礦山廢棄地土壤測定方法及土地復(fù)墾有效措施

郭國平

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局704隊，新疆 哈密 839000）

1 氣相色譜——質(zhì)譜法

隨著重工業(yè)的快速發(fā)展，人們的經(jīng)濟水平得到了很大的提高，社會得到很大的發(fā)展。然而隨著重工業(yè)的發(fā)展，人們生活的環(huán)境也受到了極大的影響，對土壤中、大氣中和水資源中揮發(fā)性有機物的研究也受到了更多的關(guān)注。在分析這些有機物的時候，由于分析范圍廣、所含未知成分多，因此，研究起來比較困難，氣相色譜——質(zhì)譜法是目前環(huán)境分析中判定未知化合物極其結(jié)構(gòu)最有效的方法。

1.1 氣相色譜

氣相色譜是指以氣體為流動相的色譜法，也是一種新的將流動相和固定相進行分離分析的技術(shù)，是20世紀50年代的一項重大科技成果，廣泛運用于工農(nóng)業(yè)、國防科研以及建筑等領(lǐng)域。氣固色譜法和氣液色譜法共同組成了氣相色譜法。流動相為氣態(tài)，固定相為固態(tài)的色譜分離方法叫做氣固色譜分離法。在氣象色譜分離中，由于樣品在氣象中傳輸?shù)乃俣容^快，所以，樣品組成部分可以在一瞬間就達到流動相和固定相之間的平衡。近年來，由于氣相色譜法分析速度快。分離效率高，被廣泛運用于各種物質(zhì)的分析分離中。

1.2 質(zhì)譜法

質(zhì)譜法是指將運動的離子通過使用電場和磁場的作用，按它們自己的質(zhì)合比分離開來進行檢測的方法。對離子進行分析，可以得到化合物的化學結(jié)構(gòu)、分子量、裂解規(guī)律和內(nèi)部離子間存在的某種關(guān)系等信息，也包括相對分子量的測定、化學式的確定和結(jié)構(gòu)鑒定等。

氣相色譜—質(zhì)譜法是用氣相色譜法分離并定性與用質(zhì)譜法定性相聯(lián)用的分析方法。主要是將氣相色譜和質(zhì)譜法通過接口連接起來，氣相色譜將復(fù)雜混合物分離成單組分，然后用質(zhì)譜法進行分析檢測。氣相色譜—質(zhì)譜法在分析檢測和研究的許多領(lǐng)域起著越來越重要的作用，特別是在許多有機化合物常規(guī)的檢測分析中發(fā)揮著很重要的作用。

2 礦山廢棄地復(fù)墾

本文在列舉礦業(yè)對生態(tài)環(huán)境影響的基礎(chǔ)上，介紹了適合我國礦區(qū)土地復(fù)墾的典型技術(shù)，以促進廢棄礦山的回收利用，提高土地利用率，對實現(xiàn)我國礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義耕地總量動態(tài)平衡與土地資源可持續(xù)利用。

2.1 礦山開采對生態(tài)環(huán)境的影響

我國是礦業(yè)大國，80%以上的工業(yè)原料、70%以上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料以及95%以上的能源都是來自礦產(chǎn)資源。開發(fā)利用礦產(chǎn)資源有力地推動了我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展。但是，經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，也給我們賴以生存的生態(tài)環(huán)境造成的嚴重的破壞。

2.1.1 占用和破壞土地

開發(fā)利用礦產(chǎn)資源就會在一定程度上對土地有所損壞，其中包含廢渣堆放導(dǎo)致土地受到損壞、地面塌陷造成土地被破壞、礦區(qū)建設(shè)廠房與道路等都會對土地的破壞存在于開發(fā)礦產(chǎn)資源的各個階段。平頂山礦區(qū)在四十年左右的時間一共排放矸元素積存量39Mt，所形成的矸石山有31座之多，所占面積98hm2，可耕地占77.5%，根據(jù)當?shù)氐钠骄N植水平計算，糧食年產(chǎn)量為62.2萬公斤，這差不多是一千五百多人的年糧食占有量，這也是導(dǎo)致我國耕地資源出現(xiàn)欠缺的原因。

