礦山生態(tài)修復重要意義

 

 

 

　　采礦可能帶來水土流失、滑坡、土壤荒漠化等生態(tài)環(huán)境問題。采礦后廢棄的工礦用地還具有許多不良的土壤理化性質，特別是土壤中重金屬含量高，土壤系統(tǒng)中某些重金屬的污染過程具有長期性、隱蔽性和不可逆性，往往對周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。因此，廢棄礦山的生態(tài)恢復具有重要的生態(tài)學意義。礦山生態(tài)恢復不僅是緩解荒漠化和水土流失的重要步驟之一，而且通過礦山生態(tài)恢復和改造， 挖掘其蘊含的社會及經濟價值重要手段之一。目前生態(tài)恢復后選取旅游開發(fā)模式已占據礦山修復案例的一半以上， 因此考慮經濟上的因素具有較高的修復價值。實踐中，針對廢棄場的改造主要是在其獨特的自然景觀和其自身所具有的土地資源基礎上加入一些人文景觀元素， 在修復的同時將其選擇改造成城市公園、濕地公園、生態(tài)公園、礦山遺跡公園等具有旅游和休閑的景區(qū) 。目前國內外的生態(tài)修復理念主要是將修復視為破壞前的狀態(tài)，要求將森林、水體、農田恢復原狀，控制有毒有害物質的沉積和水土流失；確保地下水位保持原有水平和地表形態(tài)不變；將表層土保持在原位；注意酸性物質和有害有毒物質的防治；防止礦山尾礦發(fā)生滑坡等次生地質災害。

 

　　礦山生態(tài)修復應對之策

 

 

　　1. 礦山生態(tài)修復應遵從的原則

 

　　礦山生態(tài)修復絕不僅僅只是復原受損地形、簡單綠化等。礦山生態(tài)修復是一項系統(tǒng)性工程，是集損傷調查、設計規(guī)劃和施工于一體的復雜工程。為達到修復受損生態(tài)的結果，要深刻認識修復目標的內涵，在規(guī)劃之初，就要明確修復后土地利用的用途、生態(tài)結構及所應實現(xiàn)的生態(tài)功能。因此，礦山生態(tài)修復的目標設定需要遵從如下6條原則：尊重自然，以人為本；因地制宜，符合區(qū)域總體規(guī)劃；安全高效、可持續(xù)利用；生態(tài)環(huán)境效益優(yōu)先，關注經濟效益；恢復耕地、草地、林地優(yōu)先；末端治理與源頭和過程控制相結合。

 

　　2. 加強礦山生態(tài)修復的基礎研究

 

　　礦山生態(tài)修復40多年的實踐表明，修復理論遠遠落后于實踐，而在許多修復案例中又因缺乏科學修復而失敗，可見理論與實踐存在脫鉤現(xiàn)象。為了修復礦山開采導致的生態(tài)環(huán)境損傷，許多地方對損毀的土地和生態(tài)環(huán)境進行了自發(fā)修復和利用。對于人口稠密、經濟發(fā)展快的地區(qū)，礦山生態(tài)修復往往推動較快。但該領域的基礎理論和修復技術原理迄今仍需要進行深入研究，以支撐和促進該領域的發(fā)展。

 

　　面對錯綜復雜的開采環(huán)境損傷問題，修復手段和技術亟待創(chuàng)新豐富和推廣，要從技術的科學性、差異性、先進性、經濟性著手，豐富科學修復的內涵，使修復效益與資金、政策投入相平衡。盡管生態(tài)修復技術多種多樣，但生態(tài)修復往往存在一些基礎性的共性技術，這也是生態(tài)修復的關鍵。水是生命之源，土是生命之基，植物是生命之根，因此，水、土、植物是生態(tài)修復的三大要素，圍繞這三大要素的修復技術就是共性核心技術，即地貌重塑、土壤重構和植被恢復。這三大關鍵技術的相互聯(lián)系如圖2所示。

 

　　圖2 關鍵技術相互關系

 

　　(1)地貌重塑是針對礦區(qū)的地形地貌特點，結合采礦設計、開采工藝及土地損毀方式，通過采取有序排棄、土地整形等措施，重新塑造一個與周邊景觀相互協(xié)調的新地貌，最大限度消除和緩解對植被恢復、土地生產力提高有影響的因素，總體來說，地貌重塑是礦區(qū)修復土地質量的基礎。

 

　　(2)土壤重構是以礦區(qū)破壞土地的土壤恢復或重建為目的，采取適當?shù)闹貥嫾夹g工藝，應用工程措施及物理、化學、生物、生態(tài)措施，重新構造一個適宜的土壤剖面，在較短的時間內恢復和提高重構土壤的生產力，并改善重構土壤的環(huán)境質量[6]。

