黑龍江省烏拉嘎金礦廢棄地植被恢復情況研究

宋海濤，王海波*，刁云飛，鄭 紅

(1.東北林業大學林學院;2.黑龍江省森林工程與環境研究所，哈爾濱150040)

隨著全球資源、環境和人口問題的日益突出，環境永續發展已備受世界各國重視［1－2］。人類對資源和能源的索取產生了第一種廢棄地－礦區廢棄地。近20年來，礦區土地復墾 (Reclamation)逐漸成為世界各采礦大國的熱點研究課題。為了保證礦區廢棄地生態環境恢復的工作順利進行，許多國家如美國、英國、日本及東歐一些國家都先后制定了有關法律、法令及規章來約束采礦工業對土地的破壞，以法律形式要求采礦占用、破環的土地生態環境進行恢復［3－5］。據國資源部的估計，在21世紀中期，中國因生產建設而認為破壞的土地將達400萬hm2，其中僅有一半可恢復成農業用地。礦區開采的每個環節和過程都與環境發生著密切的關系［5－6］。本研究旨在結合黑龍江省實際情況，通過文獻資料檢索，對黑龍江烏拉嘎金礦礦區廢棄地展開生態恢復現狀的調查研究。利用先進的檢測手段，采用科學的評價方法，系統分析和研究黑龍江省森工總局所管理的礦區廢棄地對環境的影響，全面評估礦區廢棄地復墾的成效，研究礦區土地復墾技術結合我省生態環境的應用，為黑龍江省的礦區廢棄地生態恢復提供基礎資料與技術支持。

1 研究內容及方法

1.1 研究區域概況

黑龍江烏拉嘎金礦位于黑龍江省小興安嶺東段北坡，在伊春市嘉蔭縣烏拉嘎鄉境內。烏拉嘎金礦，隸屬于中國黃金集團公司，是國內黃金行業最大的露天礦之一。集采、選、冶綜合一體的大型現代化黃金企業。礦區多年的開采，給當地的環境造成了嚴重的影響。當地采用了礦區廢棄地復墾的新技術，對礦區的生態進行了修復［7－8］。

1.2 研究內容及文案

烏拉嘎金礦礦區，因其氣候惡劣、土壤侵蝕嚴重、生態系統抗逆性很差、風蝕和水土流失現象嚴重。對該礦進行開采，生態環境遭到嚴重退化。對該礦區復墾地植被重建帶來一定難度。盡快改善礦區的生態環境、迅速恢復植被、控制水土流失是極為重要的［9］。本論文選取黑龍江烏拉嘎金礦作為研究對象，對其進行生態恢復現狀資料的調查，使復墾技術本土化修正與應用，形成適用于黑龍江省森工林區礦區廢棄地復墾的新技術，并建立礦區廢棄地的生態恢復現狀資料的數據庫。

1.3 數據處理

用SPSS11.0進行方差分析和多重比較，用SigmaPlot10.0作圖。

2 黑龍江省森工林區礦區棄地植被重建恢復情況

20 世紀70年代末至80年代初，中國的礦山廢棄地生態恢復工作才剛剛起步［10］。1988年國務院頒布了《土地復墾規定》，采礦塌陷地、矸石山、露天采礦場、排土場、尾礦場和磚瓦窯取土坑等各類破壞土地的恢復工作受到了政府和社會各界的高度重視，同時也取得了較大的進展，恢復重建的方法從“一挖二平三改造”的簡單工程逐漸發展到基塘復墾、矸石和粉煤灰等充填復墾、生態工程和生物復墾等多種形式、多種途徑、多種方法相結合的復墾技術體系。近年來，廢棄地的恢復重建技術逐漸向生態恢復的方向轉變，同時還對修復后的土壤肥力以及各項指標進行了研究，使我國的廢棄地恢復重建工作逐步步入了系統化、整體化和高效化相結合的生態發展新階段［11－14］。

2.1 礦區棄地復墾地植被重建技術

2 .1 .1 固土護坡能力強

關注對環境的生態貢獻，而非簡單的“美化”。要從“種子”開始的最自然的育林方式，而非“植樹”的人工式。通過制備具有優良的團粒結構的土壤培養基，主動防止水土流失并培育目標植被群落，而非使用膠粘劑、水泥、無紡布等材料和手段去對［15－16］。

