關(guān)于礦山生態(tài)修復(fù)的思考

摘?要：礦產(chǎn)資源是國家的寶貴財(cái)富，也是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及工業(yè)文明進(jìn)步的基礎(chǔ)，但是礦山開發(fā)必然伴隨著生態(tài)環(huán)境的破壞，同時也伴隨著潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患，隨著我國綜合國力的提升，無論從生態(tài)角度還是安全的角度，都應(yīng)該對礦山的生態(tài)恢復(fù)更加重視，本文從相關(guān)概念、生態(tài)恢復(fù)的原則以及生態(tài)恢復(fù)的手段進(jìn)行分析探究，為我國礦山生態(tài)修復(fù)研究提供一定參考。

關(guān)鍵詞：礦山開發(fā);生態(tài)環(huán)境;修復(fù)研究

1?礦山生態(tài)修復(fù)相關(guān)概念

1.1?礦山廢棄地

礦山廢棄地，顧名思義為一處廢棄地，廢棄原因是當(dāng)?shù)貜U棄之前進(jìn)行的礦山開發(fā)活動，在資源開采活動結(jié)束后，該地點(diǎn)由于其特殊的地質(zhì)和地貌而不能作為他用，因此稱為礦山廢棄地。其中包括礦產(chǎn)活動涉及的礦坑、礦洞、礦產(chǎn)堆放區(qū)等，按照開發(fā)方式可以分為露天型和非露天型礦業(yè)廢棄地。

1.2?生態(tài)修復(fù)

生態(tài)恢復(fù)是指通過人為干擾，恢復(fù)之前生態(tài)系統(tǒng)受到的破壞，通過環(huán)境負(fù)荷的減輕，靠生態(tài)環(huán)境自身的調(diào)節(jié)能力，使該地域重新煥發(fā)生機(jī)。但是生態(tài)環(huán)境自身恢復(fù)速度通常達(dá)不到人們的要求，因此通常會在其自身恢復(fù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行人為干預(yù)，加快其生態(tài)恢復(fù)，并將其恢復(fù)方向進(jìn)行控制。凱恩斯認(rèn)為，生態(tài)修復(fù)是將被破壞的生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)到擾動前的狀態(tài)的過程，或者說對該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)。伊根認(rèn)為，生態(tài)修復(fù)是對某一區(qū)域的動植物群落的重建，使得該地區(qū)的歷史進(jìn)程以及該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和人民的傳統(tǒng)文化功能仍在繼續(xù)。

礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)，是指在礦山廢棄地生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，是基于后續(xù)自然恢復(fù)過程的機(jī)理和理論研究，有針對性地，采用科學(xué)手段制定當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)，以使該地區(qū)的生態(tài)價值恢復(fù)如初[1]。

2?礦山廢棄地的特征及影響

2.1?特征

2.1.1?生態(tài)特征

在采礦活動造成的嚴(yán)重人為干擾下，廢棄礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地貌特征發(fā)生了變化。生態(tài)平衡被破壞后，生態(tài)系統(tǒng)本身的生態(tài)平衡和穩(wěn)定也會被破壞，甚至有可能會嚴(yán)重影響開采區(qū)域的氣候和環(huán)境。

2.1.2?景觀特征

礦山荒地是一種經(jīng)過人工改造的特殊景觀類型。在露天采礦活動中，會在采礦活動前呈現(xiàn)出不同的景觀特征。礦區(qū)原生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過漫長歷史的演化已經(jīng)形成了穩(wěn)定且完善的生態(tài)系統(tǒng)，可以抵御一定的外界干擾，干擾消失后會恢復(fù)自身的生態(tài)功能，但是當(dāng)外界干擾超過一定程度，該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)就會受到徹底的破壞[3]。采礦活動的開展會改變原有的地表景觀環(huán)境，采礦活動結(jié)束后會遺留部分采礦廢棄物，對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)景觀造成負(fù)面影響，需要后續(xù)人為干預(yù)進(jìn)行改善，恢復(fù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡，修復(fù)生態(tài)環(huán)境。采礦活動也破壞了該地區(qū)的原始景觀，超出了自然系統(tǒng)的控制范圍，大大降低了本地物種的適應(yīng)性。但從另一個角度來看，采礦也留下了大量廢棄礦山的視覺景觀遺跡，將原有景觀分割成一個同質(zhì)的景觀，包括礦山、庭院、端墻等個體景觀元素，這些由舊礦井等元素構(gòu)成的特殊區(qū)域環(huán)境中的廢棄工業(yè)設(shè)施往往具有強(qiáng)烈的景觀特征。這使得廢棄礦井的景觀改造不可復(fù)制。

