基于生態(tài)文明理論的礦山生態(tài)修復(fù)實(shí)踐

莫佳蓉 陳裕龍 方彥 姚秀才 韋遠(yuǎn)盛

摘 要： 黨的十九大把生態(tài)文明建設(shè)提到了新的歷史高度。作為生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分，礦山生態(tài)環(huán)境的修復(fù)與保護(hù)引起各界的廣泛關(guān)注。建設(shè)綠色礦山，實(shí)現(xiàn)礦山資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展已經(jīng)成為國(guó)家戰(zhàn)略。為提高中國(guó)礦產(chǎn)行業(yè)的整體質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)行業(yè)健康快速發(fā)展，促使中國(guó)從礦產(chǎn)大國(guó)轉(zhuǎn)型為礦產(chǎn)強(qiáng)國(guó)，綠色礦山建設(shè)是必由之路。

關(guān)鍵詞： 生態(tài)文明;礦山;生態(tài)修復(fù)

【中圖分類(lèi)號(hào)】X171.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.36.237

引言：礦山生態(tài)修復(fù)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展可以將生態(tài)修復(fù)后產(chǎn)生的土地資源和生態(tài)資源作為基礎(chǔ)，將礦山生態(tài)修復(fù)從礦業(yè)開(kāi)采活動(dòng)的終點(diǎn)變?yōu)樾碌慕?jīng)濟(jì)活動(dòng)起點(diǎn)，促使礦山生態(tài)修復(fù)由被動(dòng)行為轉(zhuǎn)變?yōu)樽园l(fā)行為，由片面追逐經(jīng)濟(jì)效益和短期效益轉(zhuǎn)變?yōu)樽非箝L(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)-生態(tài)-社會(huì)復(fù)合效益。進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù)與其他產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展探索，可以推動(dòng)礦山生態(tài)修復(fù)產(chǎn)業(yè)化，促進(jìn)礦業(yè)城市轉(zhuǎn)型發(fā)展。

1 物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)技術(shù)是通過(guò)隔離、電動(dòng)力學(xué)、換土、覆蓋等物理手段治理礦山開(kāi)采帶來(lái)的環(huán)境污染。隔離法是指利用防滲材料如水泥、石板等將受污染土壤或水土分開(kāi)，阻止污染物擴(kuò)散到周?chē)h(huán)境中。電動(dòng)力學(xué)方法是將電極插入受污染土壤中，通過(guò)輸入電流，利用電滲析、電泳等原理使污染物遷移的過(guò)程，通常用于同時(shí)去除土壤中存在多種重金屬的情況。通過(guò)向陰極槽中添加乙二胺四乙酸（EDTA），顯著提高了物理修復(fù)過(guò)程中的電流，強(qiáng)化了電動(dòng)力學(xué)修復(fù)效果;其中添加0.1mol/LEDTA后，污染土壤中的Cu和Cd去除率分別可達(dá)90.2%和95.1%。另一項(xiàng)研究表明，提高電壓和EDTA的加入量，可以使銅尾礦中銅的去除率增加。在我國(guó)，表土回填技術(shù)也是污染土壤物理改良的常用方法。該技術(shù)通過(guò)將表層土（0～60cm）分離并存放，等采礦后回填時(shí)再取回覆蓋;或者是直接將異地未受污染土壤運(yùn)來(lái)使用。表土回填技術(shù)主要目的是為了維持礦區(qū)表層土結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分、水分以及微生物、動(dòng)物群落，使之成為可生長(zhǎng)植被的高質(zhì)量土壤。我國(guó)鞍山市和承德市幾處礦區(qū)，用新土覆蓋在受污染土壤表面的物理修復(fù)方法獲得了良好的成效。我國(guó)鐵尾礦中常含有較高的N、P、K等元素，因此針對(duì)鐵尾礦往往采用半新土覆蓋的修復(fù)方法，這種方法需要按一定比例將新土與尾礦砂混合，然后覆蓋于鐵尾礦的表面。不僅能達(dá)到優(yōu)化土壤物化性質(zhì)的作用，而且能降低使用大量新土的成本。當(dāng)覆蓋新土與鐵尾礦的質(zhì)量比為1∶1時(shí)，可達(dá)到可觀的生物多樣性和均勻性指數(shù)，但新土層的穩(wěn)定性與降水特性、坡度、邊坡特性和覆土厚度密切相關(guān)。

2 微生物技術(shù)