(1)種植前期:噴播后形成的土壤培養基具有優良的、穩定的團粒結構，抵抗雨水沖刷能力優異，而非靠“覆蓋物”和“草”去防止水土流失。

(2)種植后期:形成根系發達的“自然”木本植物群落，還原生態環境，護坡效果顯著。此環節在材料生產、施工和植物后期生長的各個環節，均無對環境和資源的二次破壞現象。注重可持續發展和資源的循環利用，施工后無需施肥灑藥，所有選用的添加材料均應在1～5a內自然降解，降解前后不會對環境產生污染［17－18］。

2 .1 .2 種植密度與林草混交

在礦區土地復墾初期，栽植純林較多。純林的主要缺點是利用林地空間不充分，生物產量不高，生態效益較差，容易發生病蟲害和林火等自然災害，自然景色較單調等。如沙棘、刺槐、榆樹等。近幾年采用了林草混交種植，該種植方法有利于營養空間的利用，有利于環境的改善，亦利于防護效能的發揮，以及抵抗災害能力的提高等。如樹木栽植將其株行距變為2m×5m，中間套種或間種生命期長短不一的各類牧草。在這些喬灌木樹種未長大前，這些混種的牧草可以防止地面的水土流失，維護著自然界的生態平衡。礦區復墾地的氣候、水分、溫度等條件也是植被重建的重要因素。針對植被對各個條件的適應性，需要采取不同的種植密度［19－20］。

2 .1 .3 直接播種技術

直接播種所需的成本較低。播種的植物生命力強，具有較強的抗逆性，根系扎入土層較深，地下部根系的伸長經常高于地上部的生長量。礦區新墾地上種植的各種牧草和絕大多數藥用植物及農作物都是用直播法來繁殖的［21］。

2 .1 .4 移栽技術

移栽與直接播種不同之處在于移栽的苗木較大，移栽時可把苗圃地內的有益菌帶到新墾地內，促使植株健壯生長。可在工廠區附近土地較平坦肥沃、可澆水灌溉、排水良好、不西曬、背風向陽的暖和地塊選擇作為苗圃地。既節省資金，又可提高移栽成活率［22］。

2.2 地表水環境質量現狀

評價區內河流屬黑龍江水系。主要河流為烏拉嘎河，烏拉嘎河向東北注入黑龍江。采礦工業區位于烏拉嘎河南700m，金礦排水口位于礦區下游3km處，此處烏拉嘎河最低水位為157.98m，最高洪水位為159.05m。

2 .2 .1 地表水監測

(1)監測范圍:確定本次評價的監測范圍為金礦周圍水域及間接納污水域。項目建成后生產廢水的排放方式為:尾礦庫→烏拉嘎河→黑龍江，生活污水經處理后排入烏拉嘎河。因此，監測評價范圍定為烏拉嘎河中、下游區及黑龍江的烏拉嘎河入江口上、下游區。

(2)監測斷面布設:在監測范圍內共布設4個監測斷面。具體情況見表1。

表1 地表水監測斷面布設情況Tab.1 Conditions of monitoring section of surface water

(3)監測時間及頻率:監測時間為2008年12月下旬，并利用伊春監測站已有數據。

(4)監測項目及分析方法:根據本項目排放污染物的特征，選擇如下監測項目:水溫、濁度、pH、總硬度、電導率、Do、BoD5、COD、SS、氰化物、氯化物、硫化物、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、Cu、As、Pb、Hg、Cd，共計20項。具體分析方法根據《水和廢水監測分析方法》(第四版)中的規定要求。

(5)監測結果:地表水環境質量現狀監測結果見表2。

表2 地表水環境質量現狀監測結果統計表Tab.2 Statistics of monitoring results of current environment quality of surface water

2 .2 .2 地表水環境現狀評價

(1)評價范圍:確定本項目評價區水體為烏拉嘎河，由于本項目最終納污水體為黑龍江，考慮到黑龍江為界江的特殊性，因此將評價范圍擴至黑龍江。本評價對烏拉嘎河水環境質量評價范圍自本項目區上游500m至入黑龍江下游5 000m，總控制長度大約45km。

(2)評價參數:根據地表水的使用功能及水質特點，為全面反映地表水水質現狀，選取12項監測參數作為評價參數。

(3)評價標準:根據黑河市環保局文件，烏拉嘎河干流均屬于Ⅲ類水環境功能區，因此本次水質評價標準采用《地表水環境質量標準》(GB3838－2002)中的Ⅲ類標準。

(4)評價方法:采用單項污染指數法。模式如下:式中:Pi為某參數的單項污染指數;Ci為某參數的實測濃度，mg/L;Cs為某參數的評價標準，mg/L。

對pH:

