礦山生態(tài)修復(fù)重要意義

 

 

 

　　采礦可能帶來(lái)水土流失、滑坡、土壤荒漠化等生態(tài)環(huán)境問(wèn)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(zhì)，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(guò)程具有長(zhǎng)期性、隱蔽性和不可逆性，往往對(duì)周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。因此，廢棄礦山的生態(tài)恢復(fù)具有重要的生態(tài)學(xué)意義。礦山生態(tài)恢復(fù)不僅是緩解荒漠化和水土流失的重要步驟之一，而且通過(guò)礦山生態(tài)恢復(fù)和改造， 挖掘其蘊(yùn)含的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值重要手段之一。目前生態(tài)恢復(fù)后選取旅游開(kāi)發(fā)模式已占據(jù)礦山修復(fù)案例的一半以上， 因此考慮經(jīng)濟(jì)上的因素具有較高的修復(fù)價(jià)值。實(shí)踐中，針對(duì)廢棄場(chǎng)的改造主要是在其獨(dú)特的自然景觀和其自身所具有的土地資源基礎(chǔ)上加入一些人文景觀元素， 在修復(fù)的同時(shí)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(guó)內(nèi)外的生態(tài)修復(fù)理念主要是將修復(fù)視為破壞前的狀態(tài)，要求將森林、水體、農(nóng)田恢復(fù)原狀，控制有毒有害物質(zhì)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(zhì)和有害有毒物質(zhì)的防治；防止礦山尾礦發(fā)生滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害。

 

　　礦山生態(tài)修復(fù)應(yīng)對(duì)之策

 

 

　　1. 礦山生態(tài)修復(fù)應(yīng)遵從的原則

 

　　礦山生態(tài)修復(fù)絕不僅僅只是復(fù)原受損地形、簡(jiǎn)單綠化等。礦山生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，是集損傷調(diào)查、設(shè)計(jì)規(guī)劃和施工于一體的復(fù)雜工程。為達(dá)到修復(fù)受損生態(tài)的結(jié)果，要深刻認(rèn)識(shí)修復(fù)目標(biāo)的內(nèi)涵，在規(guī)劃之初，就要明確修復(fù)后土地利用的用途、生態(tài)結(jié)構(gòu)及所應(yīng)實(shí)現(xiàn)的生態(tài)功能。因此，礦山生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)設(shè)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(guān)注經(jīng)濟(jì)效益；恢復(fù)耕地、草地、林地優(yōu)先；末端治理與源頭和過(guò)程控制相結(jié)合。

 

　　2. 加強(qiáng)礦山生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)研究

 

　　礦山生態(tài)修復(fù)40多年的實(shí)踐表明，修復(fù)理論遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)踐，而在許多修復(fù)案例中又因缺乏科學(xué)修復(fù)而失敗，可見(jiàn)理論與實(shí)踐存在脫鉤現(xiàn)象。為了修復(fù)礦山開(kāi)采導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境損傷，許多地方對(duì)損毀的土地和生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了自發(fā)修復(fù)和利用。對(duì)于人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)展快的地區(qū)，礦山生態(tài)修復(fù)往往推動(dòng)較快。但該領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和修復(fù)技術(shù)原理迄今仍需要進(jìn)行深入研究，以支撐和促進(jìn)該領(lǐng)域的發(fā)展。

 

　　面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的開(kāi)采環(huán)境損傷問(wèn)題，修復(fù)手段和技術(shù)亟待創(chuàng)新豐富和推廣，要從技術(shù)的科學(xué)性、差異性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性著手，豐富科學(xué)修復(fù)的內(nèi)涵，使修復(fù)效益與資金、政策投入相平衡。盡管生態(tài)修復(fù)技術(shù)多種多樣，但生態(tài)修復(fù)往往存在一些基礎(chǔ)性的共性技術(shù)，這也是生態(tài)修復(fù)的關(guān)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(fù)的三大要素，圍繞這三大要素的修復(fù)技術(shù)就是共性核心技術(shù)，即地貌重塑、土壤重構(gòu)和植被恢復(fù)。這三大關(guān)鍵技術(shù)的相互聯(lián)系如圖2所示。

 

　　圖2 關(guān)鍵技術(shù)相互關(guān)系

 

　　(1)地貌重塑是針對(duì)礦區(qū)的地形地貌特點(diǎn)，結(jié)合采礦設(shè)計(jì)、開(kāi)采工藝及土地?fù)p毀方式，通過(guò)采取有序排棄、土地整形等措施，重新塑造一個(gè)與周邊景觀相互協(xié)調(diào)的新地貌，最大限度消除和緩解對(duì)植被恢復(fù)、土地生產(chǎn)力提高有影響的因素，總體來(lái)說(shuō)，地貌重塑是礦區(qū)修復(fù)土地質(zhì)量的基礎(chǔ)。

