湖北省廢棄礦山生態(tài)環(huán)境自然恢復(fù)適宜性研究

彭 鳳，趙畢逸，余 波

（1.湖北省地質(zhì)環(huán)境總站，武漢 430030；2.資源與生態(tài)環(huán)境地質(zhì)湖北省重點實驗室，武漢 430034；3.湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，武漢 430051）

黨的十九大報告多次提出要“統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理”“推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用”。2020 年《山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程指南（試行）》強調(diào)“堅持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主的方針”“遵循自然生態(tài)系統(tǒng)的整體性、系統(tǒng)性、動態(tài)性及其內(nèi)在規(guī)律”。2022 年TD/T 1070—2022《礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)規(guī)范》提出“尊重生態(tài)系統(tǒng)演替規(guī)律，自然恢復(fù)與人工修復(fù)相結(jié)合，人工修復(fù)為自然恢復(fù)創(chuàng)造條件，最大限度發(fā)揮自然修復(fù)能力，避免過度工程治理”。

尊重自然規(guī)律、依據(jù)自然條件并利用自然過程[1]來應(yīng)對可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)[2]、為人類提供服務(wù)的理念和方式，已在山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)[3-4]、礦區(qū)管理[5]等方面得到應(yīng)用實踐。

2019—2020 年，按照統(tǒng)一部署，湖北省主要開展長江干流及主要支流（漢江、清江）兩岸10 km 范圍內(nèi)廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)，全省共完成了廢棄礦山326座、圖斑552 個，治理面積2 233.54 hm2的治理任務(wù)。其中采用自然恢復(fù)措施的礦山有34 座，分別位于恩施州、宜昌市、黃石市、荊門市和武漢市等地，目前已通過驗收。

2022 年針對湖北省276 座飾面用石材礦山進(jìn)行調(diào)查，其中十堰市有65 座礦山，宜昌市41 座，襄陽市28 座，隨州市19 座，鄂州市1 座，咸寧市29 座，黃岡市62 座，恩施州31 座。截至2022 年12 月2 日遙感影像，針對276 座飾面用石材礦山，經(jīng)遙感解譯和野外驗證工作，共有14 座礦山完成自然恢復(fù)工作。具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 湖北省廢棄露天礦山生態(tài)環(huán)境自然修復(fù)實例基本情況

礦山開采會出現(xiàn)高陡邊坡、采空區(qū)塌陷，容易引起水土流失、土壤污染、山體滑坡、植被退化、水資源污染，礦山生態(tài)自然修復(fù)的效應(yīng)、過程等會受到特定地域、區(qū)域的氣候、水文、土壤等條件影響[6-9]。廢棄礦山生態(tài)環(huán)境適宜自然恢復(fù)需滿足一定條件。

生態(tài)自然修復(fù)將成為未來生態(tài)修復(fù)工程的重要方向[10]，目前湖北省廢棄礦山自然恢復(fù)領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不成熟，廢棄礦山生態(tài)環(huán)境自然恢復(fù)需滿足的條件、恢復(fù)的效果如何評估等過程的技術(shù)要求沒有出臺。開展廢棄礦山生態(tài)環(huán)境自然恢復(fù)適應(yīng)性研究十分必要。

