金屬礦山復墾及生態(tài)恢復重建模式的實驗研究

文_張冰杰 山西清源環(huán)境咨詢有限公司

我國廣西壯族自治區(qū)自古便是有色金屬之鄉(xiāng)，其礦產(chǎn)資源不僅數(shù)量多而且種類豐富，是我國為數(shù)不多的重點礦產(chǎn)大省。但是隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，礦產(chǎn)資源過度開采，導致廣西壯族自治區(qū)的礦產(chǎn)資源已經(jīng)逐漸枯竭，多數(shù)礦山面臨關閉的狀態(tài)。經(jīng)過考察研究后發(fā)現(xiàn)，廣西壯族自治區(qū)已經(jīng)探明的有色金屬資源基本消耗殆盡，無力支撐工業(yè)繼續(xù)發(fā)展。另外由于礦產(chǎn)資源的不可再生性質(zhì)，在開采的過程中常年遺留下的問題造成了一系列的環(huán)境問題，對社會發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境造成嚴重威脅。

1 材料與方法

1.1 礦區(qū)基本情況

地理位置：廣西壯族自治區(qū)地處云貴高原的東南處，以山地丘陵性盆地為主，且河流眾多，具有豐富的水資源。

氣候：廣西壯族自治區(qū)屬于亞熱帶季風氣候，溫暖濕潤，年降雨量超過1000mm。

植被：廣西壯族自治區(qū)從北到南分布著中亞熱帶常綠闊葉林，季節(jié)性林帶以及季雨林帶等，從而其植被具有顯著的豐富性，主要以常綠性綠葉林為主。

廣西壯族自治區(qū)地理位置優(yōu)越，氣候溫暖濕潤，雨量充沛，植物種類豐富多樣，且生長速度較快，為礦山生態(tài)恢復提供了較為優(yōu)越的自然條件。

1.2 采集土壤、水、植物樣品

此實驗中需要采集礦山周邊的土壤樣品、水源樣品以及植物樣品。在正式采集樣品之前工作人員需要對礦區(qū)進行嚴密的測量以及分析。

1.2.1 土壤采集法

在充分考察了整個礦山的功能區(qū)和植被發(fā)育情況的基礎上，將礦區(qū)分為5片區(qū)域，即未被開采區(qū)域、排污口周圍區(qū)域、排污口下游區(qū)、尾礦壩區(qū)、復墾區(qū)。在對土壤進行隨機取樣時，使用的方法以直線法或梅花形布點法為主，土壤深度控制在15cm左右。

1.2.2 水源采集法

若礦區(qū)內(nèi)有水源經(jīng)過，可以將整段水源分為3個部分，以追溯法為主來對每一段水源的樣品進行采集，從而為后期分析提供依據(jù)，進而使河流受污染的規(guī)律能夠被發(fā)現(xiàn)。

1.2.3 植物采集法

對礦區(qū)內(nèi)各區(qū)域內(nèi)的植被進行采集，采集的植被種類和科目需有所差別。

所有樣品采集完后，需裝入密封袋內(nèi)，送入實驗室進行分析和研究。

1.3 樣品分析法

（1）礦區(qū)內(nèi)的土壤樣品的處理工序

步驟一，自然風干土壤，將土壤中的雜質(zhì)進行有效剔除，之后把所有土壤碾壓至粉末狀，直至無細碎顆粒；步驟二，將土壤過篩；步驟三，將土壤送入烘箱內(nèi)烘烤，溫度需控制在110℃左右，烘烤至恒重取出；步驟四，測量土壤樣品中酸堿度以及EC、重金屬含量等。其中酸堿度采用電位法測量，以電導法為主對土壤的電導率進行測量，通常會使用專門的電導率儀來進行測定。

另外，以重鉻酸鉀容量稀釋熱法來土壤重金屬含量進行測定，在測定的過程中，必須利用混合酸對土壤樣品進行消解，隨后通過原子吸收分光光度計進行測量。

（2）礦區(qū)內(nèi)植物樣品的處理工序

步驟一，沖洗植物表面沾染的泥土，選用的沖洗劑為去離子水；步驟二，將植物表面水分晾干，切碎處理；步驟三，將植物碎片放置85℃左右的烘箱中進行殺青，時間控制在30min；步驟四，調(diào)節(jié)烘箱溫度至60℃，烘烤至恒重，然后測量植物中所含的水分含量。檢測植物重金屬含量時，需要將植物碎片碾壓至粉末狀，通過尼龍篩過濾，并利用原子吸收分光光度計進行測量。

2 分析實驗結(jié)果

利用污染程度評價法判斷此地區(qū)礦山土壤、水源以及植物樣品中酸堿度以及重金屬含量等，了解各區(qū)域內(nèi)重金屬的含量以及分布，并將最后取得的結(jié)果與此地區(qū)的分布進行對比，了解此地區(qū)內(nèi)土壤、水源以及植被的污染情況。根據(jù)相關調(diào)查分析可知，廣西壯族自治區(qū)以及板蘇等錳礦區(qū)內(nèi)，鋅、銅、錳等重金屬含量遠超過未被污染的土壤重金屬含量，如錳的含量超過正常含量約38～1000倍。

