礦山廢棄地生態(tài)問題及修復(fù)方法研究*

謝鵬宇

（陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075）

0 引言

加強(qiáng)新時(shí)代中國特色社會(huì)主義生態(tài)文明建設(shè)對(duì)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展具有重大意義[1]。在人口規(guī)模不斷增加的背景下，生產(chǎn)生活對(duì)自然資源的需求量也不斷加大，同時(shí)不可避免地對(duì)生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境造成了重大影響。此外，在“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略的要求下，生態(tài)恢復(fù)尤其是礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)工作已變得越來越重要，這也是各個(gè)國家面臨的嚴(yán)峻問題和當(dāng)前研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域[2-4]。在工業(yè)化進(jìn)程不斷發(fā)展推進(jìn)過程中，礦產(chǎn)資源開發(fā)利用成為保障工農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，而隨著礦產(chǎn)資源開發(fā)，不合理的礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方式，產(chǎn)生了大量礦山廢棄地，也遺留了眾多的礦山生態(tài)問題，嚴(yán)重制約了土地經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的提高與改善。礦山資源開采完成后，部分廢棄土地由于長期得不到有效利用，使大面積耕地資源和其他土地資源產(chǎn)生土地污損、固體廢棄物堆積、土壤重金屬污染加劇、地表和地下水資源破壞污染等問題，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)產(chǎn)出率極低，農(nóng)民逐漸貧困化，政府補(bǔ)貼壓力增大，工業(yè)材料逐漸匱乏，嚴(yán)重影響了礦工與農(nóng)民的生產(chǎn)生活，制約著資源型城市的可持續(xù)發(fā)展。礦山廢棄地存在著嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)問題，是當(dāng)前政府和企業(yè)不得不面對(duì)和解決的難題[5-7]。

黨的十八大以來，以習(xí)近平同志為核心的黨中央高度重視生態(tài)文明建設(shè)，提出“山水林田湖是一個(gè)生命共同體”的論斷，強(qiáng)調(diào)“人的命脈在田，田的命脈在水，水的命脈在山，山的命脈在土，土的命脈在樹。用途管制和生態(tài)修復(fù)必須遵循自然規(guī)律”“對(duì)山水林田湖進(jìn)行統(tǒng)一保護(hù)、統(tǒng)一修復(fù)是十分必要的”。黨的十九大報(bào)告對(duì)于生態(tài)文明建設(shè)和綠色發(fā)展高度重視，提出要兼顧人口、環(huán)境、發(fā)展的協(xié)調(diào)關(guān)系，走集約高效、高質(zhì)量發(fā)展、綠色發(fā)展的道路。2016 年，財(cái)政部等三部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)山水林田湖生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作的通知》（財(cái)建〔2016〕725 號(hào)），明確提出要實(shí)施礦山環(huán)境治理恢復(fù)工作，實(shí)施礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)工作已成為適應(yīng)新時(shí)期生態(tài)文明建設(shè)的必然要求。礦區(qū)廢棄地生態(tài)修復(fù)工作是推動(dòng)礦區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)以及助力我國碳中和的重要方式，也是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和深入踐行“綠水青山就是金山銀山”理念的重要舉措。

國外專家在礦區(qū)廢棄地土地復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)等方面也做了許多工作[8-9]，同時(shí)也制定了關(guān)于礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的相關(guān)法律法規(guī)。尤其是對(duì)清潔采礦工藝的研發(fā)、礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中的生態(tài)保護(hù)以及部分修復(fù)技術(shù)和土地復(fù)墾技術(shù)進(jìn)行了研究，并取得了一定的效果。我國圍繞礦區(qū)廢棄地土地復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)也進(jìn)行了長期的研究和實(shí)踐，而其中，簡單的覆土回填等修復(fù)技術(shù)是最為常見的方法，但由于其整治手法單一、技術(shù)手段落后，修復(fù)效果并不顯著。因此，采取有效的礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)技術(shù)也是該項(xiàng)工作的主要研究內(nèi)容。