1 國內(nèi)相關(guān)研究

蔣高明在《讓大自然自己修復(fù)創(chuàng)傷》一文中著重強調(diào)了生態(tài)修復(fù)中自然修復(fù)的重要作用。理論上退化植被和土壤在消除或減輕外界干擾一定時期后，可自然恢復(fù)到破壞前的狀態(tài)[11-12]。且這種依靠自然恢復(fù)能力的治理措施具有成本低[13-14]、效果穩(wěn)定[15]等優(yōu)點，如封山禁牧、輪封輪牧等常規(guī)生態(tài)自我修復(fù)措施，可通過協(xié)調(diào)人與自然關(guān)系而促進(jìn)被破壞生態(tài)系統(tǒng)良性恢復(fù)[6]；胡振琪等[13]認(rèn)為對生態(tài)脆弱區(qū)尤其要重視生態(tài)的自然修復(fù);劉少君等[16]闡述了“生態(tài)閾值理論”與“地域分異原理”，當(dāng)?shù)V業(yè)活動擾動不超過生態(tài)閾值，退化的礦山生態(tài)系統(tǒng)就能自然恢復(fù)。郭姍[17]、常俊杰等[18]對礦山生態(tài)修復(fù)的近自然解決方案進(jìn)行了總結(jié)歸納。郝婧[19]得出在足夠長的恢復(fù)期內(nèi)，草本植物的自然恢復(fù)可以實現(xiàn)礦區(qū)的植被重建。隨著蔣高明、胡振琪、張紹良、白中科等研究的深入發(fā)現(xiàn)，自然恢復(fù)的效果逐漸被人熟知。根據(jù)鐘明星[20]、王飛等[21]的研究，對于遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)、交通線等較遠(yuǎn)的偏僻地區(qū)的小型礦山且開礦時間較早，自然生態(tài)恢復(fù)能力較強，可采用自然復(fù)綠的方法。

2 實例分析

2.1 宜昌市長江干支流兩岸10 km 范圍內(nèi)廢棄露天礦山自然恢復(fù)概況

宜昌市長江干支流兩岸10 km 范圍內(nèi)廢棄露天礦山修復(fù)為36 座礦山（點）、56 個圖斑，總面積178.26hm2，采取自然恢復(fù)的礦點有3 個，為宜昌廖家林石材有限公司的3 個礦點，面積為7.14 hm2。

采取自然恢復(fù)+土壤重構(gòu)+植被重建的有3 個，包括長陽高橋村廢棄重晶石石礦、長陽土家族自治縣火燒坪藍(lán)天采石場、長陽都鎮(zhèn)灣鎮(zhèn)青龍重晶石礦。

廖家林石材有限公司礦山、長陽三緣重晶石礦經(jīng)過2019—2022 年3 年的自然恢復(fù)，覆蓋度達(dá)到了100%。長陽土家族自治縣火燒坪藍(lán)天采石場除了陡峭的石壁沒有植被，其他地區(qū)植被覆蓋率達(dá)到了100%（圖1—圖4）。

圖1 廖家林石材有限公司礦山2022 年全景

圖2 廖家林石材有限公司礦山2022 年局部

圖3 長陽縣高橋村廢棄重晶石礦2022 年全景

圖4 長陽土家族自治縣火燒坪藍(lán)天采石場2022 年全景

采取自然恢復(fù)的礦山都位于偏遠(yuǎn)山區(qū)，礦山周邊物種生境條件穩(wěn)定，生態(tài)功能完好。

2.2 天門市實例基本情況介紹

2023 年4 月項目組對湖北省天門市皂市鎮(zhèn)溫嶺村、皂市鎮(zhèn)同興村、佛子山鎮(zhèn)佛子山林場的6 個廢棄礦山的生態(tài)恢復(fù)治理情況進(jìn)行了實地調(diào)查。4 座礦山2017 年關(guān)停，2 座礦山2009 年關(guān)停，由于關(guān)停時間長，大部分區(qū)域植被恢復(fù)較好，不僅地被植物覆蓋率高，還出現(xiàn)了灌木叢與喬木群（圖5—圖8）。

