金屬非金屬礦山（含尾礦庫(kù)）生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)實(shí)踐與應(yīng)用

石玉青

（鶴慶北衙礦業(yè)有限公司，云南 鶴慶 671507）

礦產(chǎn)資源是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)，隨著社會(huì)的高速發(fā)展，其需求量不斷增大。人類在獲取礦產(chǎn)資源的同時(shí)，礦山經(jīng)過長(zhǎng)期的開采，會(huì)對(duì)礦山生態(tài)環(huán)境帶來無法避免的傷害。比如，露天采礦改變了山體結(jié)構(gòu)，對(duì)地貌形態(tài)造成破壞，礦區(qū)占用了耕地和林地，占用了動(dòng)植物的生存空間。在礦產(chǎn)資源加工的過程中，礦山企業(yè)會(huì)排放大量固體廢棄物和廢水。廢水中含有很多有毒有害物質(zhì)，一旦滲透到地下或流到地表水中，會(huì)造成水資源污染。礦渣堆放會(huì)占用大量土地，礦渣里的金屬污染物隨雨水溶入地表水中，并在動(dòng)物或人類身體里富集，嚴(yán)重威脅礦區(qū)生物系統(tǒng)和居民的健康。因此，在獲得礦產(chǎn)資源的同時(shí)，礦山環(huán)境生態(tài)修復(fù)工程也必須進(jìn)行。本文主要分析了目前金屬非金屬礦山出現(xiàn)的環(huán)境問題，并提出了經(jīng)濟(jì)、快速的礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)，為礦山污染環(huán)境下的生態(tài)治理研究提供有益參考。

1 礦山生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

1.1 礦區(qū)地表環(huán)境破壞

礦山開采分為地下開采和露天開采，地下開采對(duì)地表環(huán)境破壞較小，但形成采空區(qū)，破壞山體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。露天開采對(duì)地表環(huán)境破壞大，占用土地，破壞植被。由于很多老礦山開采初期沒有設(shè)計(jì)合理的開采方式，沒有統(tǒng)一規(guī)劃和有效管理，私挖亂采，許多老礦區(qū)采空區(qū)不進(jìn)行回填，多年后地表塌陷，原來的耕地和林地變成了廢棄礦區(qū)，難以再利用。隨著時(shí)間的推移，土地復(fù)墾難度越來越大。

1.2 對(duì)水環(huán)境的污染

礦山開采用水量巨大，礦區(qū)內(nèi)生產(chǎn)和生活都會(huì)產(chǎn)生大量的生產(chǎn)污水和生活污水。礦區(qū)對(duì)廢水處理不當(dāng)，它會(huì)隨著雨水等地表徑流進(jìn)入河流，污染地表水，部分滲透到地下，污染地下水。例如，礦山的尾礦庫(kù)中，廢水通常會(huì)含有重金屬物質(zhì)，選礦時(shí)會(huì)應(yīng)用有毒的工業(yè)化學(xué)物質(zhì)。這些廢水運(yùn)輸和存儲(chǔ)過程中很容易發(fā)生泄露，給外部環(huán)境造成污染，特別容易污染地表水。此外，廢水中有毒化學(xué)物質(zhì)也會(huì)和尾礦的礦石發(fā)生各種化學(xué)或物理反應(yīng)，形成新的污染源，滲入地下水，進(jìn)一步污染水環(huán)境[1]。

1.3 礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和自然景觀的破壞

礦山開采多占用林地和耕地，使擁有大量植被覆蓋的林地被破壞，使農(nóng)田遭受破壞，原有的生態(tài)地貌在開采過后變成了采礦區(qū)和尾礦堆積區(qū)。整個(gè)生態(tài)景觀和環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致礦區(qū)粉塵增加，而空氣凈化和涵養(yǎng)水源的能力缺失。雖然某些礦區(qū)會(huì)在地表種植一部分植物，但是新種植的植物覆蓋率低，地表土壤依然疏松，沒有對(duì)抗自然災(zāi)害的抵抗力，土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差。整體來看，目前礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題仍然較為嚴(yán)重，恢復(fù)程度較低。原生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重，自然景觀遭到嚴(yán)重破壞，生物多樣性較低[2]。

