淺析礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)與保護

林文英

（上杭縣林業(yè)局湖洋林業(yè)站，福建 上杭 364207）

0 前言

作為國內(nèi)目前有色金屬礦產(chǎn)中的一座特大型基地，紫金山礦區(qū)坐落于福建省上杭縣境內(nèi)，呈“上金下銅”的垂直分布特點，金礦為特大型低品位氧化金礦，已探明金屬儲量約達200t；銅礦屬大型斑巖銅礦床，已探明金屬儲量約200萬t。據(jù)統(tǒng)計顯示，上杭縣的財稅收入65%都來自于紫金山礦產(chǎn)資源開發(fā)及其產(chǎn)業(yè)鏈帶來的。開采礦產(chǎn)資源是一把雙刃劍，盡管能夠為國家和社會創(chuàng)造經(jīng)濟效益，但同時也會不可避免對自然環(huán)境產(chǎn)生無法逆轉(zhuǎn)的生態(tài)影響。因此，為了上杭縣未來的可持續(xù)發(fā)展，與之矛盾的礦區(qū)開采生態(tài)破壞問題越來越受到大家的關(guān)注，對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境進行科學(xué)合理的修復(fù)是大勢所趨，也是時代發(fā)展的迫切需求。目前，針對紫金山礦山的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)破壞問題，已經(jīng)構(gòu)建了一套較為完整的，涵蓋前期規(guī)劃、后期工程和生物措施等方面的綜合處治技術(shù)，并初步建成了紫金山工業(yè)生態(tài)旅游區(qū)和紫金山國家礦山公園。

1 礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞

1.1 現(xiàn)有土地的占用與破壞

據(jù)統(tǒng)計，紫金山礦區(qū)平均每年有約80hm2的土地被占用和破壞，累計面積已達約2000hm2，并呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。由于礦石的開采首先會對土地造成各種形式的破壞，比如常見的森林破壞和邊坡裸露等現(xiàn)象，這些破壞會進一步造成地表裂縫、沉降或塌方形成低洼區(qū)，最終在雨水等惡劣天氣下極易造成山體滑坡而引發(fā)嚴重事故，危及人們的生命財產(chǎn)安全。

1.2 大氣和水資源的污染

礦區(qū)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，如果不對其進行有效處理將造成無法挽回的影響。比如，廢水和廢渣含有多種重金屬物，通過滲入地下水將造成礦區(qū)水資源的嚴重污染和破壞；此外，SO2、CO、H2S、TSP等廢氣的直接排放或凈化不徹底，更是容易導(dǎo)致礦區(qū)空氣的污染。通過對現(xiàn)場采樣調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)不同區(qū)域均存在不同程度的污染，已經(jīng)對周邊區(qū)域人類、動物、生物等社會環(huán)境和自然環(huán)境的正常生存和發(fā)展造成了嚴重影響。

1.3 生物多樣性的破壞

紫金山礦區(qū)開采還會對生物的多樣性造成一定的破壞，這是由于礦石開采產(chǎn)生的廢棄物普遍含有多種有害重金屬成分，而隨著這些廢棄物的隨意丟棄或處置不當(dāng)，在雨水的沖刷下滲和空氣的傳播作用下，很容易對礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成破壞。而且，隨著生態(tài)環(huán)境的破壞，生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生失衡，不可避免造成生物不同程度的傷害甚至滅亡，生物多樣性遭到不可逆轉(zhuǎn)的破壞，后果嚴重。

2 礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)方法

隨著上述紫金山礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞狀況日益嚴重，人們逐漸意識到保護環(huán)境的迫切性并開展了相關(guān)綜合治理措施，包括采取礦井水凈化處理、清潔生產(chǎn)技術(shù)、大氣污染防治、尾礦廢料回收再利用和土地還原復(fù)墾等生態(tài)重建手段。處治效果表明，上述措施通過結(jié)合礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)整治與廢棄物資源化，在治理污染、重建生態(tài)環(huán)境的同時，還產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益，為類似礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護提供了一種新的修復(fù)模式。該創(chuàng)新模式在紫金山礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護中的運用，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 土地資源的修復(fù)