 

　　(2)土壤重構(gòu)是以礦區(qū)破壞土地的土壤恢復(fù)或重建為目的，采取適當(dāng)?shù)闹貥?gòu)技術(shù)工藝，應(yīng)用工程措施及物理、化學(xué)、生物、生態(tài)措施，重新構(gòu)造一個(gè)適宜的土壤剖面，在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)和提高重構(gòu)土壤的生產(chǎn)力，并改善重構(gòu)土壤的環(huán)境質(zhì)量[6]。

 

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

 

　　師法自然進(jìn)行地貌重塑、土壤重構(gòu)和植被恢復(fù)已經(jīng)成為共識(shí)，但仿自然修復(fù)如何定義、如何實(shí)現(xiàn)還是亟待解決的難題和瓶頸問(wèn)題。當(dāng)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(jié)構(gòu)或者模仿不到位，導(dǎo)致重構(gòu)地貌不合理、土壤生產(chǎn)力低、植被種群配置不當(dāng)?shù)榷?。筆者認(rèn)為，仿自然修復(fù)不能急于求成，生態(tài)修復(fù)是循序漸進(jìn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，應(yīng)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等多方面，系統(tǒng)科學(xué)地規(guī)劃修復(fù)方案。因此，地貌重塑、土壤重構(gòu)和植被恢復(fù)三大關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)理論應(yīng)該深入研究，盡快取得仿自然修復(fù)理論與實(shí)踐的重大突破。

 

　　2.3 完善監(jiān)管機(jī)制并落地實(shí)施

 

　　如前所述，《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)規(guī)定》、《土地復(fù)墾條例實(shí)施辦法》等均對(duì)礦山生態(tài)修復(fù)的監(jiān)測(cè)監(jiān)管提出了要求，但由于涉及礦山企業(yè)、民眾、修復(fù)企業(yè)等多方利益[8]，至今落地實(shí)施不到位。2021年自然資源部擬完成全國(guó)廢棄礦山損毀圖斑核查，核查后將制定生態(tài)修復(fù)規(guī)劃，并每年監(jiān)測(cè)治理結(jié)果；同時(shí)，結(jié)合礦業(yè)權(quán)改革等擬加強(qiáng)生產(chǎn)礦山生態(tài)修復(fù)監(jiān)督管理，將年報(bào)制度常態(tài)化。

 

　　部分省市在嘗試建立礦山生態(tài)修復(fù)監(jiān)管大數(shù)據(jù)平臺(tái)，以逐步落實(shí)監(jiān)管機(jī)制。若機(jī)制正常運(yùn)轉(zhuǎn)，生態(tài)修復(fù)的舊賬會(huì)逐年完成，新賬爭(zhēng)取不增或少增，而借助大數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)礦山生態(tài)修復(fù)的監(jiān)測(cè)監(jiān)管是切實(shí)可行的辦法。因此，在新一輪國(guó)土空間規(guī)劃、國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)規(guī)劃中，要求自省至縣建立數(shù)據(jù)庫(kù)，將生態(tài)修復(fù)工作落到圖斑，其中包括礦山生態(tài)修復(fù)工作。如陜西省國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)陜西省礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)、治理恢復(fù)、土地復(fù)墾、開(kāi)發(fā)式治理、國(guó)土空間綜合治理、山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)等綜合信息統(tǒng)一平臺(tái)、統(tǒng)一門戶和統(tǒng)一管理。同時(shí)，礦山生態(tài)修復(fù)年報(bào)制度的落地也至關(guān)重要，未來(lái)的重點(diǎn)是完善其上報(bào)、審批和驗(yàn)收制度，明確責(zé)任和各環(huán)節(jié)的時(shí)間要求及制定相應(yīng)的激勵(lì)與懲罰措施。

 

　　2.4 加強(qiáng)生產(chǎn)礦山的監(jiān)督管理，大力推行邊開(kāi)采邊修復(fù)技術(shù)礦山生態(tài)修復(fù)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(chǎn)礦山的監(jiān)督管理是關(guān)鍵。如果想讓生產(chǎn)礦山不欠新賬，推行邊開(kāi)采邊修復(fù)的理念是關(guān)鍵。

 

