廢棄礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)林業(yè)復(fù)墾技術(shù)的探究

解坤梅 何銀忠

種情況，礦山廢棄地區(qū)的復(fù)墾以及生態(tài)修復(fù)技術(shù)成為了生態(tài)環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，本文對礦區(qū)廢棄地區(qū)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行簡單探究，并對土壤重構(gòu)與生物恢復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢進(jìn)行了總結(jié)。

[關(guān)鍵詞]土地重構(gòu)；物理改良；生物修復(fù)

[中圖分類號]F407 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

廢棄礦山的土地植被覆蓋退化較為嚴(yán)重，土壤成分貧瘠、有害物質(zhì)含量超標(biāo)、物理的性狀表現(xiàn)較為惡劣，因此，對廢棄礦區(qū)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境改造，修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)是當(dāng)前階段改善礦區(qū)環(huán)境條件的重點(diǎn)。生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)不僅包括土壤、動(dòng)植物等條件的改善，還包括對水系污染的治理。環(huán)境條件的改善與恢復(fù)可以為區(qū)域生態(tài)群落的多樣性發(fā)展、水體治理和農(nóng)業(yè)、林業(yè)的利用提供必要的基礎(chǔ)。

1 在廢棄礦區(qū)開展生態(tài)修復(fù)工程中的土壤重構(gòu)復(fù)墾技術(shù)

1.1 土壤重構(gòu)物理改良技術(shù)

在廢棄礦山進(jìn)行物理改良的工作內(nèi)容包括排土、客土、去表土以及深耕翻土等技術(shù)方法。在技術(shù)選擇時(shí)應(yīng)該結(jié)合礦區(qū)的土質(zhì)條件、恢復(fù)目標(biāo)、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)以及設(shè)計(jì)方案等選擇合理的物理改良方法。在進(jìn)行地表擾動(dòng)之前，應(yīng)先對土壤分層取樣，對土壤結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、成分等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、錄入，保證生態(tài)恢復(fù)工程對土壤的物理結(jié)構(gòu)、植物種子、微生物、動(dòng)物及營養(yǎng)成分產(chǎn)生的影響處于標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。在工程結(jié)束后需要將土壤分層回填，這一過程屬于礦山環(huán)境恢復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)程序之一。其中，土壤結(jié)構(gòu)主要指的是顆粒排列、組合形式以及顆粒的大小。土壤結(jié)構(gòu)的松散程度對植物根系的成長有著直接的影響。如植物根系的土壤如果是熔塊狀，那么根系可以在土壤基層中充分滲透，獲取植物生長需要的水分、營養(yǎng)。土壤結(jié)構(gòu)的緊密與松散程度能夠通過表層土的替換來調(diào)整。礦山廢棄地區(qū)的土壤結(jié)構(gòu)通常較為緊密，在開展生物修復(fù)工程之前需要通過換土、深耕等形式來改變土壤顆粒的密度，然后使用剝離、固定、粉碎等方法改變土壤的化學(xué)性質(zhì)與營養(yǎng)成分。如果需要改造的廢棄土地的污染程度較為嚴(yán)重、土壤層薄甚至沒有土壤覆蓋，需要進(jìn)行客土覆蓋。客土覆蓋工程的關(guān)鍵在于土源的確定以及覆蓋厚度、工程方法的選擇。除此之外，如果土壤的重金屬含量超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，需要采用動(dòng)電法來進(jìn)行修復(fù)。該種方法是將電極插入重金屬污染超標(biāo)的土地中，輸入直流電，重金屬成分受電場作用的影響向電極移動(dòng)，被集中處理。這種環(huán)境修復(fù)技術(shù)近幾年在土壤改造工程中應(yīng)用較為廣泛，但由于土壤成分復(fù)雜性的影響，無法完全發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。

1.2 土壤重構(gòu)的化學(xué)技術(shù)