 

　　(3)植被恢復是在地貌重塑和土壤重構的基礎上，針對礦山不同土地損毀類型和程度，綜合氣候、海拔、坡度、坡向、地表物質組成和有效土層厚度等，針對不同損毀土地類型，進行先鋒植物與適生植物選擇及其他植被配置、栽植及管護，使修復的植物群落持續(xù)穩(wěn)定。

 

　　師法自然進行地貌重塑、土壤重構和植被恢復已經成為共識，但仿自然修復如何定義、如何實現(xiàn)還是亟待解決的難題和瓶頸問題。當前也有不少案例由于只模仿了原本生態(tài)環(huán)境的部分結構或者模仿不到位，導致重構地貌不合理、土壤生產力低、植被種群配置不當?shù)榷　９P者認為，仿自然修復不能急于求成，生態(tài)修復是循序漸進的動態(tài)過程，應該參照礦區(qū)原本地貌特征，從流域連通性、景觀連接性、生態(tài)結構穩(wěn)定性等多方面，系統(tǒng)科學地規(guī)劃修復方案。因此，地貌重塑、土壤重構和植被恢復三大關鍵技術的基礎理論應該深入研究，盡快取得仿自然修復理論與實踐的重大突破。

 

　　2.3 完善監(jiān)管機制并落地實施

 

　　如前所述，《礦山地質環(huán)境保護規(guī)定》、《土地復墾條例實施辦法》等均對礦山生態(tài)修復的監(jiān)測監(jiān)管提出了要求，但由于涉及礦山企業(yè)、民眾、修復企業(yè)等多方利益[8]，至今落地實施不到位。2021年自然資源部擬完成全國廢棄礦山損毀圖斑核查，核查后將制定生態(tài)修復規(guī)劃，并每年監(jiān)測治理結果；同時，結合礦業(yè)權改革等擬加強生產礦山生態(tài)修復監(jiān)督管理，將年報制度常態(tài)化。

 

　　部分省市在嘗試建立礦山生態(tài)修復監(jiān)管大數(shù)據平臺，以逐步落實監(jiān)管機制。若機制正常運轉，生態(tài)修復的舊賬會逐年完成，新賬爭取不增或少增，而借助大數(shù)據平臺實現(xiàn)礦山生態(tài)修復的監(jiān)測監(jiān)管是切實可行的辦法。因此，在新一輪國土空間規(guī)劃、國土空間生態(tài)修復規(guī)劃中，要求自省至縣建立數(shù)據庫，將生態(tài)修復工作落到圖斑，其中包括礦山生態(tài)修復工作。如陜西省國土空間生態(tài)修復大數(shù)據平臺能實現(xiàn)陜西省礦山地質環(huán)境監(jiān)測、治理恢復、土地復墾、開發(fā)式治理、國土空間綜合治理、山水林田湖草系統(tǒng)修復等綜合信息統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一門戶和統(tǒng)一管理。同時，礦山生態(tài)修復年報制度的落地也至關重要，未來的重點是完善其上報、審批和驗收制度，明確責任和各環(huán)節(jié)的時間要求及制定相應的激勵與懲罰措施。

 

　　2.4 加強生產礦山的監(jiān)督管理，大力推行邊開采邊修復技術礦山生態(tài)修復舊賬是固定的，按照自然資源部的統(tǒng)一安排，擬在“十四五”期間完成，后續(xù)生產礦山的監(jiān)督管理是關鍵。如果想讓生產礦山不欠新賬，推行邊開采邊修復的理念是關鍵。

 

