淺議采煤沉陷區(qū)的生態(tài)修復

吳振亮，高 永，尚志強，馮 靜，袁嘉茂，阿拉騰陶格蘇

(1.內蒙古農業(yè)大學 沙漠治理學院，呼和浩特 010018；2.內蒙古自治區(qū)水利科學研究院，呼和浩特 010052；3.鄂爾多斯市地質調查監(jiān)測院，內蒙古 鄂爾多斯 017000)

1 概述

黨的二十大報告指出，“中國式現(xiàn)代化是人與自然和諧共生的現(xiàn)代化”，明確了把生態(tài)文明建設提升到前所未有的戰(zhàn)略高度，人與自然和諧共生是我國新時期生態(tài)文明建設的戰(zhàn)略任務。在強調高質量、綠色、可持續(xù)發(fā)展的背景下，改善生態(tài)環(huán)境，加強對采煤沉陷區(qū)的生態(tài)修復成為促進可持續(xù)發(fā)展的重要內容。西部地區(qū)是中國向西開放和建設“絲綢之路經濟帶”的重點，而西部五省(陜蒙甘寧新)煤炭資源產量占全國總產量的70%左右，成為中國煤炭資源的主要產地[1]。西部礦區(qū)煤炭資源較多，具有煤層埋藏淺、厚度大、地質構造簡單等特點，但礦區(qū)土地多屬于水資源短缺、地表生態(tài)脆弱的干旱—半干旱地區(qū)，礦區(qū)高強度開采極易造成地表塌陷、植被退化、土地沙化、地下水位下降等生態(tài)環(huán)境問題，采煤沉陷區(qū)踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持人工修復與自然修復相結合的方式，在防風固沙中提高效益，目前已被廣泛采用[2]。近年來，促進沉陷區(qū)的轉型發(fā)展成為了國內外學術界的研究熱點[3-6]，受到了國家和社會的廣泛關注。各級政府著力推動生態(tài)文明建設向縱深發(fā)展，促進經濟社會全面進步，積極投身到實現(xiàn)持續(xù)健康發(fā)展的采煤沉陷區(qū)綜合治理和生態(tài)修復工程上來。由于高強度、大規(guī)模的采煤活動對礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的生態(tài)環(huán)境問題，分析研究采煤沉陷區(qū)的生態(tài)修復，具有重要的學術價值。

2 我國采煤沉陷區(qū)治理研究進展

生態(tài)修復的概念隨著時代的發(fā)展以及研究的深入被賦予了不同的含義。吳鵬對此前關于生態(tài)修復的定義進行了全面分析，并在具體的生態(tài)修復實踐中指出：生態(tài)修復是在人工條件下，使其更符合社會經濟可持續(xù)發(fā)展的過程，恢復、重建和修復原來被破壞的生態(tài)環(huán)境[7]。因此，采煤沉陷區(qū)的生態(tài)修復不僅僅是簡單地對原有的生態(tài)環(huán)境進行人為的修復，還要進行休整、重建，符合當今社會發(fā)展的需要[8]。

我國礦區(qū)廢棄地面積基數(shù)大、類型復雜，且礦區(qū)采煤沉陷區(qū)生態(tài)修復率在20世紀80年代初期不到1%，到80年代末期約為2%。到目前為止，中國的生態(tài)修復率也比發(fā)達國家的生態(tài)修復率要低得多[9]。我國直到1988年頒布《土地復墾規(guī)定》，才對礦區(qū)采煤沉陷區(qū)生態(tài)修復工作做出了積極推動，使生態(tài)修復工作得到顯著的提高和改善。

中國共產黨中央委員會及國務院于2015年發(fā)布了《關于加快推進生態(tài)文明建設的意見》，其中明確指出在生態(tài)建設與修復方面應以自然修復為主，同時與人工修復相結合[10]。學界從該意見出發(fā)，對于礦山生態(tài)修復中自然修復和人工修復相結合的理論和方法進行了研究，并提出了“引導型礦山生態(tài)修復模式”的概念。該模式不斷豐富內涵和技術路線，通過利用生態(tài)系統(tǒng)固有的恢復能力，明確修復對象、合理干預程度，有效降低修復成本，同時提高修復系統(tǒng)自維持能力[11]。