通過對不同礦山應(yīng)對尾礦渣廢棄地（礦渣堆積邊坡）特性的對比分析，提出采用針對性的水土保持方法和綠植恢復(fù)技術(shù)。同時對不同的開采歷史、礦區(qū)的地點、礦產(chǎn)資源的性質(zhì)、地形地貌、自然環(huán)境條、地方人文特性等多方面進行分析，結(jié)合土地資源的修復(fù)，營建礦山工業(yè)生態(tài)旅游、礦山地質(zhì)遺跡公園、礦山公園、城鎮(zhèn)周邊礦山房地產(chǎn)開發(fā)等措施來實現(xiàn)礦產(chǎn)資源開發(fā)的永續(xù)利用。

2.1.1礦渣堆積邊坡的特性分析

經(jīng)過堆浸后，紫金山礦區(qū)中的含金礦石會遺留大量廢渣，規(guī)劃堆積成的許多礦渣邊坡地。通過對目前正在處治邊坡進行調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，其中金礦渣堆積邊坡的數(shù)量占比在90%以上。進一步研究發(fā)現(xiàn)，不同類型的礦石堆積所形成的礦渣堆積邊坡特性也有所不同。比如，對于高品位礦石，經(jīng)過二次破碎后會變?yōu)榱捷^小的不規(guī)則零碎礦石，因粉礦渣含量較多，導(dǎo)致邊坡體內(nèi)的廢渣空隙較小；而對于低品位礦石，由于不存在二次破碎過程，廢渣顆粒較大（可達50～80cm）且級配不均勻，進而導(dǎo)致邊坡體內(nèi)的廢渣空隙較大，嚴重的還存在很多不利于后期保水保肥的內(nèi)部空區(qū)。而且，這類礦渣邊坡的pH一般在8.0～9.5之間，呈弱堿性，坡度分布在35°～40°之間，因邊坡內(nèi)砂石占比多而土體占比很少，導(dǎo)致礦渣邊坡呈現(xiàn)抗地表徑流沖刷強度低、內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散、抗軟化能力弱、滲水能力強、保水能力差和抗剪強度低等不良特性。因此，這類礦渣邊坡的穩(wěn)定性不佳，存在大面積滑坡和泥石流的高風(fēng)險，需要及時處理。

2.1.2水土保持方法

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)條件和礦渣邊坡等特點，紫金山礦區(qū)堅持以“治坡先治水”的原則，在邊坡治理過程中采取地上地下水路分別引流、削坡與反壓回填，以及施工擋渣墻、抗滑樁、擋渣壩等方法。

2.1.3綠植恢復(fù)技術(shù)

由于紫金山礦區(qū)產(chǎn)生的礦渣含有多種有害物質(zhì)，堆積排放造成土壤微生物環(huán)境受到影響，土體植被被占用和破壞。

礦區(qū)根據(jù)上級審批的水土保持方案的要求，對植被恢復(fù)工作采取工程與生物雙重技術(shù)，主導(dǎo)“分層治水、土壤改良、邊坡截短、植物選擇”為修復(fù)原則，并與生產(chǎn)規(guī)劃設(shè)計相結(jié)合、相協(xié)調(diào)，避免重復(fù)建設(shè)和前種后毀，提高綠化保存率。同時，在不違背自然規(guī)律的前提下，以保土治水為中心，通過提高邊坡穩(wěn)定性來治理邊坡災(zāi)害，改造排洪設(shè)施來治理水路問題，綜合整治尾礦廢渣、堆場邊坡等區(qū)域；采取工程和植被技術(shù)相結(jié)合，且以前者主導(dǎo)、后者輔助的工作思路，按照礦山每年制定的植被恢復(fù)計劃，采取穩(wěn)定一塊、恢復(fù)一塊的原則逐步恢復(fù)，有計劃、分步驟地做好礦山水土保持工作?；谏鷳B(tài)學(xué)原理，采用工程與生物雙重技術(shù)，將原有礦區(qū)改造升級成為林、草、礦三位一體的復(fù)合式生態(tài)系統(tǒng)?；诠こ膛c生物雙重技術(shù)，通過調(diào)節(jié)土壤中化學(xué)元素含量來提高土壤肥力，促進植物成長，通過植被復(fù)原進一步降低土壤中的有害物質(zhì)含量，防止邊坡水土流失的同時起到了加固邊坡，提高穩(wěn)定性的作用。