2 礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)

針對(duì)礦山生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，我國(guó)越來越重視生態(tài)修復(fù)技術(shù)工作的研究，現(xiàn)主要使用的治理技術(shù)有以下三類。

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)

地質(zhì)修復(fù)技術(shù)主要用于采礦對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞，對(duì)礦區(qū)內(nèi)的采空區(qū)、不穩(wěn)定邊坡進(jìn)行修復(fù)。用大型推土機(jī)對(duì)礦區(qū)內(nèi)的土地進(jìn)行回填整平，使礦區(qū)內(nèi)的坡度和溝坎消失，礦區(qū)地面盡量平整；對(duì)礦區(qū)內(nèi)形成的邊坡和陡坎，采用坡面加固排危技術(shù)處理，穩(wěn)定邊坡結(jié)構(gòu)，排除地質(zhì)隱患；對(duì)礦山采空區(qū)用井下廢石就地充填綜合技術(shù)，廢石可以井下就地消化，實(shí)現(xiàn)井下廢石不出坑，也徹底解決井下生產(chǎn)礦山的廢石排放問題。例如，滇池流域的采礦廢棄地就使用地質(zhì)修復(fù)技術(shù)，通過場(chǎng)地整治、削坡、護(hù)坡等工程措施以維持地表基底穩(wěn)定[3]。

2.1.2 地貌修復(fù)技術(shù)

在礦山污染環(huán)境下，人們不僅要對(duì)地質(zhì)地形進(jìn)行修復(fù)，也要對(duì)地貌地表環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，為之后的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)奠定基礎(chǔ)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，地貌修復(fù)技術(shù)現(xiàn)在主要分為物理工程技術(shù)、生物裝置技術(shù)和人工裝置技術(shù)三種。三種技術(shù)可以搭配使用，從而達(dá)到最佳效果。例如，在治理龍鳳嶺廢棄采石場(chǎng)時(shí)，人們使用了生態(tài)植被毯加上雙向格柵，再結(jié)合植被恢復(fù)基材噴附技術(shù)、基質(zhì)噴播技術(shù)、基質(zhì)型容器苗種植技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行植被修復(fù)。值得注意的是，人們要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況選擇適合的植物。

2.2 生態(tài)植被技術(shù)

2.2.1 植物配置養(yǎng)護(hù)技術(shù)

考慮礦區(qū)所處區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，在選擇適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的植物時(shí)，人們要考慮經(jīng)濟(jì)、美觀、生態(tài)等因素。例如，在云南省大紅山礦區(qū)植被恢復(fù)的過程中，實(shí)際情況首先要求植被恢復(fù)以快速恢復(fù)為要求，之后移交給地方管理。根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，人們選定喬灌結(jié)合、竹灌結(jié)合的方式，選用芒果樹與三葉豆混植、竹子與車桑子混植2種配置方式布局在大面積的平地或平緩地；選用榕樹與構(gòu)樹混植，三葉豆與鳳凰樹混植2種配置方式布局在坡地、臺(tái)面、陡坡地、零碎地塊[4]。

2.2.2 植物營(yíng)造技術(shù)

植物營(yíng)造技術(shù)通常使用噴播、魚鱗坑和圍堰栽植、容器苗栽植。三種技術(shù)各有特點(diǎn)，噴播是最經(jīng)濟(jì)的造林方法，也可以混播，利用草種的互補(bǔ)性，在噴播草種的同時(shí)，混合木本種子一起噴播在邊坡上。選擇所噴播的草種應(yīng)該是成長(zhǎng)迅速，耐旱、耐貧瘠，根系發(fā)育好的多年生品種。根據(jù)當(dāng)?shù)囟練夂驕囟惹闆r，人們還應(yīng)考慮品種的抗凍性。容器苗造林，具有緩苗快、成活率高的顯著優(yōu)勢(shì)[5]。

2.3 土壤基質(zhì)修復(fù)技術(shù)

2.3.1 物理修復(fù)技術(shù)

