黑龍江省典型礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)現(xiàn)狀與策略*

郭樹平

（黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱150081）

黑龍江省典型礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)現(xiàn)狀與策略*

郭樹平

（黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱150081）

黑龍江省礦產(chǎn)資源非常豐富，礦種數(shù)占全國的56.12%。典型的礦山包括石墨礦、砂金礦和煤礦，其石墨資源儲量占全國第一位，黃金占第二位，煤炭也具備相當?shù)膬?yōu)勢。由于開采時間長、中小型礦山占99%以上，尾礦和固體排放物對環(huán)境污染非常嚴重。為此，在對石墨、砂金、煤炭礦山開采、環(huán)境污染、生態(tài)恢復(fù)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，提出了黑龍江省典型礦區(qū)尾礦和固體廢棄物堆放地植物恢復(fù)策略。

黑龍江??；礦區(qū)；生態(tài)恢復(fù)；策略

1 黑龍江省主要礦類資源及開發(fā)現(xiàn)狀

1.1 礦類資源

黑龍江省處于內(nèi)蒙——興安和瀕太平洋區(qū)域成礦構(gòu)造復(fù)合部位，礦產(chǎn)資源非常豐富。全省共發(fā)現(xiàn)各類礦種133種，占全國的56.12%。全省已查明資源儲量的礦產(chǎn)有82種，占全國的36.28%[1]。礦產(chǎn)資源儲量在全國排序第一位的有石油、石墨（晶質(zhì)），居第二位的有金礦[2]，煤炭資源儲量也具備相當?shù)膬?yōu)勢。全省已探明的828處礦產(chǎn)地中，大型89處，占全省礦產(chǎn)地數(shù)的10.75%；中型203處，占24.52%；小型536處，占64.73%[3]。

黑龍江省重要礦產(chǎn)分布相對集中。石油和天然氣主要集中分布在松遼盆地的大慶油田；92%的煤炭資源儲量主要分布在東部的雞西、鶴崗、雙鴨山、七臺河、寶清——集賢等煤田；有色金屬和黑色金屬礦產(chǎn)主要分布在黑河市、伊春市、佳木斯市、綏化市、哈爾濱市等地；巖金礦主要產(chǎn)于伊春市、黑河市、大興安嶺地區(qū)、雙鴨山市、七臺河市、牡丹江市等地；砂金礦主要產(chǎn)于黑龍江流域，包括大興安嶺地區(qū)、黑河市、伊春市等地；石墨、水泥用大理巖、硅線石等非金屬礦產(chǎn)主要分布在該省的東部和中部地區(qū)[3]。

1.2 開發(fā)現(xiàn)狀

黑龍江省共有各類礦山開采企業(yè)（除石油、天然氣外）4 575家，開發(fā)利用的礦種有煤、鐵、銅、鉛、鋅、鉬、金、石墨、水泥用大理巖等59種。大型礦山104個、中型礦山188個，大中型礦山占礦山總數(shù)的6.4%；小型礦山2 308個、小礦1 975個，占礦山總數(shù)的93.6%[3]。2002年全省礦山工業(yè)總產(chǎn)值766.84億元，占全省的31%，其中石油占全省礦業(yè)總產(chǎn)值的90.48%、煤炭占7.56%、貴金屬占0.25%、有色金屬占0.15%、黑色金屬占0.02%、建材等非金屬占1.40%、水汽礦產(chǎn)占0.05%[6]。

2 黑龍江省礦區(qū)環(huán)境污染現(xiàn)狀與特點

2.1 污染現(xiàn)狀

我國現(xiàn)有8000多個國營礦山和11萬多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體礦山，堆存的尾礦量近50億t[4]。我國黑色金屬礦山每年排出的廢石尾礦約6.2億t、有色金屬1.15億t、煤矸石1.3億t[5]。尾礦及廢石主要污染包括硫化物氧化后釋放出的SO2、H2S、CO2、NO等有毒氣體，溶于水的化合物以及重金屬通過地下水造成的污染，有害成分通過風(fēng)化、雨淋、徑流對土壤的污染，因碎石移動與泥石流對土地和景觀造成的危害。尾礦及廢石的堆積嚴重破壞了土地資源、生態(tài)環(huán)境和自然景觀。

