關(guān)于礦山生態(tài)修復(fù)監(jiān)測技術(shù)方面的研究較多,主要涵蓋了社會監(jiān)督、國際協(xié)議,還包括信息網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動客戶端(APP)等監(jiān)測技術(shù)的聯(lián)合使用,還包括從結(jié)構(gòu)和功能的監(jiān)測到過程和性能的監(jiān)測的重心轉(zhuǎn)變、建立國際生態(tài)恢復(fù)監(jiān)測統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和程序等等。生態(tài)恢復(fù)監(jiān)測的指標(biāo)、植被等特定要素的監(jiān)測、生態(tài)恢復(fù)的驅(qū)動力監(jiān)測等是探討的重點。3S技術(shù)(GIS、GPS和RS)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無人機技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及社交網(wǎng)絡(luò)媒體技術(shù)是研究的熱點。
 

一、應(yīng)對全球氣候變化的礦山生態(tài)修復(fù)新思維

全球氣候變化對所有尺度的生態(tài)系統(tǒng)及其要素都可能產(chǎn)生影響。礦山土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)規(guī)劃、設(shè)計、實施以及管理中如何考慮影響這種影響,受到各國學(xué)者的熱議。

議題之一是全球氣候變化產(chǎn)生的極端氣候如洪災(zāi)、旱災(zāi)等自然災(zāi)害對已修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的沖擊效應(yīng)以及如何提高該生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對這些變化的恢復(fù)力。

議題之二是溫度異常升高或降低對植被生長的影響,以及物種篩選和種源策略。例如,澳大利亞干旱礦區(qū)植被恢復(fù)的主要挑戰(zhàn)是氣候多變、關(guān)鍵物種生長緩慢,木本植物卻很難再生。研究發(fā)現(xiàn)種子發(fā)芽的閾值與降雨、溫度有關(guān),土壤含水量的時空變化可能制約了植物修復(fù)的效果。

議題之三是通過長期監(jiān)測數(shù)據(jù)來證明現(xiàn)有修復(fù)工程是否具備恢復(fù)力。例如,澳大利亞西南正經(jīng)歷著顯著的氣候變化,1975—2004年降雨量相比1900—1974年減少了14%,而礬土礦區(qū)紅柳桉林地恢復(fù)的長期記錄為檢驗氣候影響提供了很好的信息。研究表明,氣候變化對恢復(fù)有負(fù)面作用,但是影響規(guī)模并不是很大,受影響的場地占恢復(fù)場地的比例小于二分之一,因此,礦山修復(fù)對氣候變化具有抵抗力。
 

二、復(fù)墾土壤和修復(fù)植物間的作用機理

據(jù)統(tǒng)計,約20%的報告和論文都涉及復(fù)墾土壤和種植的植被之間的相互影響問題。主要研究工作體現(xiàn)在,一方面,在植被種植不同年份后,調(diào)查植被根部土壤理化性質(zhì)的改善狀況,以揭示土壤-植被相互影響的機理和效果。另一方面,針對不同土壤復(fù)墾模式如不同覆土厚度、不同土壤基底重構(gòu)方式等,對植被的恢復(fù)效果進(jìn)行調(diào)查和評價。除此之外,還有的論文和報告關(guān)注了土壤重金屬污染物遷移到植被的界面效應(yīng)及其影響、在土壤水的約束下植被生長狀況和景觀變化、金屬礦山(金礦、鈾礦、銅礦等)開采區(qū)域復(fù)墾土壤重構(gòu)及其對植被產(chǎn)生的影響等等。由于不同地區(qū)的氣候、土壤資源、植物物種都不一樣,植被和土壤相互作用機理十分復(fù)雜,所以要得到具有普遍意義的規(guī)律還需要加大研究力度。
 