2.1.4工業(yè)生態(tài)旅游開發(fā)

得益于歷史悠久的開采活動，紫金山礦區(qū)已經(jīng)形成了豐富的企業(yè)文化。如果能夠以打造礦山工業(yè)為主題，充分結(jié)合礦區(qū)自身生態(tài)環(huán)境，利用其特有的地形地貌條件，通過合理優(yōu)化參觀線路規(guī)劃和景點布置，促進礦區(qū)開采和工業(yè)旅游二者相結(jié)合，在確保不干擾礦區(qū)正常生產(chǎn)的前提上，為游客展現(xiàn)出龐大的工業(yè)生態(tài)景象，從而使紫金山資源得到最大化利用。鑒于此，同時考慮到生態(tài)恢復(fù)計劃已經(jīng)取得了一定的成果，紫金山礦區(qū)工業(yè)旅游項目受到各方支持，于2004年1月正式對外開放，并于同年7月經(jīng)國家旅游局批準(zhǔn)成為我國第一批“國家級工業(yè)旅游示范點”，簡稱“黃金之旅”。次年7月又經(jīng)國土資源部批準(zhǔn)成為首批“國家礦山公園”，并陸續(xù)建成了礦山公園主碑、銅礦觀景臺和地質(zhì)博物館等系列旅游景點。截止目前，紫金山礦區(qū)工業(yè)旅游項目已經(jīng)成為當(dāng)?shù)責(zé)衢T旅游景點之一，年均游客接待量達5萬人次，總體運行狀況良好。

2.2 大氣和水資源的修復(fù)

隨著礦山開采規(guī)模的擴大和時間的推移，礦山含銅酸性廢水量不斷增加，銅離子濃度也有上升的趨勢。采用傳統(tǒng)石灰中和工藝，一方面消耗大量堿性藥劑，另一方面，生成的中和渣量大、含水率高，占用大量庫容，同時也造成有價金屬的浪費。為了解決這些難題，紫金山金銅礦實施了“含銅酸性廢水膜分離處理項目”“硫化鈉環(huán)保系統(tǒng)工藝”“電積與萃取項目”等回收銅鐵和把硐坑水引流到濕法銅礦石堆浸場回收銅金屬。通過采用上述錯輸實現(xiàn)了礦區(qū)廢棄物的二次利用，從根源上降低了廢水排放量，水環(huán)境的污染源頭得到有效控制。此外，礦區(qū)通過科學(xué)種植多種綠色植被，有效改善了水資源和大氣環(huán)境。比如，通過大葉黃楊、法桐、冬青和馬尾松等綠色植被的大量栽種，有效凈化了礦區(qū)空氣中的二氧化碳和二氧化硫等廢氣，降低了有害氣體含量，大幅降低和抑制了礦區(qū)大氣環(huán)境中的含菌量和含塵量。

2.3 生物多樣性的修復(fù)

如果賴以生存的生態(tài)環(huán)境得不到有效修復(fù)，紫金山礦區(qū)的生物根本無法繼續(xù)存活。因此，為了修復(fù)礦區(qū)生物的多樣性，采取樹木種植的方式來改善礦區(qū)微生物的生存環(huán)境，綜合利用綠植和微生物的凈化能力來改善礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。經(jīng)調(diào)查，修復(fù)后的礦區(qū)土壤含有多種類型的細菌和真菌等微生物，可以有效降解土壤中的有害成分，明顯地降低了土壤中危害程度。

3 對紫金山礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理的建議

3.1 制定嚴格的恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，建立礦區(qū)“恢復(fù)”基金