黑龍江省礦山固體廢棄物主要為尾礦、廢石、煤矸石和粉煤灰，共有堆放點2512個，年排放量6 698.81萬t、累計積存量47 426.51萬t。按照礦山類別，能源礦山固體廢棄物年排放量占礦山排放總量的68.55%、貴金屬占29.42%、黑色金屬占0.06%、建材和非金屬占1.86%[6]。按照礦山固體廢棄物類別，尾礦累計積存量7 092.13萬t、廢石18 502萬t、煤矸石21 830.74萬t、粉煤灰0.53萬t，其他1.11萬t[6]。

黑龍江省礦山固體廢棄物占用土地總面積達59 120.94 hm2。從礦山用途方面分析，尾礦庫占用土地353.5 hm2、采礦場27 224.99 hm2、固體廢料場1 918.28 hm2、地面塌陷29 624.17 hm2。從礦山類型方面分析，能源礦產(chǎn)占用土地46 790 hm2、黑色金屬礦產(chǎn)20.49 hm2、有色金屬礦產(chǎn)202.03 hm2、貴金屬礦產(chǎn)3 457.4 hm2、其它非金屬礦產(chǎn)59.88 hm2、建材原料礦產(chǎn)8 590.63 hm2。能源礦產(chǎn)為礦產(chǎn)占用土地總面積的79.14%；其次為建材原料礦產(chǎn)，占14.53%[6]。

2.2 污染特點

2.2.1 砂金尾礦庫

黑龍江省金礦均為砂金礦床，主要分布在河流中上游的林區(qū)溝谷、河灘或一級階地。黑龍江省每采萬兩黃金,要剝離土層、破壞林地500 hm2,其中有林地面積占85.7%以上，每年剝離地表土層、破壞森林達7 000～10 000 hm2[12]。黑龍江省砂金采礦基地70 397.37 hm2，占有溝谷709條，使大量的河谷灘地、沼澤濕地、草地、林地荒漠化，其中大興安嶺地區(qū)49 683.38 hm2、小興安嶺地區(qū)20 719.99 hm2[6]。尾礦庫基本都是大顆粒石塊，土壤含量低，養(yǎng)分極其缺乏，重金屬污染主要為Mn、Pb、Cu和Zn。

2.2.2 煤炭采礦基地

黑龍江省煤炭礦產(chǎn)占用土地面積最大，四大煤城礦區(qū)占用土地面積是全省礦山占用土地面積的72.5%，其中，七臺河礦區(qū)占用土地20 892.94 hm2，占礦山總面積的35.34%；雞西、鶴崗、雙鴨山分別占16.58%、10.85%、9.7%。從占用土地類型方面分析，荒地和廢棄地占43.6%、耕地占30%、林地21.2%、草地5.2%[6]。

2.2.3 石墨采礦基地

黑龍江省石墨資源占全國的52.7%，占全世界的20%，資源總量的95%以上為大鱗片狀晶質(zhì)類型。目前，黑龍江省現(xiàn)有石墨開采企業(yè)16家、選礦企業(yè)21家、加工企業(yè)28家，年生產(chǎn)石墨礦物量約40萬t，約占全國的65%[8]。石墨礦開采后形成大量粉末狀尾礦顆粒，堆積的廢棄物蒸發(fā)量大、水分容易流失，尾礦表面干燥，N、P、K和有機質(zhì)含量極低，嚴重地破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。雞西柳毛石墨礦總儲量7.8億t，工業(yè)儲量3.6億t，每年可生產(chǎn)石墨4萬t以上[9]。選礦后留下的尾礦顆粒形成了面積26 hm2、高25 m的大壩[10]。

3 黑龍江省典型礦區(qū)固體廢棄物堆放地植被恢復(fù)現(xiàn)狀

黑龍江省礦山土地恢復(fù)治理率僅為4.07%，其中，能源礦山恢復(fù)率為6.16%、有色金屬礦山28.7%、貴金屬礦山1.73%、化工原料非金屬礦山1.64%。

3.1 石墨礦固體廢棄地植被恢復(fù)（雞西柳毛石墨礦）

3.1.1 自然恢復(fù)