國土資源等部門于2017年5月12日聯(lián)合印發(fā)的《關于加快建設綠色礦山實施的意見》中，提出3個目標：基于綠色原則構建新的礦山建設模式，探索礦業(yè)發(fā)展的新途徑，倡導建立綠色礦山工作發(fā)展的新機制[12]。這些方案的主要目的在于恢復礦山的生態(tài)價值，發(fā)揮礦山文化價值和礦山旅游資源的積極作用，同時有效開發(fā)利用廢棄礦山，以滿足生態(tài)文明建設的需求[13-14]。

3 采煤沉陷區(qū)綜合治理原則

根據(jù)治理原則來治理采煤沉陷區(qū)是確保治理效果達到最佳的必要步驟。采煤沉陷區(qū)環(huán)境治理模式需要不斷更新生態(tài)修復的治理理念，實現(xiàn)采煤沉陷區(qū)地質環(huán)境、經濟和社會效益的有機統(tǒng)一，以人與礦山、人與自然和諧持續(xù)發(fā)展為基礎[15]。同時，采煤沉陷區(qū)的治理是需要我們明確治理目標，按部就班、分批逐步完成生態(tài)修復采煤沉陷區(qū)的系統(tǒng)性工程[16]。

3.1 科學性原則

采煤沉陷區(qū)治理要以習近平新時代中國特色社會主義思想為統(tǒng)領，實現(xiàn)人與自然和諧可持續(xù)發(fā)展，即生態(tài)—經濟—社會協(xié)調發(fā)展，遵循自然規(guī)律，運用科學思維、科學手段和方法。采煤沉陷區(qū)治理復雜多樣，既要了解當?shù)丨h(huán)境，又要了解當?shù)馗艣r，更要因地制宜地選擇適合當?shù)氐目茖W治理方法。

3.2 全面性原則

采煤沉陷區(qū)治理協(xié)調發(fā)展既要綜合運用各方面知識和技術手段，對采煤沉陷區(qū)的治理進行統(tǒng)籌兼顧、全面協(xié)調，又要考慮社會、生態(tài)、經濟等多種要素。不能以偏概全，應進行全方位、多角度的分析。

3.3 可操作性原則

采煤沉陷區(qū)的治理應是以合理的、實際的手段去治理，所以需要從實際出發(fā)，不宜采用空想、不切實際的手段，綜合治理的目標或者任務應是可以達到的，因此我們要做到主觀能動性和實事求是相結合。

4 采煤沉陷區(qū)修復的技術手段

在礦區(qū)開采煤炭后，采煤沉陷區(qū)生態(tài)修復工作的關鍵是進行準確的地理定位與評估，以便根據(jù)采煤沉陷區(qū)的自身條件及社會功能要求，制定適當?shù)男迯筒呗?，并綜合運用多種修復技術[17]，以達到最佳效果。

4.1 自然修復技術

自然修復技術是一種生態(tài)修復方法，其采用生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)、更新和適應性改變能力，輔以生物恢復技術和封育技術等方法，以恢復因人為或非人為干擾而受損的生態(tài)系統(tǒng)，最終達到原有生態(tài)系統(tǒng)結構及其功能的恢復[18-19]。

4.2 土地復墾技術

研究表明[20]，通過按照宜耕則耕、宜林則林、宜草則草、宜建則建的原則進行復墾利用，可以實現(xiàn)治理礦山損毀土地，提高土地資源利用效率，促進修復區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。土地復墾技術又可分為工程復墾和生物復墾兩大類。其中，工程措施包括“挖深墊淺”、“充填復墾”和“排疏法”等，而生態(tài)措施則采用多種方式進行。鄧波[21]等學者認為土地復墾和生態(tài)修復是解決礦區(qū)環(huán)境保護和綜合治理的最佳選擇。楊光華[22]等人提出改變以往的“先破壞、后修復”的觀念，采用邊開采邊恢復的模式[23]。

