploitation of heavy metals mines in China,both vegetation,landscape, land and water are all destroyed in varying degrees due to long-term neglection of ecological environmental protection and restoration.Heavy metal pollution result in soil quality degeneration which seriously threats human health and the natural ecological system.In this article,the ecological restoration technology of heavy metal mines area was reviewed.Three major repair measures involving geological engineering,vegetation restoration and soil remediation were covered,and seven technology categories and eighteen control techniques were put forward.Furthermore,the technical process scheme for the heavy metal pollution of mining ecological restoration is established,which is used to provide reference for mine ecological environment management including the investigation of pollution situation,the application of remediation techniques,and subsequent maintenance and development in the early stages of repair,preliminary stage as well as the later stage.In conclusion,the heavy metal pollution of mining requires building different fix models according to its status.Meanwhile,it also needs to strengthen the research of analysis in early stage,risk assessment in later period and comprehensive utilization.Accordingly,we are able meet the goal to restore the mine effectively.［Ch,2 fig.1 tab.63 ref.］

ecology;heavy metal;mining;ecological restoration;environmental remediation;review

S714；X171

A

2095-0756（2015）03-0467-11

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.03.021

2014-05-09；

2015-01-08

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31300520）；浙江省科學(xué)科學(xué)技術(shù)公益項(xiàng)目（2014C33043）

晏聞博，從事生態(tài)環(huán)境修復(fù)研究。E-mail：184435348@qq.com。通信作者：柳丹，副教授，博士，從事土壤污染修復(fù)等研究。E-mail：liudan7812@aliyun.com