礦山廢棄的土地大部分酸堿化程度較為嚴(yán)重，對于該種廢棄地，通常會(huì)采用化學(xué)手段進(jìn)行改造。如使用FeSO4、硫酸氫鹽等化學(xué)物質(zhì)，使土壤的鈉離子轉(zhuǎn)化為鈣離子，減輕鹽堿化程度，加強(qiáng)土壤中水分子對基質(zhì)的滲透作用。如果廢棄土壤酸性較強(qiáng)，可以用生石灰、碳酸鹽等物質(zhì)進(jìn)行中和。重金屬中氫氧化物的實(shí)際溶解度僅僅弱于硫化物，在重金屬含量超標(biāo)的土壤中加入石灰，能夠使其轉(zhuǎn)化為氫氧化物。與此同時(shí)，pH數(shù)值一旦升高，將引發(fā)重金屬離子、鈣離子的共沉淀，能夠抑制土壤重金屬分子的移動(dòng)性，降低重金屬在植物中的富集程度。除此之外，利用木屑、糞肥以及污泥、綠色垃圾等有機(jī)物，也可以對土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，能夠在提升持水能力的同時(shí)，保證陽離子的交換率。在土壤層上鋪設(shè)二十厘米厚度的垃圾、每平鋪蓋二十千克的石灰，對尾礦酸化情況有著十分顯著的抑制作用。

土壤重構(gòu)中改善原有土層營養(yǎng)匱乏、有機(jī)質(zhì)缺失也是重要的技術(shù)研究要點(diǎn)。土壤營養(yǎng)成分缺乏不僅會(huì)降低植物的成活率與生長率，還會(huì)進(jìn)一步縮減生態(tài)群落的多樣性。因此土地復(fù)墾工程中，通常需要對土地中營養(yǎng)成分的含量、配比進(jìn)行調(diào)節(jié)。研究表明，木屑作為一種獲取渠道廣泛、經(jīng)濟(jì)成本較低的有機(jī)物質(zhì)，能夠提升樹木、部分草本植物以及灌木的成活率。部分植物、土壤生物生長所需要的氮素主要來源于有機(jī)氮礦化或者生物固氮，因此，通過含氮木屑的鋪設(shè)可以提升土壤的實(shí)際肥力。與此同時(shí)，還可以使用城市污泥來提升土壤肥力。城市污泥主要指污水處理單位在進(jìn)行污水治理時(shí)產(chǎn)生的廢棄物質(zhì)，由于污泥中含有豐富的N、P、K以及有機(jī)物質(zhì)，且黏性較強(qiáng)，因此能夠提升廢棄礦區(qū)土壤中的保水性，是土壤復(fù)墾工程中使用范圍較廣的填充物質(zhì)。土壤中金屬超標(biāo)作為礦區(qū)復(fù)墾的難題之一，由于隱蔽性好、影響范圍廣、持續(xù)時(shí)間長、不可逆轉(zhuǎn)性等特點(diǎn)，成為復(fù)墾技術(shù)深入研究的重點(diǎn)課題。工程單位可使用磷酸鹽進(jìn)行重金屬的治理。

2 在廢棄礦區(qū)開展生態(tài)修復(fù)工程中的生物技術(shù)

生物修復(fù)土壤工程是指利用植物、動(dòng)物以及微生物等生命體的活動(dòng)、代謝改變土壤的化學(xué)性質(zhì)與物理結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升土壤肥力的修復(fù)項(xiàng)目。生物修復(fù)在污染物降解、吸收以及富集方面具備較大的優(yōu)勢，且經(jīng)濟(jì)成本投入較少，是較為常見的礦區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)。土壤重構(gòu)的物理改良與化學(xué)改良盡管能夠?qū)ν临|(zhì)進(jìn)行改造。但對礦區(qū)景觀的改善作用不高。相對而言，生物修復(fù)不僅能夠改善大氣環(huán)境與水環(huán)境，還可以降低污染影響，通過農(nóng)林開發(fā)技術(shù)，提升礦區(qū)經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值。

2.1 植物修復(fù)技術(shù)