圖5 天門市2#礦山自然恢復(fù)全貌

圖6 天門市3#礦山自然恢復(fù)全貌

圖7 天門市8#礦山自然恢復(fù)全貌

圖8 天門市9#礦山自然恢復(fù)全貌

2#采坑邊坡和底盤局部區(qū)域已自然恢復(fù)了較多植被，其中南側(cè)邊坡中部區(qū)域主要為馬尾松，株高約0.7～1.5 m，胸徑約5～7 cm，生長較好。北側(cè)邊坡西段主要生長構(gòu)樹，坡腳局部可見零星的馬尾松。底盤草本植被生長較好，低洼蓄水區(qū)域可見柳樹和楊樹等植物。3#圖斑周圍生態(tài)環(huán)境條件較好，出露的地層巖性主要泥盆系中統(tǒng)云臺觀組石英砂巖和薄-中厚層灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，為植被的生長提供了天然的條件。采坑邊坡和底盤局部區(qū)域已自然恢復(fù)了較多植被，以構(gòu)樹、灌木為主，還有馬尾松，楊樹、柳樹、烏桕和桑樹。7#圖斑采坑出露的地層巖性主要志留系上統(tǒng)褐黃色薄層泥質(zhì)頁巖，為植被的生長提供了天然的條件。水坑附近可見楊柳等植物，臨近水庫的西南側(cè)邊坡植被恢復(fù)較好，主要以灌木為主。8#、9#圖斑周圍生態(tài)環(huán)境條件較好，周邊主要為林地和旱地。植被覆蓋率較高東側(cè)采場底盤現(xiàn)已自然復(fù)綠，植被主要為馬尾松。原石料加工和堆積區(qū)已栽植香樟，草本植被較為發(fā)育。

天門礦山實例3#、8#、9#、2#局部地段由于存在水土流失、地形破碎、缺水、地裂縫和高陡邊坡，植被恢復(fù)困難（圖9—圖14）。

圖9 天門市2#實例雨水沖刷、水土流失

圖10 天門市2#實例地裂縫

圖11 天門市8#—9#高陡邊坡

圖12 天門市7#高陡邊坡

圖13 天門市5#礦山實例地表缺水

圖14 天門市5#礦山實例立地條件差

3 結(jié)論與建議

3.1 湖北省廢棄礦山適合自然恢復(fù)廢棄礦山需滿足的條件

根據(jù)調(diào)查實例可知大部分礦山底盤區(qū)域生態(tài)恢復(fù)好，植被覆蓋率高，植物品種多。孫慶業(yè)等[22]提出只有在局部表面穩(wěn)定、濕潤區(qū)域植物才能完成生活史、實現(xiàn)定居；吳秦豫等[23]的研究顯示生態(tài)脆弱區(qū)大部分生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力指數(shù)很低，僅溝谷地帶及零星的高植被覆蓋區(qū)恢復(fù)力指數(shù)較高。

長江干流及主要支流（漢江、清江）兩岸10 km 范圍內(nèi)廢棄露天礦山生態(tài)環(huán)境自然修復(fù)項目（2019—2022 年）（表2）對于土地破損面積過大、立地條件類型多的礦山進(jìn)行自然恢復(fù)時適當(dāng)增加了人工輔助措施。

表2 自然恢復(fù)的措施

結(jié)合研究實例與參考文獻(xiàn)，湖北省廢棄礦山生態(tài)環(huán)境自然恢復(fù)適用條件需滿足以下5 個條件。

1）屬于歷史遺留廢棄露天礦山圖斑范圍內(nèi)的礦山；

2）地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無直接威脅對象，地貌景觀形態(tài)比較完整，無含水層破壞與水土污染；

3）屬于小型礦山，或土地資源損毀程度較輕（林地、草地?fù)p毀面積小于2 km2，或荒山、未利用地面積小于10 km2）的中大型礦山；

4）位置偏遠(yuǎn)，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，人為擾動較少區(qū)域的礦山；

5）礦山裸露巖體裂隙發(fā)育、風(fēng)化程度中等以上，具備植被存活的土壤、水源等基本條件。

3.2 建議

以自然恢復(fù)為主，不能急功近利、急于求成。自然修復(fù)必須因地制宜、實事求是、統(tǒng)籌謀劃，既要有近期目標(biāo)，節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先，又要著眼長遠(yuǎn)，充分考慮復(fù)雜性、長期性，把握好節(jié)奏和平衡。對位于人跡罕至的偏僻地域或生態(tài)脆弱敏感區(qū)的廢棄礦山，其人為干擾小，破壞程度輕，根據(jù)周邊未擾動區(qū)域的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在尊重自然格局的基礎(chǔ)上，適當(dāng)采取鄉(xiāng)土樹種加以人工修復(fù)，以自然恢復(fù)為主，主要采取封育手段，限制人類活動對于礦區(qū)生態(tài)環(huán)境影響，自然恢復(fù)礦區(qū)原有生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能。對土地資源損壞面積較大（大于2 hm2）必要時以工程措施促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)與生物多樣性的恢復(fù)重建。