2.1.2 造成水資源污染

在礦山的生產(chǎn)過程中，通過地下開采的排水、露天開采以及廢石淋濾水中所含有的濃度較高的重金屬與懸浮物，這往往就是直接導(dǎo)致地表水體排入到水體之后的重金屬污染與有機污染，將水體的渾濁度上長了，且影響了水體的污染能力。除此之外，露天煤場與煤矸石在下雨天會排放出大量的廢水，這很容易導(dǎo)致礦區(qū)周邊的湖泊河水變成黑色的死水。跟地表水資源的污染情況相比，地下水資源的污染相對會更加隱蔽，所帶來的影響也更加的深遠，一旦被污染將會很難去修復(fù)。伴隨著我們不斷加快的礦產(chǎn)資源的延伸速度與開采強度的不斷提高，漸漸也導(dǎo)致了礦區(qū)地下水位出現(xiàn)大面積降低，缺水區(qū)域的供水量不足，甚至影響了當?shù)鼐用竦恼Ｉa(chǎn)生活。

2.1.3 誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和水土流失

礦山挖礦導(dǎo)致地下變成空的，從而誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和水土流失，對地面和礦山的邊坡進行挖掘，在很大的程度上影響山體的穩(wěn)定性，山體被挖空經(jīng)常會使地面塌方、開裂、坍塌

和滑坡的頻繁發(fā)生。但礦山排出的廢渣堆積在山坡或山谷中，廢石和土壤混合堆積，降低了廢石的摩擦力，降低了透水性，導(dǎo)致積水，暴雨下也容易誘發(fā)泥石流。同時，挖礦不僅挖空了山體的內(nèi)部，還對山上的植物進行大范圍的破壞，且影響到地下水位，對水質(zhì)造成污染，使土地變得貧瘠，植被遭到破壞，最終導(dǎo)致挖礦過后附近大面積的土地裸露出來，容易被大雨沖刷流失，在開采的過程中，使原來的山體變得高低不平，且沒有穩(wěn)定性，容易發(fā)生災(zāi)害等。

2.1.4 破壞生物多樣性

廢棄物排放、植被清除、土壤污染和退化都嚴重影響礦區(qū)動植物的生存，對生物多樣性的破壞往往是不可逆轉(zhuǎn)的。生物多樣性喪失后，雖然一些耐性物種能夠?qū)崿F(xiàn)礦區(qū)植物的自然定居，但形成的植被質(zhì)量通常相對較差。由于礦區(qū)廢棄地土層薄，生物活性差，破壞的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)速度很慢，往往長達50-100年，因此開采對生物多樣性的破壞往往是致命的。

2.2 利用生態(tài)修復(fù)技術(shù)對礦區(qū)土地復(fù)墾

保護礦山環(huán)境和治理礦山土壤問題的最有效方法是對土地進行復(fù)墾和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。由于采礦導(dǎo)致土地功能退化、植被破壞、生態(tài)結(jié)構(gòu)遭受破壞和山體功能缺失等，這些問題對大自然造成極大的影響，為了解決這個問題，可以通過生物工程等綜合措施來修復(fù)和改善生態(tài)系統(tǒng)的功能，使礦區(qū)的土壤能夠再次利用，達到可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。礦區(qū)土地復(fù)墾和保護生態(tài)環(huán)境應(yīng)該同時進行，在采礦的時候，要根據(jù)土地情況和采礦技術(shù)等制定相應(yīng)的、合理有效的生態(tài)環(huán)境保護方案和土地復(fù)墾方案，避免對山體造成更大的損害，實現(xiàn)開采和生態(tài)修復(fù)一體化。

2.2.1 礦區(qū)被污染的土壤治理

對礦山被污染了的土壤進行治理是恢復(fù)礦山生態(tài)功能的一個重要環(huán)節(jié)，包括改善礦山周圍土壤的質(zhì)量和改善尾礦和廢礦堆覆土的質(zhì)量。