采礦具有極端的兩面性，一方面為人類的生存發(fā)展輸送著必不可少的資源，另一方面，也在非常嚴(yán)重地破壞著環(huán)境，這是人類不斷發(fā)展前進(jìn)的資本，記錄著人類的歷史文明，采礦結(jié)束后，為了能夠延續(xù)自然的生態(tài)環(huán)境，應(yīng)該及時對礦山進(jìn)行景觀修復(fù)，修復(fù)的過程講究因地制宜，與周邊環(huán)境相融合。

3?生態(tài)恢復(fù)的原則

3.1?;自然優(yōu)先原則

地球的自我恢復(fù)能力很強(qiáng)，即便沒有人為進(jìn)行干預(yù)，經(jīng)過數(shù)百年的演變，廢棄礦山也能夠恢復(fù)到以往的生機(jī)勃勃，但是靠地球自身的恢復(fù)速度太慢，經(jīng)過人為的干預(yù)可以提高其恢復(fù)速度，因此在這一過程中需要遵循自然優(yōu)先的原則，我們的目的是幫助生態(tài)系統(tǒng)加快恢復(fù)速度，而不要過度干預(yù)。在這一過程中要以科學(xué)恢復(fù)理論為指導(dǎo)，盡可能地利用原來的自然資源進(jìn)行恢復(fù)，減少對周邊環(huán)境的破壞和干擾。

保護(hù)廢棄礦山的原始自然性，人為干預(yù)不要過度，過度干預(yù)反而會適得其反;在對礦山進(jìn)行景觀改造時，應(yīng)注意維護(hù)山區(qū)礦泉水的生物穩(wěn)定性和資源平衡。任何景觀設(shè)計(jì)師都應(yīng)以保護(hù)原址生態(tài)環(huán)境為首要任務(wù)。

由彼得·拉茨教授設(shè)計(jì)的杜伊斯堡北部景觀公園在設(shè)計(jì)中提出了第一自然原則。改造遵從的理念是以原始生態(tài)保護(hù)為主，進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃囆g(shù)造型和設(shè)計(jì)，賦予原始生態(tài)以美感，改造資源更多地從原始資源入手，盡可能低的減少改造過程中對周邊環(huán)境的影響。提高生態(tài)效益和價值，不應(yīng)該以犧牲周邊環(huán)境為代價，應(yīng)盡可能采取措施保護(hù)當(dāng)?shù)卮竺娣e自然景觀。環(huán)境生態(tài)綜合整治工程為老工業(yè)基地注入新活力，改善片區(qū)人居環(huán)境，為片區(qū)賦能，解決了因工業(yè)衰退而長期存在的就業(yè)和住房社會問題。杜伊斯堡景觀公園的成功建設(shè)，為世界各地的老工業(yè)區(qū)改造樹立了良好的榜樣。

3.2?因地制宜原則

根據(jù)廢棄地的不同類型和景觀的異質(zhì)性，這就要求設(shè)計(jì)者在重建景觀時遵循因地制宜的原則。在廢棄礦山的景觀重建和生態(tài)恢復(fù)中，一刀切的方法既不負(fù)責(zé)任，效果也不會很好，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來對當(dāng)?shù)貜U棄礦山進(jìn)行地理特性、生態(tài)價值的考察，只有充分了解當(dāng)?shù)氐奶匦院蛢?yōu)劣勢，才能夠結(jié)合當(dāng)?shù)厝宋奶厣⑸鷳B(tài)特色進(jìn)行改造，采取相應(yīng)的城市景觀改造策略和設(shè)計(jì)方法。礦山廢棄的土地，例如，如果植物的生長條件不是很好，不考慮改建為城市公園，但應(yīng)本著因地制宜的原則，認(rèn)真考慮土地利用與周邊地區(qū)的關(guān)系，綜合治理后的城市規(guī)劃建設(shè)用地范圍。統(tǒng)籌規(guī)劃，長遠(yuǎn)考慮該地區(qū)的城市建設(shè)用途，既能夠?qū)U棄地變廢為用，又能夠增加寶貴的城市建設(shè)用地面積，對于我國人口大國來講，意義重大。