4.3 植被恢復技術

植被修復技術是在清除礦區(qū)安全隱患的前提下，通過采用適當?shù)男迯头椒ê痛胧﹣砘謴蛽p毀的土地和裸露的邊坡的植被[24]。為實現(xiàn)“雙碳”目標，其主要任務和目標是提高植被覆蓋率。通過修復采煤沉陷區(qū)，可以恢復或增強碳匯功能，從而彌補開采活動所造成的碳匯損失，將礦區(qū)從“碳源”轉變?yōu)椤把醢伞?。植被的恢復是礦區(qū)生態(tài)修復中重要環(huán)節(jié)，應該對采煤沉陷區(qū)周圍環(huán)境做出具體的分析，再提出相應的植被恢復措施。

植被的選擇應當遵循以下原則：

① 選擇生長迅速的、適應性強的植物；

② 優(yōu)先選擇當?shù)貎?yōu)良的鄉(xiāng)土植物和先鋒植物；

③ 應該綜合考慮生態(tài)效益和經濟價值相結合。

植被的種植技術也是植被恢復效果優(yōu)劣的關鍵，草本植物應當采取混播的方式，木本植物大多采用栽植技術來建立優(yōu)勢種或者建群種，用來加速采煤沉陷區(qū)生態(tài)修復的進程。在植被恢復技術中，重要的一環(huán)就是配置植被的方法。在礦區(qū)修復的過程中，植物物種的多樣性對于當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定起著關鍵的作用。相較于單一的植物種群，擁有多種植物構成的生態(tài)系統(tǒng)更加抗干擾，在配置時需要考慮植物種群的密度、生長繁殖以及種間關系。另外還要根據(jù)地區(qū)的不同，因地制宜選擇不同的植被配置模式[25]。

4.4 水資源利用技術

采煤沉陷收縮區(qū)生態(tài)恢復的關鍵就是水資源，必須依托本地資源條件和科學方法合理利用自然資源?？稍诓擅撼料菔湛s區(qū)內采取“疏挖治理”，把降雨河水等徑流資源導入采煤沉陷收縮區(qū)內，由于采煤沉陷收縮區(qū)內地形較低，可以引蓄洪流，給地區(qū)的工業(yè)、農業(yè)生產供水，還可以解決地區(qū)水資源嚴重短缺的問題，這也是采面與沉陷收縮區(qū)域之間協(xié)調可持續(xù)發(fā)展的主要功能所在。在使用水資源時，既要注意水體的環(huán)境保護和抗污染性，也要注重對當?shù)卦械孛?、工農業(yè)的布局以及道路交通等進行統(tǒng)籌謀劃[26]。

4.5 土地整治技術

土壤是一個重要的碳庫，因此，在開采和回填過程中需要對土壤進行適當?shù)倪x擇，僅回收符合標準的土壤，以用于林地和耕地底層的覆蓋。然而，由于覆土土壤缺乏肥力并且土壤為酸性，需要采取科學的培肥方法，以提高土壤肥力。在pH值過高的情況下，添加石膏和石灰可以改善土壤，提高其生產能力。這些措施可以真正將廢物變?yōu)閷毑豙27-28]。

4.6 液壓噴播植草技術。

這項新興的植物生態(tài)修復技術最初源于國外。在使用該技術時，需要將色素、土壤改良劑、黏合劑、肥料和草籽等物質按照特定比重與水充分混合[29]。完成修復材料的制備后，用專用設備將混合后的材料噴射到被污染的礦山土壤中。噴撒均勻后，可以在土壤表面形成隔熱防水薄膜，為種子萌發(fā)提供適宜環(huán)境，并且具有高質量和高效率的施工特點。此外，該技術還具有優(yōu)良的防護效果，應用于礦山土壤生態(tài)修復工作中，僅需30 d左右即可實現(xiàn)70%以上的植被覆蓋。不僅如此，液壓噴撒植草技術在適應不同氣候條件方面也有著良好的表現(xiàn)[30-31]。

