礦山生態(tài)修復(fù)的基本原則及關(guān)鍵技術(shù)研究

關(guān)鍵詞：礦山生態(tài)修復(fù)；土壤修復(fù)；植被恢復(fù)

中圖分類號(hào)：X751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500(2025)06-0167-03

DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2025.06.049

Research on the Basic Principles and Key Technologies of Mine Ecological Restoration

WANCaixia

(103GeologicalBrigadeofGuzhouGeologicalandMineralExploratioandDevelopmentBureau，Tongren55430，China

Abstract:MineEcologicalrestorationisakeylink inachievingcoordinated developmentofresourcedevelopmentand ecologicalenvironmentprotection.Basedonthebasicprinciplesofecologicalrestorationinmines，thispapersystematicaly explores keytechnologiessuchassoilemediation，vegetationrestoration，waterenvironmentrestoration，terainrshaping and enginering restoration，aswellas theresource utilization of mining waste.Combinedwith practical cases，the implementation path and efectiveness ofrestoration technologiesare comprehensivelyanalyzed.Through scientificand systematictechnicaldesignandoptimization，thecoordinationandunityofecological，economic，andsocialbenefits areacheved，providingtheoreticalandpracticalsupportforthelong-termsustainabledevelopmentofmineecological restoration.

Keywords: mine ecological restoration; soil remediation; vegetation restoration

礦山生態(tài)修復(fù)是應(yīng)對(duì)礦區(qū)資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境沖突的重要手段，其研究涵蓋土壤污染治理、植被重建、水環(huán)境恢復(fù)及廢棄物資源化利用等技術(shù)領(lǐng)域。通過(guò)系統(tǒng)性修復(fù)措施，恢復(fù)生態(tài)功能和改善環(huán)境質(zhì)量，已成為生態(tài)保護(hù)與資源可持續(xù)利用的核心課題。本研究聚焦于礦山生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)及效益評(píng)估，旨在為相關(guān)領(lǐng)域提供技術(shù)參考。

1礦山生態(tài)修復(fù)的基本原則

礦山生態(tài)修復(fù)以生態(tài)優(yōu)先原則、因地制宜原則、系統(tǒng)性與長(zhǎng)期性原則為核心指導(dǎo)思想，通過(guò)明確生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)目標(biāo)，結(jié)合區(qū)域特征，開(kāi)展修復(fù)實(shí)踐。

生態(tài)優(yōu)先原則強(qiáng)調(diào)修復(fù)過(guò)程中優(yōu)先考慮生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性與生物多樣性的恢復(fù)，通過(guò)減少人為干擾、引入本地植被和優(yōu)化生態(tài)鏈，實(shí)現(xiàn)污染物削減與自然過(guò)程的最大化協(xié)調(diào)，提高生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力。因地制宜原則強(qiáng)調(diào)根據(jù)礦區(qū)的地理、氣候、土壤和水文條件制定差異化的修復(fù)策略，尤其是在土壤污染程度以及地貌破壞程度顯著不同的區(qū)域，通過(guò)定量化評(píng)估選擇適宜的修復(fù)技術(shù)。系統(tǒng)性與長(zhǎng)期性原則要求在修復(fù)過(guò)程中統(tǒng)籌考慮生態(tài)要素間的相互作用，建立多維度協(xié)同修復(fù)機(jī)制，包括土壤、水體與植被的聯(lián)動(dòng)治理模式，并通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)期管理機(jī)制確保修復(fù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2礦山生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1土壤修復(fù)技術(shù)

在生態(tài)修復(fù)中，土壤修復(fù)技術(shù)的核心包括改良土壤、去除污染物和增強(qiáng)生物功能3個(gè)方面。改良土壤主要通過(guò)添加土壤改良劑優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提升土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。例如，針對(duì)黏土比例較高區(qū)域，使用石灰石調(diào)節(jié)酸堿度，再通過(guò)補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)與微量元素提高土壤養(yǎng)分含量。去除污染物以物理－化學(xué)聯(lián)合技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)穩(wěn)定化、鈍化及淋洗技術(shù)去除重金屬或殘留污染物。其中，穩(wěn)定化過(guò)程中多采用磷酸鹽、鐵鹽或天然沸石結(jié)合高分子材料實(shí)現(xiàn)多重絡(luò)合效應(yīng)。增強(qiáng)生物功能以植物－微生物協(xié)同體系為核心，選擇超富集植物吸收重金屬[1]。