3.3?可持續(xù)發(fā)展原則

人類的每一次發(fā)展，都離不開對大自然的資源索取，但是人類不文明的行為使得對大自然的資源索取急劇增加，對于可再生資源，人類要做好資源保護(hù)，對于不可再生資源人類應(yīng)做好善后工作，礦產(chǎn)資源多屬于不可再生資源[5]，在我國社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的時代，停止對資源的開發(fā)不切實(shí)際，為了能夠讓我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展腳步延續(xù)下去，只能做好對資源的保護(hù)和轉(zhuǎn)換工作，將不可再生資源開發(fā)過后，將其加以改造，變?yōu)槠渌麑ι鐣幸娴纳鷳B(tài)資源，做好土地資源的可持續(xù)發(fā)展。廢棄礦山的景觀重塑和生態(tài)恢復(fù)必須以可持續(xù)發(fā)展理論為指導(dǎo)。從經(jīng)濟(jì)、生態(tài)文化等角度，對廢棄礦山的各種元素加以改造、規(guī)劃和設(shè)計(jì)，可以加入生產(chǎn)和循環(huán)利用的原始生態(tài)系統(tǒng)中，達(dá)到資源再利用的目的，挖掘出來新的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價值，使其能夠產(chǎn)生新的綜合效益，促進(jìn)全地區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、文化的發(fā)展。因此，在景觀改造和生態(tài)修復(fù)中，需要充分考慮當(dāng)?shù)氐娜宋暮蜕鷳B(tài)特色，包括建筑風(fēng)格、氣候條件、區(qū)位價值等，改造中要盡可能選用環(huán)保材料、綠色技術(shù)，依據(jù)可持續(xù)發(fā)展建設(shè)理念，改造工作盡可能限于廢棄礦山區(qū)域，最大化利用礦區(qū)的資源，視情況開發(fā)旅游資源，在恢復(fù)其生態(tài)價值的前提下增加其經(jīng)濟(jì)價值。

4?生態(tài)恢復(fù)策略

4.1?促進(jìn)植被恢復(fù)

同時，在邊坡處理過程中，植被恢復(fù)也可以應(yīng)用到該方法的應(yīng)用過程中，包括以下方法：

（1）在生態(tài)植被毯的斜坡上應(yīng)用植被恢復(fù)技術(shù)。加入麥秸稈等相關(guān)原料，在載體層加入保水劑營養(yǎng)土和草籽。處理后形成生態(tài)植被毯，種植灌木種子保護(hù)邊坡。這種生態(tài)恢復(fù)方式成本低、效果好，后期植被恢復(fù)狀態(tài)佳，并且能夠很好地防止水土流失，且這種恢復(fù)方式對于坡長要求較低，適用于絕大多數(shù)的邊坡。

（2）采用生態(tài)植被袋邊坡恢復(fù)技術(shù)，這種生態(tài)恢復(fù)技術(shù)的應(yīng)用條件對地理表面的要求相對較低，但是對于坡長較短的情況，如果邊坡過陡或邊坡坡長過長，可以采用分級處理的方式，更有利于穩(wěn)定布置植被袋。這種生態(tài)恢復(fù)方式可以對情況惡劣的邊坡表面進(jìn)行有效保護(hù)，避免水土流失。

（3）立體網(wǎng)狀坡面植被恢復(fù)技術(shù)應(yīng)用。應(yīng)用立體網(wǎng)狀坡面植被修復(fù)工作，通過噴灑裸草、種植裸草等方式恢復(fù)植被，該技術(shù)對坡面有良好的附著力，能保證植被恢復(fù)持久有效且穩(wěn)定，坡面植被恢復(fù)也適用于邊坡為巖土地質(zhì)的情況，廢棄礦山多屬于這種情況，因此直接種植條件惡劣，采用立體網(wǎng)形式，在格腔內(nèi)放入土壤，在其中播種混合草，促進(jìn)植被恢復(fù)。生態(tài)灌漿坡面植被恢復(fù)技術(shù)的有效應(yīng)用，土壤保水劑與肥料按一定比例混合有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)，對土層進(jìn)行滲透壓實(shí)振動，保證土壤肥力，有利于植物生長。