式中:Ci為PH值的實測值;Csu為標準規定的pH值上限;Csd為標準規定的pH值下限。

(5)評價結果及分析:烏拉嘎金礦地表水各監測斷面標準指數計算結果見表3。

表3 烏拉嘎金礦地表水各監測斷面單因子標準指數Tab.3 Single factor standard index of each monitoring section of surface water in Wulaga goldmine

由該表可以看出，監測河段水質較好，各項污染物指數除個別點位超標外均達到Ⅲ類水體標準要求。

本項目區域環境現狀良好，烏拉嘎河水質各項指標均符合Ⅲ類水體要求。

2.3 地下水環境質量現狀

選擇pH、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發性酚類、氰化物、砷、汞、鉻 (六價)、總硬度、鉛、氟、鎘、鐵、錳、溶解性總固體、高錳酸鹽指數、硫酸鹽、氯化物、大腸桿菌群，共計20項作為本次評價地下水環境現狀監測項目。

監測時間及頻率與地表水同時進行。

監測分析方法根據《水和廢水監測分析方法》(第四版)中的規定要求。評價標準執行《地下水質量標準》(GB/T14848－93)Ⅲ類標準，具體標準值見表4。

表4 地下水質量標準 (Ⅲ類)Tab.4 Quality standards of groundwater

地下水水質監測結果見表5。

表5 地下水現狀監測結果統計表Tab.5 Statistics of monitoring results of current groundwater

根據地下水的使用功能及水質特點，為全面反映地下水水質現狀，20項監測參數均作為評價參數。單項組分評價結果統計見表6。

表6 單項組分評價結果統計表Tab.6 Individual components of evaluation results

根據廠址及附近兩處水質監測結果，所有監測項目中除揮發性酚類、氨氮與錳超過《地下水質量標準》(GB/T14848－93)Ⅲ類標準外，其他項目均在Ⅲ類水質標準之內。

黑龍江省地區由于地質原因，地下水錳含量普遍偏高，相對來說，本地區還是比較低的，但作為生活飲用水使用需要進行除錳處理。

結果表明地下水水質較好。

2.4 環境空氣質量現狀

2 .4 .1 環境空氣質量現狀監測

監測范圍確定為以工業場地鍋爐煙囪為中心，邊長約為4km的矩形范圍內，總評價面積約為16km2。在監測范圍內設置1個監測點，具體位置見表7。常規污染物監測因子:TSP、SO2、NO2、PM10。

表7 環境空氣監測點位Tab.7 Ambient air monitoring sites

采樣頻率為檢測點連續監測3d。監測分析方法按照《環境空氣質量標準》 (GB3095－96)中的規定的方法進行。于2008年12月17－19日進行了現狀監測，現按監測項目敘述如下:

TSP日均濃度值為0.316mg/m3;SO2日均濃度值為0.036mg/m3;NO2日均濃度值為0.04mg/m3，PM10日均濃度值為 0.036mg/m3，SO2、NO2、PM10三項監測指標不超標，TSP監測指標超標。

2 .4 .2 環境空氣質量現狀評價

評價參數同監測參數。評價標準采用國家《環境空氣質量標準》(GB3095－96)中的二級標準。見表8。

表8 環境空氣評價標準Tab.8 Evaluation standards of ambient air

現狀評價結果見表9。

表9 環境空氣質量現狀評價結果Tab.9 Evaluation results of ambient air quality status

單項污染指數評價結果表明，評價區本監測點單項污染指數除TSP外均小于1，說明評價區各評價因子均具有一定的環境容量。結果表明環境空氣優于《環境空氣質量標準》中的二級標準。

3 討論

黑龍江省早期“遍地是金，處處有林”的烏拉嘎金礦，森林植被繁茂，生態環境非常優美。自開采以來，已對開采區的土地、草場、沼澤濕地、森林植被造成了一定的破壞。近幾年來，嘉蔭縣政府和烏拉嘎金礦局極為重視該地的生態環境保護與建設，嚴格控制砂金礦開采與森林采伐，加強環境治理，使整體生態環境得到改善。但抗外界干擾性的能力遠不如原生系統［23－25］。