1 礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)進(jìn)展情況

我國是一個(gè)礦產(chǎn)資源開發(fā)和消費(fèi)大國，在礦山開采完成后，由于缺乏必要的專項(xiàng)資金，未能充分考慮礦山區(qū)域內(nèi)生態(tài)修復(fù)工作，容易引發(fā)礦區(qū)產(chǎn)生各類地質(zhì)災(zāi)害、礦區(qū)水土資源被破壞以及礦山污染等問題。此外，嚴(yán)重缺乏治理的礦山會(huì)影響周邊土地資源，造成土地資源利用率降低，同時(shí)伴隨山體滑坡、泥石流和地面沉降、塌陷等危害，人類生活和生產(chǎn)區(qū)域也會(huì)受到一定程度的影響。另外，部分煤礦區(qū)在經(jīng)過煤炭資源開采利用后，露天堆積的大量煤矸石等也會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，造成礦山廢棄后大量土地資源閑置、污染和損毀，并對(duì)周邊土壤、水體以及大氣產(chǎn)生不可逆的危害。由于礦產(chǎn)資源開采占用損毀的土地資源已超過360 萬hm2，礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)工作面臨十分嚴(yán)峻的形勢。2020 年9 月，我國向國際社會(huì)提出了要在2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和，該計(jì)劃也被列入中國2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)。礦區(qū)在礦產(chǎn)資源開發(fā)、利用的全過程中會(huì)產(chǎn)生大量的CO2、CO 等氣體，尤其對(duì)煤礦區(qū)土地?fù)p毀嚴(yán)重，且碳平衡被破壞問題十分顯著，礦區(qū)作為溫室氣體排放量較大的載體，也肩負(fù)著推動(dòng)我國實(shí)現(xiàn)碳中和的重要使命。從2016 年至今，在習(xí)近平總書記“綠水青山就是金山銀山”生態(tài)戰(zhàn)略思想的大背景下，我國出臺(tái)了較多與礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)相關(guān)的政策法規(guī)，如《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)規(guī)定》（國土資源部令第44 號(hào)）、《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（國發(fā)〔2016〕31 號(hào)）以及《中共中央 國務(wù)院關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù) 堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》（中發(fā)〔2018〕17 號(hào)）等，不斷加快礦區(qū)廢棄地生態(tài)修復(fù)的步伐，并取得了一定成果。

張之才等[10]采集了廣西35 個(gè)被鉛鋅礦污染的土壤樣品，對(duì)其中重金屬污染元素進(jìn)行了測定分析，結(jié)果表明，重金屬污染是廢棄礦區(qū)土地最嚴(yán)重的污染源之一，其中Cd 元素的潛在生態(tài)危害系數(shù)最大。李麗等[11]對(duì)長江流域礦山廢棄地的分布狀況進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，隨著時(shí)間的增長，修復(fù)的礦山面積也隨之增長，但由于其采用自然修復(fù)和土地復(fù)墾等較為單一的修復(fù)方法，未能從生態(tài)修復(fù)角度進(jìn)行考量，礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)效果不佳。王耀華等[12]對(duì)某石灰礦山的生態(tài)修復(fù)工作進(jìn)行了創(chuàng)新性的整治，在對(duì)危巖體全面清理后，重點(diǎn)對(duì)高危邊坡和地形地貌進(jìn)行了全面治理，最后以自然恢復(fù)和人為干涉相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠修復(fù)。王鵬等[13]針對(duì)甘肅省西和縣廢棄礦山存在的一些問題，先削坡后整飾，在完成擋墻施工、截水排水工程施工的基礎(chǔ)上，進(jìn)行草籽、植樹等綠化工作，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)土地綠色生態(tài)修復(fù)。何振嘉等[14]針對(duì)碳中和背景下礦區(qū)生態(tài)修復(fù)存在的問題，從固碳增匯角度出發(fā)提出了有效的礦區(qū)生態(tài)修復(fù)過程中的一些解決對(duì)策，尤其是提出在礦區(qū)生態(tài)修復(fù)中要進(jìn)一步創(chuàng)新土地綜合整治模式理念，將礦區(qū)土地生態(tài)修復(fù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相融合。