4.2?治理邊坡

邊坡是指坡面同地平線形成一定坡度的坡面，在礦山生態(tài)修復(fù)的過程中，首要任務(wù)是要保證邊坡的穩(wěn)定，而后才可以在坡面上進(jìn)行一定的恢復(fù)措施，例如種植植被等，植被的覆蓋可以進(jìn)一步加強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性，因此，保證邊坡的穩(wěn)定性，可以采用以下方式進(jìn)行加固。

4.2.1?削坡平臺法

一般來說，階梯式邊坡塹工程是指高度在1500米以上的土坡的巖石邊坡。如果工程規(guī)模較大，可能造成巖石邊坡超過30米，或生態(tài)破壞，這種情況下應(yīng)該在穩(wěn)定邊坡，保證邊坡安全性的前提下清理不安全因素，或是對局部邊坡進(jìn)行整理。當(dāng)邊坡工程面以碎石為主，且坡度小于50度的邊坡可適用上述方法。

4.2.2?錨固法的應(yīng)用

向巖土層施加一定的張力，利用錨桿施加作用力，釋放土層間的應(yīng)力，避免后期發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，這種手段對于巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡效果明顯。

4.3?改良土壤基質(zhì)

改善土壤基質(zhì)。具體方法可以包括物理方法、生物方法和化學(xué)方法。物理方法主要是對礦區(qū)采用外土代替原土回填以及表土回填等，有效剝離上覆土。有效降低土壤種子庫對土壤營養(yǎng)元素的破壞。并在相關(guān)工程建成后，對修復(fù)場地路面表土進(jìn)行分層回填，操作方便，成本低[4]。通常采用土壤種子庫來實(shí)現(xiàn)礦山的生態(tài)恢復(fù)。如果礦山回填工作不能及時進(jìn)行，挖出的表土應(yīng)該采取有效的保護(hù)措施。物理手段中簡單有效的方式是對污染物、危險物進(jìn)行物理隔離，采用物理隔離的手段對外界優(yōu)良土壤進(jìn)行保護(hù)，利用水泥、石料等對污染物進(jìn)行隔離，這種手段并不是永遠(yuǎn)存在，需要在一段時間后拆除，因此采用這種手段時需要考慮適用性。

化學(xué)改進(jìn)的應(yīng)用。礦山污染物是影響土壤成本的重要因素，可以利用化學(xué)手段添加營養(yǎng)素等物質(zhì)到土壤之中。為提高土壤肥力，可通過施鉀肥、氮肥等有效肥料，并結(jié)合肥料的pH值來調(diào)節(jié)土壤的pH值。但是，在施用化肥的過程中，由于受滲水等因素的影響，施用有機(jī)肥容易污染地下水。采用改良過的有機(jī)肥副作用很小，雖然具有很高的價值，卻會大大增加工程成本。

生物改良法。利用一些有特殊生理功能的微生物、動物、植物等改良土壤機(jī)質(zhì)，恢復(fù)土壤活力，消除或降低土壤中的重金屬等有害物，例如固氮類植物的生理特性決定其能夠吸收大量的重金屬，因此可用來降低土壤中的重金屬含量。動物改良法則是一種動態(tài)改進(jìn)，有許多類型的土壤動物，例如，土壤中的蚯蚓，正常土壤中含有大量蚯蚓，且可混入土壤中，有效改善土壤結(jié)構(gòu)、保水能力、排水能力和滲透性。相關(guān)研究表明，馴化蚯蚓引入礦山污染有利于有效改善土壤結(jié)構(gòu)、土壤肥力、土壤滲透性等方面，以及提高土壤中重金屬元素的豐度，可促進(jìn)土壤的可持續(xù)性應(yīng)用，但需要注意的是，土壤動物改良需要建立在植物改良的基礎(chǔ)上。微生物改良主要是指土壤中含有大量微生物，可以通過代謝活動溶解和轉(zhuǎn)化重金屬，這些重金屬物質(zhì)對土壤有害，通過微生物降解可以有效降低有毒物質(zhì)濃度，有效改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，應(yīng)用該方法可有效改善礦山污染土壤環(huán)境，但效果較慢，需要結(jié)合植物改良的方法，對貧瘠荒地的應(yīng)用效果不佳。