截至目前，隨著紫金山礦區(qū)的日益發(fā)展，上杭縣已形成一系列銅產(chǎn)業(yè)加工的產(chǎn)業(yè)鏈，銅礦資源對居民的日常生產(chǎn)生活起到了舉足輕重的作用。然而，由于礦產(chǎn)資源屬于不可再生資源，礦產(chǎn)資源總量隨著不斷開采在逐漸減少，伴隨而來的環(huán)境污染和生物多樣性破壞等生態(tài)問題也日益嚴重。如上文所述，盡管紫金山礦區(qū)已經(jīng)采取了系列措施進行生態(tài)修復(fù)并取得了顯著效果，但為了確保生態(tài)修復(fù)的持續(xù)性和常態(tài)化，建議礦區(qū)主管部門建立健全相關(guān)責(zé)任制度，同時對礦區(qū)環(huán)境保護措施和方案進一步深入研究完善，形成一系列有效可操作的規(guī)范化制度。此外，可以建立礦區(qū)“恢復(fù)”基金，做到專款專用，透明公開，并制定和嚴格遵守恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 礦區(qū)合理規(guī)劃，實現(xiàn)資源和生態(tài)效益雙贏

在礦區(qū)開發(fā)規(guī)劃過程中，通過制定完善的復(fù)墾土地和修復(fù)生態(tài)制度，將二者納入作為重要規(guī)劃議程。在確保安全生產(chǎn)的條件下，大力開展礦山開采技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計與安全管理措施研究，通過提升礦石采出率，緩解礦山開采對生態(tài)資源環(huán)境的影響和破壞。同時，考慮到可持續(xù)發(fā)展具有需求多樣性的特點，也為了滿足礦區(qū)功能的多樣化和參觀群眾需求層次的多樣化，建議采用多元化的設(shè)計方法。同理，在對礦區(qū)廢棄地的修復(fù)過程中，也應(yīng)遵循多元化的修復(fù)原則，即針對不同廢棄地的特點和景觀功能，采用適宜的恢復(fù)和利用技術(shù)，達到景觀設(shè)計的多元化，最終實現(xiàn)資源和生態(tài)效益雙贏。

3.3 采用園林式復(fù)墾技術(shù)

園林式復(fù)墾技術(shù)是指先結(jié)合現(xiàn)狀調(diào)查和預(yù)測分析開展園林規(guī)劃，再基于園林規(guī)劃將礦區(qū)復(fù)墾修復(fù)成為符合園林用地要求的土地。園林式復(fù)墾技術(shù)通常是結(jié)合礦區(qū)的現(xiàn)有地勢條件進行園林建造，盡管該技術(shù)的成本不高，但為了節(jié)約施工費用，建議在復(fù)墾之前一定要做好園林的規(guī)劃設(shè)計工作。

3.4 采用生物復(fù)墾技術(shù)

生物復(fù)墾技術(shù)主要包括綠肥法、施肥法和化學(xué)法等技術(shù)。其中，綠肥法是指在復(fù)墾土地上栽種一年或多年生的豆科草本植物。該方法的有益效果在于：在土壤微生物的作用下，豆科草本植物的綠色部分不僅可以釋放大量養(yǎng)分，還可以將自身轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)繼續(xù)提供營養(yǎng)；而且，豆科草本植物的根系在腐爛后還具有一定的膠結(jié)作用，可以改善土壤的物理化學(xué)性質(zhì)。施肥法是指通過向土壤內(nèi)施加一定的有機肥料來增加土壤有機物含量，在改善過粘或過砂土壤不良性質(zhì)的同時來改良土壤結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)法是指通過摻加外加劑來改變土壤的酸堿性，一般采用石灰來中和酸性土壤，采用石膏、硫酸和氯化鈣等外加劑來調(diào)節(jié)土壤堿性。

4 結(jié)語

礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)需要投入大量的精力和時間，不能急于求成，往往需要一個漫長艱難的過程，即使短期內(nèi)效果不夠理想也應(yīng)堅持下去，只有這樣才能真正實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)綠水青山就是金山銀山理念。礦產(chǎn)資源是有限的，但如果能夠通過合理規(guī)劃設(shè)計將其轉(zhuǎn)變?yōu)榍熬盁o限的旅游資源，使礦山資源得到最大化利用，最終將實現(xiàn)資源和生態(tài)效益雙贏。本文以紫金山礦區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)為例，綜合介紹了土地、大氣、水資源以及生物多樣性的修復(fù)技術(shù)，并提出了若干治理建議，希望能為同類礦山的生態(tài)修復(fù)提供借鑒。