三、礦山生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值

2005年,千年生態(tài)系統(tǒng)評估項目報告發(fā)表后,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究不斷升溫,近年來這個熱點也傳導(dǎo)到礦山生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)中。例如,美國學(xué)者認(rèn)為,礦山生態(tài)恢復(fù)是可持續(xù)采礦和復(fù)墾的結(jié)合,要體現(xiàn)經(jīng)濟可行、生態(tài)溫和與社會期待,綜合的恢復(fù)方法包括景觀地形設(shè)計、河流重建、土壤重構(gòu)、原始動植物通過替換種子庫,創(chuàng)建微觀和宏觀生境,以及本土物種的種植和播種等措施來恢復(fù)。生態(tài)恢復(fù)的效益很多,包括被提高的土地價值、碳信用潛力、促進(jìn)礦山資源開采利益相關(guān)方的合作、更好的水域保護(hù)和水質(zhì)量,以及更好的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等。來自中國的學(xué)者評估了關(guān)閉礦山社會生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力及服務(wù)價值。蒙古草原深沙礦生態(tài)群落的恢復(fù)效果評價中采用了服務(wù)價值指標(biāo)。德國礦山生態(tài)景觀自然恢復(fù)可行性評價中也考慮了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)如侵蝕控制或飼料生產(chǎn)等指標(biāo)。美國學(xué)者提出文化服務(wù)價值的恢復(fù)應(yīng)該受到礦山生態(tài)修復(fù)的重視,應(yīng)將本土文化和現(xiàn)代文化有機結(jié)合,保護(hù)本土文化有特殊意義,所以生態(tài)恢復(fù)中要關(guān)注“本土現(xiàn)代性”(Indigenous modernity)?？梢?礦山生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的服務(wù)價值開始逐漸受到重視。

 

四、本土物種保持與特定污染的土壤修復(fù)技術(shù)

在礦山植被恢復(fù)中,普遍主張栽植本土物種,從而防止外來物種的侵入。然而,近年來由于氣候變化,有一種觀點認(rèn)為引入非本土植被更能適應(yīng)氣候變化。澳大利亞學(xué)者通過試驗表明,本土植物的適應(yīng)性更強,外來物種對氣候變化響應(yīng)并沒有優(yōu)勢,這印證了“local is best”的觀點。除此之外,還有不少國家的研究人員探索了應(yīng)當(dāng)如何有效修復(fù)本土植物。例如,智利巴塔哥尼亞地區(qū)露天煤礦探索種植本土假山毛櫸的可能性;美國阿巴拉契亞山區(qū)露天煤礦修復(fù)時種植大量草和豆科植物以防止侵蝕和保證場地穩(wěn)定,然而動物啃食等擾動導(dǎo)致本土雙子葉樹侵入,這不利于水土保持,研究發(fā)現(xiàn)增加土壤密實度可減少灌木和喬木的侵入;印度切利亞煤田研究種植本土樹木等。也有一些國家學(xué)者介紹本國礦山生態(tài)修復(fù)在控制外來物種侵入失敗的案例,建議要加強對生態(tài)恢復(fù)的監(jiān)測。

金屬礦山修復(fù)中重金屬污染的控制和修復(fù)一直是學(xué)者關(guān)注的重點。研究案例的場地有美國遺棄的鈾礦場、南非金山金礦尾礦場、剛果加丹加省銅鈷采礦采場、秘魯亞馬孫東南鋁礦場、澳大利亞鐵礦場等。修復(fù)的方法包括隔離、覆土、地貌重塑、本土植被吸附等。有學(xué)者提出應(yīng)當(dāng)建立生物可利用砷的主導(dǎo)度量方法、選擇抗砷金屬強的植被、監(jiān)測土壤砷遷移的技術(shù)體系。還有學(xué)者認(rèn)為,用無人機定期監(jiān)測場地重金屬污染物遷移是一個好的污染控制辦法。澳大利亞的研究人員認(rèn)為鐵礦場地的修復(fù)必須引入生態(tài)生理學(xué)(Eco-physiological)和生態(tài)水文學(xué)方法(Eco-physiology),美國的研究人員認(rèn)為污染土地的修復(fù)中,恢復(fù)生態(tài)學(xué)和環(huán)境毒理學(xué)(Environmental toxicology)起到了關(guān)鍵作用。
 

五、礦山生態(tài)修復(fù)監(jiān)測技術(shù)

礦山土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)工程浩大,而工程結(jié)束恰恰是植被生長、土壤質(zhì)量提高、系統(tǒng)演替和穩(wěn)定的開始,這就意味著礦山土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)必須進(jìn)行長期監(jiān)測。只有通過長期監(jiān)測,才能判斷生態(tài)修復(fù)工程的成功性。然而,很多國家學(xué)者都指出本國修復(fù)工程缺乏有效監(jiān)管和長期監(jiān)測。中國的礦山土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)也存在類似的問題。