2.2植被恢復(fù)技術(shù)

礦山生態(tài)修復(fù)中，植被恢復(fù)技術(shù)旨在通過(guò)重建區(qū)域生態(tài)平衡與提高生物多樣性，實(shí)現(xiàn)退化土地的生態(tài)功能修復(fù)。該技術(shù)的實(shí)施以優(yōu)化植物物種選擇、土壤條件改善與植被群落構(gòu)建為核心，通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)適應(yīng)礦山環(huán)境的植物配置方案，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)功能長(zhǎng)期穩(wěn)定?；诘V山區(qū)域常見(jiàn)的重金屬污染和水分匱乏問(wèn)題，植被恢復(fù)技術(shù)廣泛應(yīng)用了超富集植物與耐旱植物的組合，并輔以根際微生物強(qiáng)化策略，以提高植被對(duì)污染物的耐受性與吸收能力。常用修復(fù)植物及其功能如表1所示[2]。

在群落構(gòu)建中，通過(guò)引入群落演替模型對(duì)植物配置進(jìn)行優(yōu)化，以量化群落物種組成變化的動(dòng)態(tài)特征，為優(yōu)化植被恢復(fù)策略提供理論依據(jù)。

2.3水環(huán)境修復(fù)技術(shù)

水環(huán)境修復(fù)技術(shù)以恢復(fù)受污染水體的物理、化學(xué)和生物特性為核心，通常采用化學(xué)中和、人工濕地構(gòu)建和生物修復(fù)三大策略。

化學(xué)中和通過(guò)加入堿性材料調(diào)節(jié) pH 值，同時(shí)利用沉淀反應(yīng)去除重金屬污染物，反應(yīng)可以表示為

式中： Mⁿ⁺ 表示溶解態(tài)重金屬離子； M(OH)_n(S) 表示其沉淀形式。

人工濕地構(gòu)建通過(guò)利用植物根系和基質(zhì)對(duì)污染物的吸附、過(guò)濾與降解來(lái)改善水質(zhì)。不同人工濕地的污染物類型、去除效率與適用條件如表2所示。

2.4地形重塑與工程修復(fù)技術(shù)

地形重塑與工程修復(fù)技術(shù)是礦山生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)，通過(guò)地形重塑、邊坡治理和工程支護(hù)等措施恢復(fù)礦區(qū)地貌的穩(wěn)定性和功能性。地形重塑以數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，DEM）為核心，利用地形分析和仿真技術(shù)優(yōu)化改造方案。地形高度的調(diào)整過(guò)程可以表示為

Z_new(x，y)=Z_oridinal(x，y)+ΔZ(x，y)

式中： Z_new(x，y) 表示修復(fù)后的地形高度； Z_oridinal(x，y) 表示原始地形高度； ΔZ(x，y) 表示調(diào)整量。通過(guò)對(duì)地貌數(shù)據(jù)的分區(qū)處理，依據(jù)地質(zhì)條件和植被需求構(gòu)建穩(wěn)定的梯田狀或緩坡型地形結(jié)構(gòu)。邊坡治理包括機(jī)械錨固、柔性防護(hù)網(wǎng)和植被護(hù)坡的組合應(yīng)用，能夠強(qiáng)化邊坡的抗滑能力與水土保持效果。不同坡度條件的錨固參數(shù)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

工程支護(hù)通過(guò)樁基結(jié)構(gòu)和擋土墻的精確布置，控制邊坡位移與地基沉降，通過(guò)式（3）評(píng)估結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性[3]。結(jié)合地形修復(fù)后的水流路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)，地形重塑還可為水環(huán)境治理和植被恢復(fù)提供必要的支持。