相關(guān)環(huán)保單位將植物修復(fù)工程定義為通過植物提取、轉(zhuǎn)化、吸收、分解、固定土壤中的沉積物、污染物或其他有害物質(zhì)等技術(shù)的總稱。具體來講生物修復(fù)主要包括水生植物與土壤植物修復(fù)兩種。采用的主要技術(shù)類型包括根際過濾、人工濕地建設(shè)、廢物填埋淋洗、植物固化與蒸發(fā)等，通過誘導(dǎo)對水環(huán)境與土壤環(huán)境進(jìn)行改造。生物修復(fù)技術(shù)在毒性不高的環(huán)境條件下應(yīng)用較為廣泛，如豆科植物通過與根瘤菌的共生，能夠?qū)⒋髿庵刑N(yùn)含的氮素固定起來。據(jù)研究數(shù)據(jù)表明，將豆科植物種植在受污染的土壤中，可以改善土壤的固氮積累速度，耐受低營養(yǎng)與毒金屬，是生物修復(fù)的重要植物選擇類型。

土地復(fù)墾和生態(tài)恢復(fù)的初始階段，植物種類的選擇至關(guān)重要。物種配置可運(yùn)用恢復(fù)生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)和植被群落理論等原理對植被群落的組成、結(jié)構(gòu)和密度等進(jìn)行設(shè)計(jì)，創(chuàng)造適宜的植物生存空間，避免種間競爭。植被的群落組成根據(jù)多樣性促進(jìn)穩(wěn)定性的原理，廢棄地造林應(yīng)盡量配置成混交林，以增加植物生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性和層次結(jié)構(gòu)。植被的群落結(jié)構(gòu)應(yīng)該模擬天然植被結(jié)構(gòu)，實(shí)行喬灌草復(fù)層混交。實(shí)踐證明，對落葉喬、灌木應(yīng)采用少量配土栽植，對常綠樹種則應(yīng)帶土球移植，對于草本植物應(yīng)采用蘸泥漿或拌土播撒種植。另外，通過礦區(qū)表層土壤發(fā)育的優(yōu)劣，分別采用覆土和無覆土栽培技術(shù)。當(dāng)表層土壤厚度較低時(shí)，可以在礦山廢棄地表面覆蓋一定厚度的土壤、污泥、粉煤灰等，促使土壤環(huán)境得到較大改善。對于分化較好的礦山廢棄地，由于表層土壤發(fā)育較好，可將植物直接栽植于土壤上，進(jìn)行生態(tài)修復(fù)建設(shè)。

2.2 土壤動(dòng)物技術(shù)

土壤動(dòng)物在改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力和分解枯枝落葉、促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的生物小循環(huán)方面起著不可替代的作用。作為生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中不可缺少的組分，土壤動(dòng)物扮演著初級消費(fèi)者和分解者的重要角色，是食物鏈的基礎(chǔ)。植被恢復(fù)取得階段性進(jìn)展后，可在土壤中培養(yǎng)某些低等動(dòng)物。土壤動(dòng)物的活動(dòng)可以改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，增加孔隙度。蚯蚓還可以富集重金屬，采用電擊、灌水的方法驅(qū)出蚯蚓集中處理，可降低土壤中重金屬的含量。此外，生態(tài)修復(fù)還包括微生物的修復(fù)工作等。

3 結(jié)語

當(dāng)前階段，我國的土壤修復(fù)、土地復(fù)墾方面的項(xiàng)目技術(shù)還處于發(fā)展的初級階段，盡管取得了一定的生態(tài)修復(fù)成果，但與廢棄礦區(qū)的總數(shù)量、面積相比，復(fù)墾比例較低。為此，研究行之有效的復(fù)墾技術(shù)既是保護(hù)耕地面積、對廢棄礦區(qū)的潛在價(jià)值進(jìn)行二次開發(fā)的有效途徑，也是修復(fù)生態(tài)環(huán)境、保證區(qū)域生態(tài)群落多樣性發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

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