石墨礦固體廢棄地植被的自然恢復(fù)十分緩慢，排放2年的壩頂自然恢復(fù)的植被主要包括耐旱的蒼耳、狗尾草（相對蓋度分別為6.5%和8.57%），排放5年的包括大籽蒿、狗尾草（相對蓋度分別為15.34%和16.5%），排放10年的包括大藦籽蒿、蘿（相對蓋度分別為15.33%和17.00%），排放15年的包括岐徑蒿、狗尾草（相對蓋度分別為25.00%和47.89%），排放20年的包括野大豆、岐徑蒿（相對蓋度分別為19.70%和53.05%）。排放20年以上區(qū)域自然恢復(fù)的植被開始轉(zhuǎn)為喜濕植物，包括蘆葦、狼尾草（相對蓋度分別為26.66%和53.92%），并出現(xiàn)胡枝子（蓋度達30%、高度0.9 m）、山楊和旱柳（蓋度0.1%、株高0.3 m）[9]。

3.1.2 人工恢復(fù)

石墨尾礦廢棄地基質(zhì)呈強堿性,有機質(zhì)、全N、全P和速效性養(yǎng)分嚴重缺乏；主要重金屬污染源為Hg、Cd、Ni、Zn,含量分別超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準的4.94倍、1.86倍、1.69倍和1.05倍。大果沙棘、旱柳、胡枝子、樟子松對降低土壤中的重金屬含量均有良好效果，其中旱柳對尾礦養(yǎng)分狀況綜合改善效果最好，植被恢復(fù)后，pH值略有降低，有機質(zhì)、全N、速效N、速效K平均含量分別增加99.79%、190.62%、90.04%和41.69%[11]。在治理初期，以栽植抗旱植物沙棘最好。栽植12年的中國沙棘蓋度達100%，株高3.7 m；栽植5年的大果沙棘蓋度100%，株高3.2m；栽植1年蓋度30%，株高0.6m[10]。

3.2 砂金尾礦植被恢復(fù)（大興安嶺胭脂溝金礦）

3.2.1 自然恢復(fù)

胭脂溝金礦開采100余年，尾礦庫已篩淘幾十遍。在尾礦低洼處、水分較好的地方，自然恢復(fù)中相對蓋度和頻度較大的是柳蘭、藜、大穗薹草、珍珠梅、風(fēng)毛菊，相對頻度達11.11%、18.05%、15.27%、6.94%和11.11%；喬木包括興安落葉松、樟子松、白樺和興安柳，相對頻度為6.94%、5.56%、2.78%和4.17%[13]。賴草、長刺酸模、石生懸鉤子、興安落葉松、白樺、樟子松對重金屬的去除效果較好，

3.2.2 人工恢復(fù)

恢復(fù)的基質(zhì)主要是客土與沙子（2∶1）的混合土，壓實后帶土坨（喬木）或容器苗（灌木）栽植樹木。栽植3年后成活率分別為：樟子松85%、興安落葉松85%、興安柳78%、紫花苜蓿80%、沙棘87%、丁香80%[13]。沙棘和丁香栽植3年后，土壤有機質(zhì)提高了17.1%、全N提高了11.1%、全P提高了13.3%、速效P提高了9.6%、全鉀提高了12.1%、速效鉀提高了15.4%，pH值提高了1.7；Mn降低了6.3%、Pb降低了11.1%、Cu降低了12.5%、Zn降低了12.5%[13]。興安落葉松、樟子松、柳樹栽植后對重金屬也具有相似的降低效果。

3.3 煤矸石廢棄地植被恢復(fù)（雞西滴道煤礦）

3.3.1 自然恢復(fù)

雞西滴道煤礦矸石山南側(cè)1992年停止排矸，水平高120 m，占地56 hm2，停排后后處于未處理狀態(tài)，pH值8.26，有機質(zhì)含量3.24%，全N、速效N和速效P嚴重缺乏[14]。