土壤的物理修復(fù)技術(shù)包括表土轉(zhuǎn)移和客土回填兩種。表土轉(zhuǎn)移法使用范圍有限，僅用于新開礦山和新建尾渣場(chǎng)，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用在露采鐵礦山的土壤修復(fù)工作中。另一種客土回填技術(shù)雖然效果明顯，但是費(fèi)用昂貴，它是采用外借根植土的方式。在使用兩種技術(shù)時(shí)，人們要綜合考慮多種因素。例如，湖北黃梅馬尾山鐵礦通過比較兩種技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，采用表層客土全覆蓋、喬灌草間植的方式進(jìn)行植被恢復(fù)，不僅改善了區(qū)域環(huán)境，而且提升了水土流失的防治效果。

2.3.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)主要運(yùn)用化學(xué)方法，使用化學(xué)添加劑減少或去除污染物。人們根據(jù)污染物的化學(xué)性質(zhì)，選擇適合的化學(xué)添加劑，運(yùn)用合適的化學(xué)方法，對(duì)污染物進(jìn)行吸附、遷移、淋溶、揮發(fā)、擴(kuò)散和降解，減少污染物在環(huán)境中的含量，使污染物濃度達(dá)到正常指標(biāo)。使用這種方法時(shí)，人們要特別注意所使用的化學(xué)添加劑不能產(chǎn)生二次污染。與其他污染修復(fù)技術(shù)相比，化學(xué)修復(fù)技術(shù)使用時(shí)間較早，相對(duì)成熟。它雖然是一種傳統(tǒng)的修復(fù)方法，但是隨著新材料和新化學(xué)試劑的不斷涌現(xiàn)，修復(fù)效果不斷提升。

礦山尾礦庫(kù)的重金屬或有毒有害物質(zhì)進(jìn)入土壤，使礦區(qū)周邊土地普遍過度酸堿化，土壤pH值嚴(yán)重偏離正常范圍，不適宜植被生長(zhǎng)，必須添加酸堿調(diào)節(jié)劑進(jìn)行基質(zhì)改良[6-7]。人們可以采用石灰、碳酸氫鹽對(duì)酸化的土地進(jìn)行基質(zhì)改良，中和酸性；可以采用石膏、碳酸氫鹽、硫酸亞鐵等對(duì)堿化土地進(jìn)行堿中和。對(duì)于被重金屬污染的土壤，人們可以利用化學(xué)物質(zhì)（包括鈣酸鹽、含磷材料、鐵氧化物、鐵、α-淀粉酶、腐殖酸等）的吸附沉淀、氧化還原、催化還原、絡(luò)合等作用，達(dá)到減弱重金屬離子的遷移能力和固定重金屬離子的目的。

2.3.3 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)是指使用生物方法，利用動(dòng)物、植物、微生物讓殘留在土壤中的污染物被吸收、降解、轉(zhuǎn)化，使污染物濃度降低，土壤指標(biāo)恢復(fù)到安全范圍內(nèi)，或是讓有毒有害的污染物變成無害化，或是讓污染物穩(wěn)定，不向周圍環(huán)境擴(kuò)散。它的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、不會(huì)對(duì)環(huán)境造成再次污染，缺點(diǎn)是修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，使用的動(dòng)物、植物、微生物受外界環(huán)境影響大，修復(fù)效果不穩(wěn)定。

3 結(jié)語

采礦造成采礦區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重的空氣污染、水污染和土壤污染，嚴(yán)重破壞當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境和人文景觀，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)鼐用竦纳瞽h(huán)境。礦山生態(tài)恢復(fù)工作對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。因此，我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)的研究與開發(fā)，加大治理資金投入，加快我國(guó)礦山生態(tài)恢復(fù)。

1 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(guó)巖溶，2010，29（2）：128-133.

2 吳靖雪，張 希，李 鑫.礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)模式與技術(shù)研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2015，36（7）：83-84.

3 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.

4 蘇夏征，程 峰，莫時(shí)雄.植物修復(fù)在治理礦區(qū)重金屬污染土壤中的應(yīng)用[J].山西建筑，2008，22（31）：27-28.

5 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.

6 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.

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