4.7 微生物修復技術

在某些重金屬礦山中，環(huán)境污染程度相對較高，尤其是土壤環(huán)境和生態(tài)環(huán)境都受到了不同程度的損害。為了處理這樣的土壤污染問題，微生物修復技術已經成為一種常見的處理手段。該技術可以利用微生物來提高土壤肥力及降低污染物質的濃度[32-33]。

4.8 生態(tài)修復監(jiān)測技術

在采煤沉陷區(qū)進行生態(tài)恢復工作是一項非常復雜的任務，盡管已經完成了復墾和恢復工作，但這只是一個長期過程的開始，這一過程包括植被的生長、土壤質量的改善、系統(tǒng)演化和穩(wěn)定的治理等方面。因此，針對礦山復墾和生態(tài)恢復工作，必須進行長期的目標監(jiān)測，以便判斷生態(tài)修復工程的成敗。事實上，國內礦山土地復墾生態(tài)修復面臨的主要問題是缺乏行之有效的監(jiān)督和對生態(tài)修復項目的長期監(jiān)測[34-35]。

5 采煤沉陷區(qū)生態(tài)修復的對策和建議

5.1 加大創(chuàng)新的修復技術

實現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)修復的可持續(xù)發(fā)展是我們的目標，我們應該從礦區(qū)修復的有益經驗和先進技術中汲取營養(yǎng)，深入研究礦區(qū)采煤沉陷區(qū)的綜合治理。此外，還應在礦區(qū)修復中積極推廣應用各種專利和新工藝、新技術，為實現(xiàn)綠色、健康、可持續(xù)的礦區(qū)修復發(fā)展注入新動力，不斷推動生態(tài)修復技術的創(chuàng)新與進步。

5.2 出臺、建立健全完善的政策法規(guī)體系

礦區(qū)的生態(tài)修復需要處理好其根源——礦區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞問題。因此，在進行礦區(qū)治理修復時，我們必須建立相對完善的政策法規(guī)體系，以確保有法可依、有法必從。這樣，我們可以通過法律手段來約束和限制礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞，并明確治理和恢復的主體及其責任。

5.3 完善相應的管理機制

礦區(qū)的生態(tài)修復往往會涉及多個部門單位，因此在管理當中可能會出現(xiàn)互相推諉扯皮等現(xiàn)象，我們應該加大執(zhí)法的力度和嚴格的監(jiān)督管理措施，明確相應的第一責任人，確保礦區(qū)礦產資源的合理開發(fā)利用，同時也能夠保障礦區(qū)修復保質保量的完成。

6 結語

對于采煤沉陷區(qū)的治理，有很多學者和研究者是從不同的角度切入進行研究，概括起來就是采煤沉陷區(qū)治理要貫徹綠色、協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展的理念，各種治理技術要綜合運用于治理實踐中。

采煤沉陷區(qū)產生的問題不是一成不變的，而是不斷地發(fā)生變化，如在采煤過程中會出現(xiàn)新的采煤沉陷區(qū)，生態(tài)修復的計劃和當?shù)貙嶋H的進程有明顯出入，沉陷區(qū)的居民安置等一系列問題。在采煤沉陷區(qū)進行生態(tài)修復的工作具有重要意義，但是長期性和困難性都是不可避免的。與國外相比，我國在沉陷區(qū)治理方面存在明顯的滯后。因此在進行沉陷區(qū)生態(tài)修復的過程中，需要積極汲取國外的經驗和方法，將其加以借鑒和運用，以達到良好的治理效果。同時應該以當?shù)貙嶋H情況為指導，采取科學合理的治理方式，實現(xiàn)經濟和社會效益的提高。生態(tài)修復是一個完整且專業(yè)的工程，在實際工作中需要踏實、有序地進行并掌握治理的節(jié)奏。