3.1 礦區建設對生態環境影響分析

黑龍江省烏拉噶金礦礦區的原始森林生態景觀是以紅松為主的針闊混交林原生植被，現已逐漸被溫帶針闊葉混交林所替代，僅在小結列河流域和腰烏拉嘎河上游還可以看到小范圍的原始森林分布區，植物群落仍以高大喬木為建群種。在烏拉嘎河谷平原區發育有草原、溪谷濕地，水草豐美，植被覆蓋率較高，郁閉度可達0.40.5，基本沒有發生水土流失。開礦后，森林資源的面積減少，雖然采取了有效的異地恢復森林植被措施，但由于近期人工林低齡、不穩定還沒有發揮出森林生態系統的巨大作用［26－28］。

采礦和項目建設過程中，區域土壤結構遭受到不同程度地破壞，降低土壤養分含量，從而影響植物生長。此外，施工中機械碾壓等過程也會造成一定程度的土壤板結，降低土壤生產能力。回填的剩余土方土壤松散，易發生水土流失，土壤中養分也將隨之流失。但這種影響是有限度的，如果及時治理并不會改變土壤環境的原始功能。廢石堆場堆積的廢石等固體廢物，在雨水淋洗沖洗的作用下，將滲透到周圍的土壤中，造成污染，造成土壤肥力下降。所以在排放固體廢棄物的過程中，應當采取即時有效的措施、規范操作，將由于采礦而對周圍土壤環境造成的影響降到最低程度［29］。

采礦的廢渣和尾礦暴露在大氣中，由于硫化物能夠氧化后降水形成酸雨，將造成礦區附近地表水甚至地下水遭到污染，無法達到飲用灌溉的標準。與此同時，開礦場內若采用疏干排水，則改變了地下水自然流場以及補水、排水的條件，破壞了大氣降水與地表水、地下水之間的平衡，通常情況下會在采取的中心位置形成一個大漏斗，導致泉眼和水源的枯竭［30］。

露天的采礦場由于采用大量大型移動和爆破機械設備，在場區內會產生一系列的塵毒污染。主要的污染物質有粉塵、放射性的氣溶膠和H2S、SO2、CO、NO2，產塵量由巖石的性質、開采方法、設備的類型及性能決定。由于露天的開采強度較大，機械作業程度較高，受近地面氣象條件的影響較為顯著，局部的污染可以擴散到全礦。運輸過程中的大量粉塵也將影響污染礦區及其周圍地區的空氣質量［31］。

3.2 礦山生態環境保護對策

在礦產資源開發中應堅持“污染防治與生態環境保護并重、生態環境保護與生態環境建設并舉;以及預防為主、防治結合、過程控制、綜合治理”的原則。在礦業生產中應堅持推行循環經濟的“污染物減量，資源再利用和循環利用”的技術原則。在土地復墾中應堅持“六個結合”的原則。即礦業經濟發展與社會生態環境保護相結合;環境綜合整治與生態重建相結合;采礦與復墾相結合;土地復墾與農業結構調整相結合;采取有效工藝措施，治理與預防相結合;制度創新、理論方法和技術創新，經濟與政策法規相結合的原則。在承擔社會責任中應堅持誰開采、誰治理，誰污染、誰治理，誰受益、誰治理的原則［32］。

根據全區礦山環境發展變化趨勢，按照區內相似，區間相異的原則，劃分出重點保護區、重點預防區、重點治理區和一般治理區，并對各區的保護治理任務分別規劃落實。建立和健全礦山生態環境保護的監督管理體系，推進礦山生態環境保護的規范化、制度化建設，解決小型礦山無序開采對資源的浪費和環境的破壞。推廣先進合理的礦山生產技術、工藝，實現礦山開采的科學化、環保化，實行邊開采，邊復墾，恢復土地用途，維護生態環境，提高礦山“三率”水平。節能減排，減少污染。選擇節水工藝技術，減少水的排量，對廢水廢液進行循環利用，防止廢水廢液對環境的污染。綜合利用礦山固體廢物和尾礦，不能利用的進行無害化處理，減少固體廢棄物對土地的侵占和環境的破壞。對已閉坑礦山進行統籌安排，實行專項整治。開展治理示范工程試點，消除礦山地質環境問題，恢復土地和生態環境［33－36］。

［1］Chang Jiang，Borchard Klaus.Coordinating mining industry and environment protection［A］.Mine Land Reclamation and Ecological Restortion for the 21 Century［C］，2000:90 －101.

［2］Rheinbraun.Landschaftsgestaltung und o¨kologie im rheinischen Braunkohlenrevier［M］.Huerth:Drei Kronen Druck CmbH，1999:33－38.