（1）物理性的修復(fù)。礦山附近的土壤由于遭到開采的破壞，導(dǎo)致土壤疏松，土壤表面植被破壞等，因此表面的土壤容易流失和受到更大的破壞。為了解決這個問題，可以使用土壤物理性修復(fù)，即改善土壤的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，在山體表面建立植被，有效的控制土壤的侵蝕。對礦區(qū)退化的土地要進行粉碎壓實、分級排放等，如梯田種植、使用有機肥、穩(wěn)定塘設(shè)置等。植物的殘渣可以用來覆蓋在土壤表層，既可以保護土地表層不受到極端天氣的影響，增加土壤蓄水量，也可以化作營養(yǎng)滋潤土壤。此外，使用有機肥也可有效的改善土壤的貧瘠情況。對于被重金屬污染過的土地，可以挖去污染層，使用新土來填充被挖去的部分，從而使土壤結(jié)構(gòu)得到恢復(fù)。

（2）生物改良法。礦區(qū)的工程在完成之后，那一塊的土地就會變得很貧瘠，腐殖質(zhì)與有機質(zhì)都會有所降低，土壤的通氣性也會變得過低或者過高，不適合就此來種植一般的農(nóng)作物。通常需要在復(fù)墾區(qū)種植一些紫花苜蓿、茹子、紫云英以及草木墀等這類的綠肥作用，待其成熟之后再將它埋到土壤中，腐爛后增加養(yǎng)分，改善土壤的理化性狀。另外再通過微生物活化劑或者菌肥來改善作物與土壤的生長所需的營養(yǎng)條件，能固定空氣中的氮素、參與養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、拐進作物對養(yǎng)分的吸收、分泌激素刺激作用根系發(fā)育、抑制有害微生物的活動以及快速熟化土壤等。

2.2.2 植被恢復(fù)

要有效做到恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡關(guān)鍵就需要用最短的時間、所需的投入最少來收獲最好的收益為前提條件。選擇合適的樹種是能夠有效恢復(fù)植被的重要步驟，進行選擇時應(yīng)該嚴格參照下面幾點原則：第一，適應(yīng)性強、抗逆性好、生長速度快；第二，要盡可能的選擇固氮樹種；第三，在當?shù)剡x擇先鋒樹種和品質(zhì)較好的鄉(xiāng)土樹種，外地的速生樹種也可以引進；第四，選擇時要多從樹種的多功能效益去考慮。不同植物對不同污染物具有一定的適應(yīng)性，這些植物多為該污染物的耐性植物。

2.2.3 礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的工程措施

未經(jīng)過一定的處理或者重復(fù)利用尾礦導(dǎo)致土地利用率變低，周邊生態(tài)環(huán)境也受到污染，所以對尾礦進行合理利用與生態(tài)環(huán)境治理是必要的步驟。首先可以在廢棄物中挑選部分的有價元素進行回收，這有利于降低對環(huán)境的污染程度，而且還大大的將成本下降了；其次將資源進行再次的提取新的形態(tài)物質(zhì)，將這些有害的物質(zhì)兩次利用變?yōu)橛欣奈镔|(zhì)，可以有效的減少有害、有毒物質(zhì)給我們帶來的危害。通過相關(guān)的研究數(shù)據(jù)表明，將鉻渣與礦渣相結(jié)合的產(chǎn)物作為水泥的混合材料能夠?qū)⑺嗟膹姸却蟠筇嵘?，還能將鉻渣中的Cr進行有效的固化，并消除其毒性，對于環(huán)境效益、經(jīng)濟效益以及社會效益都有其重要的現(xiàn)實意義。最后若是將尾礦與廢石作為填充材料運行到井下的采空區(qū)域，這樣有效的減少了土地被占壓的區(qū)域，還節(jié)約了所需費用，并有效的控制了水土流失的源頭。

3 結(jié)語

要實現(xiàn)礦山廢棄土地資源的最優(yōu)利用，需要分析土壤中所含金屬物質(zhì)，氣相色譜——質(zhì)譜法可快速篩查測定土地復(fù)墾所需要的各項指標。由于土壤系統(tǒng)的復(fù)雜性，對礦山廢棄地土壤復(fù)墾主要采用物理性修復(fù)、生物改良、植被修復(fù)等方法，修復(fù)效果需要進行長期驗證。在礦山廢棄地土壤復(fù)墾實施過程中，要以生態(tài)復(fù)墾為核心，實現(xiàn)環(huán)境、社會、經(jīng)濟協(xié)調(diào)統(tǒng)一。