M_res=M_soil+M_support

式中： M_res 表示邊坡抗滑力矩； M_soil 表示土體自身抗滑力矩； M_support 表示支護(hù)結(jié)構(gòu)提供的力矩

2.5礦山廢棄物資源化利用技術(shù)

礦山廢棄物資源化利用技術(shù)通過(guò)對(duì)尾礦、廢石以及礦渣等固體廢棄物的科學(xué)處理和綜合利用，優(yōu)化資源循環(huán)路徑并減少環(huán)境負(fù)擔(dān)，為礦山生態(tài)修復(fù)提供了技術(shù)支持。尾礦資源化利用集中在有價(jià)金屬的提取與二次開(kāi)發(fā)，通過(guò)浮選、磁選以及化學(xué)浸出工藝回收殘余礦物成分，其目標(biāo)回收率的計(jì)算方法為

式中： R 表示回收率； C_p 表示目標(biāo)礦物濃度； C_t 表示尾礦原始礦物濃度。

礦渣的無(wú)害化處理結(jié)合物理分離與化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)，通過(guò)降低污染物遷移風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)高附加值產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)[4。廢棄物中污染物的動(dòng)態(tài)降解遵循濃度變化規(guī)律，為優(yōu)化處理路徑提供理論支持。結(jié)合生命周期評(píng)估（LifeCycleAssessment，LCA）工具，全面分析廢棄物處理過(guò)程中的資源利用效率與環(huán)境影響。

3 案例分析

本研究以某礦區(qū)為案例，分析礦山生態(tài)修復(fù)的技術(shù)實(shí)施過(guò)程及取得的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。該礦區(qū)存在重金屬污染、植被覆蓋率低、地表侵蝕嚴(yán)重等問(wèn)題，在生態(tài)修復(fù)過(guò)程中，針對(duì)因長(zhǎng)期開(kāi)采導(dǎo)致的土壤污染和植被破壞問(wèn)題，采取了系統(tǒng)的修復(fù)策略，可為其他區(qū)域的礦山生態(tài)修復(fù)提供參考。

3.1技術(shù)實(shí)施

技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，利用地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）與遙感技術(shù)獲取礦區(qū)地形、土壤和植被的分布特征，并結(jié)合土壤與水質(zhì)分析數(shù)據(jù)確定污染類型與修復(fù)目標(biāo)。對(duì)于土壤修復(fù)，采用物理、化學(xué)和生物手段相結(jié)合的策略，通過(guò)施加土壤改良劑調(diào)節(jié) pH 值，同時(shí)利用超富集植物與耐污染植物協(xié)同作用，提高吸收污染物的效率，從而改善土壤結(jié)構(gòu)。植被恢復(fù)階段選擇適應(yīng)性強(qiáng)的本地物種，利用群落演替模型優(yōu)化植物配置，構(gòu)建多樣性植被群落。地形重塑階段采用DEM分析地形穩(wěn)定性，結(jié)合工程措施實(shí)現(xiàn)地貌重建。廢棄物資源化利用過(guò)程中，通過(guò)浮選、磁選及顆粒分離技術(shù)提取礦物，同時(shí)將尾礦和廢石轉(zhuǎn)

化為建筑材料。

3.2效益評(píng)估

3.2.1 環(huán)境效益評(píng)估

環(huán)境效益評(píng)估結(jié)果如表4所示。通過(guò)采用修復(fù)技術(shù)，該礦區(qū)的土壤重金屬濃度減少 56.7% ，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加 161.6% ，植被覆蓋率提升 113.9% ，水質(zhì)pH 值提升，重金屬濃度降低 60.5% ，生態(tài)系統(tǒng)顯著恢復(fù)。

3.2.2 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估

經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估結(jié)果如表5所示。該礦區(qū)的金屬資源回收效率提高 64.5% ，尾礦資源化利用率增長(zhǎng)177% ，單位能耗降低 33.9% ，年經(jīng)濟(jì)收益增加 99.9% 。

4結(jié)論

礦山生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)涵蓋土壤治理、植被重建、水環(huán)境修復(fù)、地形重塑與廢棄物資源化利用，有效改善了礦區(qū)的生態(tài)功能，為礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供了重要支持。

參考文獻(xiàn)

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