微生物對(duì)礦山土壤肥力的改善體現(xiàn)在兩個(gè)方面，土壤有機(jī)質(zhì)的積累和礦質(zhì)元素的轉(zhuǎn)化。自養(yǎng)微生物通過(guò)利用氧化無(wú)機(jī)物產(chǎn)生的化學(xué)能或太陽(yáng)能，將空氣中的CO2氧化成有機(jī)物，從而增加土壤有機(jī)質(zhì)。除此之外，礦山土壤中的有效礦質(zhì)養(yǎng)分因流失過(guò)多，其含量也處于相對(duì)較低的水平，而微生物可以通過(guò)其生命活動(dòng)來(lái)增加礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解，提高植物對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的可利用水平。土壤中各種解磷、促鉀的微生物可以將土壤中難溶的磷、鉀溶解出來(lái)，轉(zhuǎn)化為植物可以吸收利用的速效磷、速效鉀。土壤微生物參與著土壤環(huán)境中所有的代謝活動(dòng)，在各類(lèi)微生物的共同作用下，積累有機(jī)質(zhì)，增加礦質(zhì)元素，從而保證了植物整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)養(yǎng)分的需求。

礦山廢棄地，特別是重金屬礦區(qū)的廢棄地，往往土壤中會(huì)遺留各種污染物，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生重大的抑制作用，而土壤中的微生物降解、吸收、轉(zhuǎn)化土壤中的重金屬以及其他污染物，極大降低土壤環(huán)境中污染物的濃度，改良土壤污染的狀況。對(duì)于有機(jī)污染物而言，微生物能夠通過(guò)自身的代謝活動(dòng)將有機(jī)物降解利用，研究表明，微生物對(duì)石油烴降解的效果良好。對(duì)重金屬污染物而言，微生物可以通過(guò)吸附金屬離子與細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)相結(jié)合進(jìn)而沉淀下來(lái)，在對(duì)Pb、Zn和Mo污染土壤治理中可見(jiàn);也會(huì)利用轉(zhuǎn)化方式降低重金屬的毒性，如對(duì)無(wú)機(jī)砷甲基化或者對(duì)汞去甲基化，均可將其原先的生物毒性降低。

3 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

常見(jiàn)的有物理-化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、微生物-化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)和植物-化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)和植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)等。物理-化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)能夠充分發(fā)揮物理化學(xué)修復(fù)的快速優(yōu)勢(shì)，通過(guò)固化/穩(wěn)定化的方式直接對(duì)礦山廢棄地中的有毒有害物質(zhì)的進(jìn)行消除，常見(jiàn)的有水泥-石灰固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)和水泥-火山灰固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)。此聯(lián)合修復(fù)技術(shù)成功的關(guān)鍵因素在于是否選擇了合適的束縛劑能夠與廢棄地土壤基質(zhì)中的重金屬或其他污染物進(jìn)行特定混合作用?；瘜W(xué)淋洗-微生物聯(lián)合修復(fù)是可通過(guò)在土壤中注入化學(xué)淋溶劑促進(jìn)有毒物的溶解遷移和分離，同時(shí)增強(qiáng)微生物對(duì)污染物的捕獲能力和利用率從而提高生物修復(fù)效率。此外，還可通過(guò)往土壤中投放表面活性劑增加土壤中疏水物質(zhì)溶解度，促使污染物從固相分配到表面活性劑的膠束相中，同時(shí)還能增強(qiáng)微生物的膜通透性使微生物能夠更容易對(duì)其進(jìn)行修復(fù)解毒。通過(guò)往土壤基質(zhì)中添加螯合劑的方式以促進(jìn)植物修復(fù)的化學(xué)-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)能夠顯著增強(qiáng)土壤中有害物的解毒。研究發(fā)現(xiàn)，礦山廢棄地土壤中的重金屬可與投放的EDTA、DTPA等螯合劑形成可溶絡(luò)合物，從而提高植物對(duì)重金屬的富集和積累。植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)通過(guò)接種特定的微生物可與植物根系協(xié)同互補(bǔ)以強(qiáng)化植物修復(fù)效果。根瘤菌的生物固氮能有效促進(jìn)植物對(duì)氮素的吸收。菌根真菌的生命活動(dòng)和生理代謝能夠向附近的植物輸送水分、酶類(lèi)等物質(zhì)，從而影響植物的生長(zhǎng)，并影響土壤重金屬的轉(zhuǎn)化遷移和地球化學(xué)行為，從而提高植物的對(duì)重金屬耐受性和富集能力。研究表明，土壤中接種植物生長(zhǎng)促進(jìn)細(xì)菌（PGPB）能夠通過(guò)代謝活動(dòng)促進(jìn)寄主植物側(cè)根的形成，從而提高鎘的生物修復(fù)效率。

結(jié)語(yǔ)：礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，加強(qiáng)政策引導(dǎo)，依據(jù)不同礦山開(kāi)采時(shí)期的技術(shù)特點(diǎn)和自然環(huán)境等因素，制定和調(diào)整相應(yīng)的礦山生態(tài)修復(fù)方案，大膽探索“礦山修復(fù)+”的治理模式，真正實(shí)現(xiàn)礦山開(kāi)采和礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)工作的一體化、同步化。

參考文獻(xiàn)

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