　　筆者2013年提出了“井工煤礦邊開(kāi)采邊復(fù)墾”的概念、內(nèi)涵、基本原理、技術(shù)分類與關(guān)鍵技術(shù)[8-9]，美國(guó)國(guó)家礦山土地復(fù)墾研究中心中西部分中心原主任、南伊利諾伊大學(xué) Y. P. Chugh 教授2017 年在論文《中國(guó)采煤沉陷邊采邊復(fù)技術(shù)》中也系統(tǒng)介紹了該成果，認(rèn)為“在采煤沉陷區(qū)復(fù)墾中，邊采邊復(fù)技術(shù)是一種先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位”，并 命 名 為 CMR-UM( Concurrent Mining and Reclamation for Underground Mining) 技術(shù)[10]。2020年在“再論煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境‘邊采邊復(fù)’”[11]一文中，筆者進(jìn)一步完善了煤礦采復(fù)一體化的邊采邊復(fù)理念、原理和技術(shù)體系，重新界定煤礦生態(tài)環(huán)境“邊采邊復(fù)”的概念為: 針對(duì)煤礦開(kāi)采過(guò)程中導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境損傷問(wèn)題，與采礦過(guò)程緊密結(jié)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(kāi)采邊修復(fù)，使其達(dá)到可供利用并與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)的狀態(tài)。煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境“邊采邊復(fù)”是基于“源頭和過(guò)程控制”的理念，而不是“末端治理”理念，其特點(diǎn)是在采礦過(guò)程中，同步(時(shí))治理。“邊采邊復(fù)”概念中的“復(fù)”既包含狹隘的“復(fù)墾(復(fù)耕)”，也包含“修復(fù)”的概念，其核心目的是為了及時(shí)恢復(fù)和治理?yè)p傷的生態(tài)環(huán)境，緩解礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，確保礦業(yè)活動(dòng)朝著可持續(xù)、循環(huán)與綠色的方向發(fā)展。有關(guān)研究表明[9]，采用邊采邊復(fù)技術(shù)對(duì)采煤沉陷區(qū)進(jìn)行治理，可多恢復(fù)土地10%～40%。未來(lái)，井工煤礦邊采邊復(fù)技術(shù)將在實(shí)踐中在復(fù)墾時(shí)機(jī)、復(fù)墾標(biāo)高、復(fù)墾工藝方面尋求突破。在露天開(kāi)采方面，強(qiáng)調(diào)必須實(shí)行采-排-復(fù)一體化工藝，盡早內(nèi)排，到界治理，減少外排占地和采坑過(guò)大。黑岱溝露天煤礦的邊采邊復(fù)工程布局如圖3所示。

 

　　礦山生態(tài)修復(fù)解決方案

 

　　采空區(qū)穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

 

　　城市地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

 

　　地壓在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

 

　　尾礦庫(kù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

 

　　礦區(qū)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)

 

　　邊坡穩(wěn)定性在線監(jiān)測(cè)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(guò)程的任務(wù)是清除危石、降坡削坡，將未形成臺(tái)階的懸崖盡量構(gòu)成水平臺(tái)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(duì)已經(jīng)處理的邊坡進(jìn)行復(fù)綠，使其進(jìn)一步保持穩(wěn)定。

 

　　2.尾礦的治理措施

 

　　對(duì)占用大量土地的尾礦進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，加大尾礦的綜合利用率;開(kāi)發(fā)用量大、投資少、有銷路的尾礦以實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)營(yíng)和多品種開(kāi)發(fā)的資源化、商品化使其變廢為寶，真正成為經(jīng)濟(jì)商品中的一部分。還要對(duì)尾礦壩中的廢水進(jìn)行處理以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)浮選廢水適度凈化后全部回用和零排放。對(duì)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(kāi)采造成生態(tài)破壞的關(guān)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(zhì)變壞、養(yǎng)分丟失及土壤中有毒有害物質(zhì)的增加。因此，土壤改良是礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)最重要的環(huán)節(jié)之一。可以采取的措施包括:(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(yán)重的部位，在土壤上種植植物，通過(guò)植物的吸收、揮發(fā)、根濾、降解、穩(wěn)定等作用對(duì)受損土壤進(jìn)行修復(fù)。(2)廢棄地改造措施進(jìn)行表土改造之前，設(shè)法灌注泥漿，使其包裹廢渣，然后再鋪一層粘土壓實(shí)，造成一個(gè)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(zhì)，使土壤的物理化學(xué)性質(zhì)得到改良，從而縮短植被演替過(guò)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(fù)

 

　　重金屬耐性植物不僅能耐重金屬毒性，還可以適應(yīng)廢棄地的極端貧瘠、土壤結(jié)構(gòu)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(fù)。考慮到引種可能會(huì)帶來(lái)的生態(tài)問(wèn)題，且鄉(xiāng)土植物對(duì)當(dāng)?shù)貧夂驐l件的適應(yīng)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(fù)

 

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