在對植物進行分析時，重金屬在植物的不同部位含量也會有所差別。有關人員在調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，此礦區(qū)內(nèi)種植的水稻的根系、莖和水稻葉之間鉛的含量比例最大可達240倍。另外礦區(qū)內(nèi)蒲公英等植物對鉛具有非常強的轉(zhuǎn)移能力。

3 礦山復墾與生態(tài)重建

3.1 礦山環(huán)境治理規(guī)劃

在礦山復墾之前，需要建立完善的、合理的礦山環(huán)境規(guī)劃，在規(guī)劃過程中需要按照以下幾個原則：

3.1.1 造地目標

在規(guī)劃過程中將造地作為主要目標，同時充分利用土地功能，增加綠化面積，并根據(jù)當?shù)氐牡乩憝h(huán)境以及風土人情選擇能夠創(chuàng)造出經(jīng)濟。社會雙重利益的方式。

3.1.2 施工方法的環(huán)保性

在施工過程中應當以環(huán)保為原則，選擇科學的施工方式，避免施工對當?shù)丨h(huán)境的破壞，與此同時嚴格勘察施工現(xiàn)場，根據(jù)地形狀況制定施工方案，保障資源的合理利用。

3.1.3 適用性原則

為改善礦區(qū)環(huán)境所選擇的作物，必須適應當?shù)氐臍夂驐l件，并且能夠產(chǎn)生較大的經(jīng)濟收益。

廢棄土地的前期處理，需要注意土壤的壓實問題，這是由于礦區(qū)土地顆粒較大且分布不均勻，因此在處理時需要著重注意，避免因土壤問題對后期的恢復造成影響。另外在處理過程中，應當做好排水以及加固工作，避免施工過程中引發(fā)塌方等問題，對施工人員的生命安全造成威脅。同時，礦區(qū)土壤大部分土壤肥力較低，為了增加土壤肥力可以在土壤中填埋化肥、有機肥以及其他能夠改善土壤的作物。

3.2 污染土壤的修復工作

目前，我國主要使用的恢復土壤治理方法是植物修復技術方法，此種方法投入資金較少，且不會對環(huán)境造成再次污染。植物修復技術就是利用作物的超富集作用吸收土壤中所含的重金屬物質(zhì)，實現(xiàn)修復生態(tài)環(huán)境的問題。但是對于某些礦山來說，土壤、水源、植物等污染狀況嚴重，還可以通過物理法以及化學法對其進行相應的處理，然后再利用植物修復法。與此同時，用于吸收重金屬物質(zhì)的植物必須具有耐受性強的特點，且植物葉片吸收重金屬能力要強于根莖吸收重金屬能力。有關學者在研究植物修復法時發(fā)現(xiàn)，蜈蚣草以及蒲公英等植物具有較強的吸收重金屬能力，能夠加快土壤的恢復能力，對促進生態(tài)環(huán)境發(fā)展具有十分重要的意義。另外，此類植物生存空間大、耐澇耐旱性強，生長力頑強，且投入資金較少，種植技術含量低，是治理土壤的首選植物。在利用植物修復礦山環(huán)境時，盡可能選擇本地植物，避免外來物種入侵，對日后的處理造成不良影響。

3.3 生態(tài)系統(tǒng)的恢復和重建

生態(tài)系統(tǒng)的恢復和重建是一項長久性的工作，需要考慮多方面的因素，而且必須堅持以可持續(xù)發(fā)展作為主要原則。在此過程中，將小區(qū)域內(nèi)礦區(qū)作為單元進而對整個區(qū)域進行生態(tài)系統(tǒng)的恢復和重建，構(gòu)建科學、合理的重建模式。在建立生態(tài)系統(tǒng)過程中，植物選擇需要遵循以下幾點原則：一是植物選擇超富集植物；二是礦區(qū)復墾區(qū)內(nèi)糧食中的金屬含量若是超出標準規(guī)定，禁止流入市場，選擇符合規(guī)定的作物進行種植。

4 結(jié)語

4.1 強化對超富集植物的篩選

強化對超富集植物的篩選工作，從而使篩選出來的植物不僅能夠用于植物修復之中，而且生長速度較快、富集能力強等。另外，對基因工程進行有效的利用，從而可以使轉(zhuǎn)基因植物能夠被有效培育完成，該植物不僅高產(chǎn)，而且對多種重金屬進行富集，從而使生物量較低等問題被有效解決。

4.2 加強對礦山公園的建設

礦山公園能夠?qū)⒌V山遺跡景觀進行有效展示，其不僅具有一定的觀賞意義，而且在研究和教育方面同樣具有價值。就采冶而言，廣西壯族自治區(qū)具有悠久的歷史，并且其礦業(yè)遺跡比較豐富。因此，有效完成礦山公園的建設，能夠?qū)ΦV山環(huán)境的恢復治理起到促進作用，并且對礦山結(jié)構(gòu)的調(diào)整起到一定的正向指導。