廢棄2年的矸石山植被稀少，蓋度不足1%，5～7年不足10%，10～20年可達30%，7年后陸續(xù)出現(xiàn)灌木狀的家榆和山楊。廢棄2年的矸石山地榆、苦麥菜相對頻度為37.04%和25.93%；廢棄7年的狗尾草、大籽蒿為18.18%和15.91%；廢棄10年的鬼針草、大籽蒿和苦麥菜為21.74%、17.39%和17.39%；廢棄12年的鬼頭草、小薊、白頭翁為20%、16%和16%；廢棄15年的鬼針草、蒙古蒿、萬年蒿為15.38%、19.23%和15.38%；廢棄20年的鬼針草、萬年蒿、風(fēng)毛菊為18.52%、14.81%和14.81%；廢棄25年的鬼針草、萬年蒿、風(fēng)毛菊均為14.71%；廢棄30年的豬毛蒿均為14.71%；廢棄40年的萬年蒿為17.86%；廢棄50年的萬年蒿和大葉樟相對頻度均為11.76%[15]。矸石山的自然恢復(fù)是非常緩慢的，如果不進行人工恢復(fù)，50年后仍然是荒漠化狀態(tài)。

3.3.2 人工恢復(fù)

在雞西滴道煤礦矸石山造林2年后，下位由于大塊矸石較多，紫穗槐、樟子松、沙棘、家榆的保存率分別為90.4%、40%、45.8%、26.7%、46.7%；上位赤松保存率為93.3%，紫穗槐、樟子松、沙棘、家榆均為100%。植被恢復(fù)后，地標植被蓋度提高了133.34%、表層基質(zhì)含水率提高116.89%、風(fēng)化層厚度增加33.12%、草本生物量增加85.53%；全N、全P、速效N、速效P、速效K含量平均增加56.78%、328.42%、199.38%、413.45%和13.28%[14]。在上位，草木樨播種發(fā)芽率達90%，2年生高達1.8 m、根莖達10 mm；2年生五葉地錦當年爬蔓長達77.11 cm,單株蓋度達31.6%[15-17]。

4 黑龍江省典型礦區(qū)固體廢棄物地治理策略

石墨礦開采后形成大量形如流沙的粉末狀顆粒，其透氣性和透水性好，蒸發(fā)量大，表面干燥。在治理過程中，應(yīng)該進行穴狀整地、利用客土營造沙棘林。

砂金礦床通常位于河谷地帶及河流兩側(cè)，挖金船在挖掘選洗過程中，形成許多尾礦壩，多為較大的石礫，基本處于荒漠狀態(tài)，僅在下游細沙和土壤含量較高的區(qū)域形成沼澤地。在治理過程中，應(yīng)該按照破壞程度分區(qū)治理，平整土地進行覆土后，首選沙棘進行固土，然后營造抗重金屬污染的樹種，如樟子松或落葉松。

煤礦矸石山上層結(jié)構(gòu)較細，可以穴狀整地，客土栽植沙棘；下層由于多為大塊煤矸石，必須進行覆土壓實，栽植沙棘、樟子松或落葉松。

黑龍江省礦產(chǎn)豐富，也是林業(yè)大省，更是中國緯度最高的地區(qū)。該地區(qū)礦區(qū)生態(tài)破壞后的恢復(fù)需要一個漫長的時期，因此在進行礦山開采時更應(yīng)該重視保護，否則破壞后的修復(fù)是得不償失的。

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第1作者簡介：郭樹平（1957-），男，研究員，黑龍江省領(lǐng)軍人才梯隊森林培育學(xué)科帶頭人。

Status and Strategy of Ecological Restoration of Typical Mining Areas in Heilongjiang Province

GUO Shuping
（Forestry Research Institute of Heilongjiang Province,Harbin150081）

Heilongjiang province is rich in mineral resources,accounting for 56.12%of the national total type number of minerals.Typical mine including graphite ore,alluvial gold and coal,and the graphite resources reserves of our country first,gold accounts for the second,coal also has considerable advantages. Because of long mining time,small and medium-sized mines accounted for more than 99%,tailings and solid emissions on the environment pollution is very serious.Based on the analysis of graphite,alluvial gold and coal mine exploitation,environmental pollution and ecological restoration,this paper put forward the strategy of plant recovery from tailings and solid waste dumps in Heilongjiang province.

Heilongjiang province;Mining areas;Ecological restoration;Strategy

S 718.57

C

1001-9499（2017）01-0049-04

2016-11-10

（責(zé)任編輯：王岳）

*“十二五”國家科技支撐計劃課題：“三北”地區(qū)防護林體系構(gòu)建技術(shù)研究與示范(2015BAD07B03)項目資助