我國是一個(gè)人口眾多的發(fā)展中國家，礦產(chǎn)資源開發(fā)利用也有較長歷史，長年累月通過礦產(chǎn)開發(fā)遺留了眾多礦區(qū)廢棄地，不只造成了土地資源的極大浪費(fèi)，也嚴(yán)重影響和危害了區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境。雖然我國也組織開展了礦區(qū)修復(fù)工作，但由于大部分礦區(qū)修復(fù)過程中主體責(zé)任不清晰、財(cái)稅扶持力度不夠以及技術(shù)手段落后等原因，礦區(qū)整體生態(tài)修復(fù)水平較低，尤其是部分地區(qū)對(duì)礦區(qū)生態(tài)修復(fù)工作不重視，修復(fù)效果不顯著。但可以看到的是，廢棄礦山在得到有效修復(fù)后，能夠進(jìn)一步涵養(yǎng)水土、美化生態(tài)環(huán)境，消除礦山滑坡、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。同時(shí)，在對(duì)廢棄地整治后，提高了居民的生產(chǎn)和生活條件，尤其是對(duì)一些區(qū)域作物種植結(jié)構(gòu)的優(yōu)化也能起到顯著的推動(dòng)作用。此外，在習(xí)近平總書記“綠水青山就是金山銀山”綠色理念的號(hào)召下，群眾參與構(gòu)建生態(tài)文明建設(shè)的自覺性增強(qiáng)。我國現(xiàn)存有大量的廢棄礦山，礦區(qū)廢棄地綜合整治和生態(tài)修復(fù)工作任重道遠(yuǎn)。

2 礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)方法

2.1 物理修復(fù)方法

物理修復(fù)方法的成本較低，應(yīng)用范圍較廣，也是我國目前在礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)過程中使用最廣泛的方法，主要是通過礦山廢棄物外運(yùn)、覆土掩埋以及簡單的生態(tài)復(fù)綠等工作實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)。在部分煤礦廢棄地修復(fù)中，主要采用土地復(fù)墾的方式進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，對(duì)礦區(qū)煤矸石山進(jìn)行平整推平治理，對(duì)采煤沉陷區(qū)、塌陷洼地的邊緣不太深的區(qū)域，分段開挖，將取出的土壤就近平攤，抬高地面造成臺(tái)田，有效將洼陷導(dǎo)致的深溝進(jìn)一步改造為可耕種田地。土地平整后可進(jìn)行土壤改良，使其恢復(fù)到原有生產(chǎn)水平，并在土地復(fù)墾平整的基礎(chǔ)上，完善復(fù)墾區(qū)內(nèi)道路體系，合理布置田間道路系統(tǒng)，提高耕地機(jī)械化生產(chǎn)程度。同時(shí)，部分地區(qū)采用客土覆蓋或置換的方式消除礦區(qū)廢棄土地表層土壤，進(jìn)一步優(yōu)化或消除土壤重金屬污染。部分地區(qū)采用添加固廢基土壤調(diào)理劑的方式實(shí)現(xiàn)礦區(qū)修復(fù)，研究表明，固廢基土壤調(diào)理劑的施加不僅改善了土壤結(jié)構(gòu)，同時(shí)促進(jìn)了作物根系生長，進(jìn)一步提高了土壤肥力和土壤固碳能力。部分高寒地區(qū)將礦區(qū)渣土和羊板糞、有機(jī)肥、牧草專用肥等材料混合進(jìn)行土壤層重構(gòu)，在完成礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)上有效解決了當(dāng)?shù)責(zé)o土和高額修復(fù)費(fèi)用兩大難題。