5?生態(tài)恢復(fù)的方法

5.1?固體廢棄物的處理

在選擇堆場時，應(yīng)科學(xué)分析地形、地質(zhì)及周邊環(huán)境，在評估對空間環(huán)境的影響時應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：首先避免影響地表裸露水質(zhì)，防止礦山開采產(chǎn)生的廢棄物因風(fēng)化、風(fēng)蝕等污染附近地表水質(zhì);其次要避免其對地下水的影響，垃圾物質(zhì)的長期堆放會發(fā)生發(fā)酵或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的有害物滲透地表土層進(jìn)入地下水;最后要合理堆放，避免引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，例如水災(zāi)、滑坡等，造成人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)損失。

5.2?邊坡復(fù)綠

礦山邊坡通常都是裸露的巖石或土層，經(jīng)過長時間的開采，地質(zhì)結(jié)構(gòu)極其不穩(wěn)定，而且也對周邊環(huán)境產(chǎn)生惡劣的影響，礦山的邊坡通常需要人為干預(yù)以加快其恢復(fù)速度，否則靠自然自身力量恢復(fù)非常緩慢。邊坡是礦山治理的基礎(chǔ)工作，因此邊坡綠化工作也是礦山生態(tài)治理的基礎(chǔ)性工作，利用技術(shù)手段在坡面恢復(fù)綠植，不僅能夠恢復(fù)基礎(chǔ)生態(tài)功能，也能夠綠化群眾生活環(huán)境，還可以保護(hù)水資源、土壤，也是一個有效的措施[5]。

復(fù)綠前需要平坦斜坡、碎石、凸出的巖石、頂角和邊坡。削坡減負(fù)，對于坡高比較平緩的，也可以填壓下坡腳使其彎曲，要求邊坡達(dá)到基本水平，同時注意邊坡的穩(wěn)定性，防止滑坡。

5.3?污水處理及回用技術(shù)

廢棄礦區(qū)土地上的水體可分為兩大類：采礦產(chǎn)品過程中產(chǎn)生的廢水和長期保存雨水的廢水。如果廢水水質(zhì)達(dá)到農(nóng)田灌溉標(biāo)準(zhǔn)，可直接用于農(nóng)田灌溉;如果廢水水質(zhì)受到嚴(yán)重污染，必須先進(jìn)行凈化，待水質(zhì)達(dá)到排放或回收標(biāo)準(zhǔn)后，方可回收利用，廢水的凈化主要利用水處理設(shè)備進(jìn)行凈化。

5.4?土壤改良技術(shù)

最好的改良土壤的方法是在礦山荒地上建造土層，進(jìn)行景觀改造。但由于難以獲得合適的土壤，實(shí)踐中往往采用土壤基質(zhì)改良的方法來彌補(bǔ)其不足。常見的方法有覆蓋客土法，即從異地運(yùn)送土壤到修復(fù)地表;轉(zhuǎn)換表土法，即在開發(fā)前轉(zhuǎn)運(yùn)走表土，結(jié)束后再運(yùn)送回原地;土壤性狀改良法，通過犁地、施肥等手段改變土壤的孔隙度、容重以及結(jié)構(gòu)等。

結(jié)語

我國地域廣闊，礦產(chǎn)資源豐富，廢棄礦山也非常多，目前來看我國面臨著嚴(yán)峻的礦山修復(fù)現(xiàn)實(shí)問題，開展礦山生態(tài)修復(fù)必須科學(xué)制定措施，因地制宜，統(tǒng)籌規(guī)劃好人與自然的關(guān)系，合理選擇修復(fù)方式。

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作者簡介：徐慧中（2001—?），女，漢族，山東青島人，本科在讀，綜合服務(wù)部負(fù)責(zé)人，研究方向：礦山修復(fù)、土地規(guī)劃。