［3］常 江，Theo Koetter.從采礦跡地到景觀公園［J］.煤炭學報，2005，30(3):399 －402.

［4］羅德權.美國露天煤礦技術考察報告［J］.世界煤炭技術，1984，2(5):45－48.

［5］張 勇.淺論露天煤礦作業的環境保護問題［J］.工業衛生與職業病雜志，2002(6):18－21.

［6］黃成敏.環境地學導論［M］.成都:四川大學出版社，2005:11－17.

［7］宋 蕾.美國土地復墾基金對中國廢棄礦山修復治理的啟示［J］.經濟問題探索，2010(4):22 －25.

［8］張淑玲，譚柏平.環境資源法［M］.北京:北京工業大學出版社，2009:18－21.

［9］金瑞林.環境與資源保護法學［M］.北京:北京大學出版社，2000:59－61.

［10］陳劍平.環境地質與工程［M］.北京:地質出版社，2003:23－25.

［11］馮佐海，張桂林.資源環境與可持續發展［C］.華南青年地學學術研討會論文集.南寧:廣西科學技術出版社，2006:15－18.

［12］張之一.環境地質［M］.北京:地質出版社.1998:36 －38.

［13］劉助仁.德國改善生態環境和實施可持續發展戰略的經驗啟示［J］.節能與環保，2005，22(1):38 －40.

［14］曹立強.德國的循環經濟與垃圾經濟［M］.北京:人民出版社，2006:241－245.

［15］蔡玉巧.德國的環境技術［J］.中國標準化，2002，44(2):60－63.

［16］劉仁勝.德國生態治理及其對中國的啟示［J］.紅旗文稿，2008，44(20):36 －40.

［17］林純潔.德國地方治理對中國改革的啟示［J］.學習月刊，2009，23(3):35 －37.

［18］劉海龍.采礦廢棄地的生態恢復與可持續景觀設計［J］.生態學報，2004，13(2):18 －22.

［19］崔 琰.工業廢棄地生態恢復重建的途徑與景觀生態設計［J］.山東建筑大學學報，2010，24(4):18 －21.

［20］牛海亮.國內外采礦廢棄地生態恢復研究進展［J］.內蒙古環境科學，2007，18(3):35 －37.

［21］Spencer R H，Johnston R P.Technology Best Practices［M］.New York:Wiley，2002:312.

［22］周啟星，張倩茹.東北老工業基地煤炭礦區環境問題與生態對策［J］.生態學雜志，2005，23(3):32 －35.

［23］曹 雋.龍江森工集團與企業形象戰略［J］.林業經濟，1996，17(4):19－19.

［24］黨鳳蘭，柯水發.我國森工集團存在的問題及對策探討［J］.北京林業大學學報(社會科學版)，2002，11(1):25.

［25］楊長峰.龍江森工集團森林旅游營銷策略研究［D］.哈爾濱:東北林業大學，2007:13.

［26］黃金鳳，李守明.森林生態旅游資源開發與利用探討以黑龍江省森工林區為例［J］.林業經濟，2003，24(7):28.

［27］馬 冬.龍江森工集團綠色食品營銷問題研究［D］.哈爾濱:東北林業大學，2005.

［28］張 慧.龍江森工集團家具企業營銷策略研究［D］.哈爾濱:東北林業大學，2005.

［29］陳鳳維.龍江森工產業結構調整成效顯著［J］.中國林業經濟，2008，15(3):26.

［30］孫繼華.關于中國龍江森林工業(集團)總公司推行森林資源資產化管理基本框架的構思［J］.林業科技情報，2000，27(3):35－35.

［31］劉忠敏.龍江森工:實施六大戰略［J］.中國林業產業，2007，3(2):35－35.

［32］吳憲忠.黑龍江省森林采伐問題及其深化改革的建議［C］.節能環保和諧發展－2007中國科協年會論文集，2007:26.

［33］張 波.森工企業當前存在的問題及建議［J］.林業財務與會計，2002，18(3):32 －32.

［34］王永袢.黑龍江烏拉嘎金礦深部及周邊隱伏礦體定位預測［D］.長春:吉林大學，2006:32－35.

［35］王永祥.烏拉嘎金礦地質地球化學牲研究［J］.世界地質，2005，23(2):17 －19.

［36］朱啟亮，董希斌，李 勇，等.大興安嶺火燒跡地植被天然恢復效果的評價［J］.森林工程，2010，26(4):14 －18.