2.2 化學(xué)修復(fù)方法

露天廢棄礦山比較常見的是土壤酸堿化問題，可以通過使用硫酸亞鐵、石膏、碳酸氫鹽等進(jìn)行土壤改良，優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤滲透能力，降低土壤酸堿化。如將石膏應(yīng)用于土壤改良中，可極大地降低土壤的堿化程度，改善土壤基質(zhì)；而將碳酸氫鹽應(yīng)用在土壤改良中，能有效改善礦區(qū)酸性廢棄地。糞肥和石灰施用可補(bǔ)充部分植物生長所需的氮、鉀等養(yǎng)分，促進(jìn)生態(tài)復(fù)綠進(jìn)程。將石灰添加至礦區(qū)廢棄地土壤中能有效改善土壤pH 值，同時(shí)能降低植物對(duì)Zn 的吸收量，提高作物產(chǎn)量。添加鈣化物可使土壤中的一些離子產(chǎn)生拮抗作用，降低土壤中部分重金屬離子的毒性和植物對(duì)重金屬的吸收量，進(jìn)一步促進(jìn)礦區(qū)廢棄地植物的生長。另外，由于礦區(qū)廢棄地中大多都存在重金屬污染物超標(biāo)情況，且傳統(tǒng)的重金屬污染物提取或消除方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本較高，并影響土壤物理性質(zhì)，部分地區(qū)采用固化/穩(wěn)定化方式來解決礦區(qū)廢棄地土壤重金屬污染問題。將一些天然或改性的環(huán)境友好型材料添加至礦區(qū)廢棄地土壤中，可使土壤中重金屬污染物從活躍態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)，通過調(diào)節(jié)土壤微生物功能降低重金屬污染物的遷移性及毒性，促進(jìn)礦區(qū)廢棄地生態(tài)修復(fù)。

2.3 生物修復(fù)方法

生物修復(fù)主要包括植物修復(fù)和微生物修復(fù)。通過種植植物可對(duì)礦區(qū)廢棄地中土壤重金屬污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化、穩(wěn)定和清除，進(jìn)而降低礦區(qū)廢棄地土壤中重金屬污染物的殘留量，實(shí)現(xiàn)改良土壤和土壤原有地貌情況恢復(fù)，優(yōu)化改善局部微環(huán)境。植物修復(fù)主要采用植物提取、植物揮發(fā)、植物過濾、植物鈍化等方法進(jìn)行礦區(qū)廢棄地生態(tài)修復(fù)，常用的植物有蜈蚣草、節(jié)節(jié)草等。而利用微生物在土壤中的生命代謝活動(dòng)轉(zhuǎn)化、降解土壤中的重金屬污染物和其他有毒害物質(zhì)達(dá)到礦區(qū)廢棄地土壤修復(fù)的方法也逐漸被使用。大量研究表明，微生物對(duì)于改善土壤重金屬污染物具有顯著的效果。例如，鐵氧化菌可以有效降低土壤中Fe 污染物的含量；抗汞微生物可把土壤中甲基汞還原成Hg，降低礦區(qū)廢棄地土壤中Hg 的毒性；VA 菌根真菌能有效促進(jìn)植物從礦區(qū)廢棄地土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，推進(jìn)礦區(qū)污染土地生態(tài)修復(fù)[15]。

3 結(jié)語

新形勢下，“碳達(dá)峰、碳中和”的提出為我國生態(tài)修復(fù)工作提出了更高的要求，礦山廢棄地作為高碳匯型土地類型，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)廢棄地生態(tài)修復(fù)無疑是推動(dòng)我國加快實(shí)現(xiàn)碳中和的有效舉措。我國廢棄礦山眾多，雖然已經(jīng)進(jìn)行了部分修復(fù)，但整體修復(fù)效果不明顯，生態(tài)修復(fù)的功能未能充分體現(xiàn)。本文分析了我國礦區(qū)廢棄地修復(fù)過程中存在的一些問題，并提出了幾項(xiàng)行之有效的生態(tài)修復(fù)方法，以期為我國礦區(qū)廢棄地生態(tài)修復(fù)和綜合高效利用提供借鑒。