　　筆者2013年提出了“井工煤礦邊開采邊復墾”的概念、內涵、基本原理、技術分類與關鍵技術[8-9]，美國國家礦山土地復墾研究中心中西部分中心原主任、南伊利諾伊大學 Y. P. Chugh 教授2017 年在論文《中國采煤沉陷邊采邊復技術》中也系統(tǒng)介紹了該成果，認為“在采煤沉陷區(qū)復墾中，邊采邊復技術是一種先進技術，該技術處于國際領先地位”，并 命 名 為 CMR-UM( Concurrent Mining and Reclamation for Underground Mining) 技術[10]。2020年在“再論煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境‘邊采邊復’”[11]一文中，筆者進一步完善了煤礦采復一體化的邊采邊復理念、原理和技術體系，重新界定煤礦生態(tài)環(huán)境“邊采邊復”的概念為: 針對煤礦開采過程中導致的生態(tài)環(huán)境損傷問題，與采礦過程緊密結合，同步采取多種措施，使生態(tài)環(huán)境損傷減輕和同步治理，即邊開采邊修復，使其達到可供利用并與當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)協(xié)調的狀態(tài)。煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境“邊采邊復”是基于“源頭和過程控制”的理念，而不是“末端治理”理念，其特點是在采礦過程中，同步(時)治理。“邊采邊復”概念中的“復”既包含狹隘的“復墾(復耕)”，也包含“修復”的概念，其核心目的是為了及時恢復和治理損傷的生態(tài)環(huán)境，緩解礦產資源開發(fā)利用與環(huán)境保護之間的矛盾，確保礦業(yè)活動朝著可持續(xù)、循環(huán)與綠色的方向發(fā)展。有關研究表明[9]，采用邊采邊復技術對采煤沉陷區(qū)進行治理，可多恢復土地10%～40%。未來，井工煤礦邊采邊復技術將在實踐中在復墾時機、復墾標高、復墾工藝方面尋求突破。在露天開采方面，強調必須實行采-排-復一體化工藝，盡早內排，到界治理，減少外排占地和采坑過大。黑岱溝露天煤礦的邊采邊復工程布局如圖3所示。

 

　　礦山生態(tài)修復解決方案

 

　　采空區(qū)穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)

 

　　城市地質災害監(jiān)測系統(tǒng)

 

　　地壓在線監(jiān)測預警系統(tǒng)

 

　　尾礦庫在線監(jiān)測系統(tǒng)

 

　　礦區(qū)運營管理系統(tǒng)

 

　　邊坡穩(wěn)定性在線監(jiān)測系統(tǒng)

 

　　1.邊坡的治理措施

 

　　邊坡治理主要工作就是要穩(wěn)定邊坡。該過程的任務是清除危石、降坡削坡，將未形成臺階的懸崖盡量構成水平臺階，把邊坡的坡度降到安全角度以下，以消除崩塌隱患。之后就要對已經處理的邊坡進行復綠，使其進一步保持穩(wěn)定。

 

　　2.尾礦的治理措施

 

　　對占用大量土地的尾礦進行二次開發(fā)，加大尾礦的綜合利用率;開發(fā)用量大、投資少、有銷路的尾礦以實現(xiàn)規(guī)模經營和多品種開發(fā)的資源化、商品化使其變廢為寶，真正成為經濟商品中的一部分。還要對尾礦壩中的廢水進行處理以達到國家標準，實現(xiàn)浮選廢水適度凈化后全部回用和零排放。對于未處理的采空區(qū)、廢舊巷道和硐室的礦山，利用井下采空區(qū)排放尾礦是一種處置尾礦行之有效的辦法。

 

　　3.土壤基層改良

 

　　礦山開采造成生態(tài)破壞的關鍵是土地退化，也就是土壤因子的改變，即廢棄地土壤理化性質變壞、養(yǎng)分丟失及土壤中有毒有害物質的增加。因此，土壤改良是礦山廢棄地生態(tài)恢復最重要的環(huán)節(jié)之一?？梢圆扇〉拇胧┌?(1)異地取土措施:在不破壞異地土壤的前提下，取適量土壤，移至礦山受損嚴重的部位，在土壤上種植植物，通過植物的吸收、揮發(fā)、根濾、降解、穩(wěn)定等作用對受損土壤進行修復。(2)廢棄地改造措施進行表土改造之前，設法灌注泥漿，使其包裹廢渣，然后再鋪一層粘土壓實，造成一個人工隔水層，減少地面水下滲，防止廢渣中劇毒元素的釋放。(3)土壤增肥改良措施:添加有效物質，使土壤的物理化學性質得到改良，從而縮短植被演替過程，加快礦山廢棄地的生態(tài)重建。

 

　　4.礦山重金屬污染的植物修復

 

　　重金屬耐性植物不僅能耐重金屬毒性，還可以適應廢棄地的極端貧瘠、土壤結構不良等惡劣環(huán)境，部分耐性植物還能富集高濃度的重金屬，因而被廣泛地用于重金屬污染土地的修復?？紤]到引種可能會帶來的生態(tài)問題，且鄉(xiāng)土植物對當?shù)貧夂驐l件的適應性，立足本地篩選重金屬耐性植物十分必要。

 

　　5.礦山水資源的修復

 

　　礦山開采中對水的損害分別表現(xiàn)在對地表水和地下水的影響。地表水、地下水的污染可以通過構筑人工濕地，通過耐受植物、微生物的作用對污染物進行去除。還有一方面就是由于過度采水造成的地表水缺乏、地下水水位下降，這就需要通過適當引水，緩解水缺乏壓力，構建蓄水系統(tǒng)逐步解決這一問題。