洛陽欒川縣礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)對策研究

張漪，田朋朋，王鵬飛

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河南鄭州 450001)

洛陽欒川縣礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)對策研究

張漪，田朋朋，王鵬飛

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河南鄭州 450001)

欒川縣礦產(chǎn)資源豐富，是我國重要的金屬礦山開采基地。為了更好地解決欒川縣礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)問題，通過查閱相關(guān)資料及大量的實地調(diào)研，詳細(xì)分析了其目前存在的環(huán)境問題，并提出了可持續(xù)性、系統(tǒng)性及場所性三大生態(tài)恢復(fù)原則，進(jìn)而探討了對其有針對性的生態(tài)恢復(fù)對策及保障機制，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)及社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義，同時也可以為我國其他礦山開采地區(qū)的治理所借鑒。

欒川縣；礦山廢棄地；生態(tài)恢復(fù)；對策

礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)就是將受損害的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到接近于它受干擾前的自然狀態(tài)，它是一個動態(tài)治理的過程，大多數(shù)情況下，人類開采活動的干擾都超過了在開采前生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力承受限度，如果不加以及時治理，自然環(huán)境將會愈來愈惡化，由此可以看出，對采礦廢棄地進(jìn)行人工恢復(fù)是十分必要的。洛陽欒川縣擁有豐富的礦產(chǎn)資源，礦山開采在給當(dāng)?shù)貛順O大經(jīng)濟利益的同時，也給自然生態(tài)環(huán)境帶來了很大的污染和破壞，對欒川縣礦山廢棄地進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)迫在眉睫，這對于采礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

1 礦山廢棄地基本內(nèi)涵

“廢棄”一詞從字面意思來看，即棄置不用、拋棄或遺棄。顯然地，“廢棄地”就是被人們棄置不用的土地，它包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城鎮(zhèn)建設(shè)等不同使用類型的土地在發(fā)展過程中所產(chǎn)生的各種沒有充分利用的一部分土地[1]。那么，“礦山廢棄地”就是指因礦山開采、選礦、加工等活動終止后，所破壞、污染、遺留或占用的未經(jīng)治理而沒法進(jìn)行使用的土地[2]，如露天采礦場、選礦場、排土場、尾礦庫及其周邊受到嚴(yán)重污染的土地等。

2 欒川縣概況

欒川縣位于河南省西部，洛陽市西南部(見圖1)。北有熊耳山，南有伏牛山，地勢由東北向西南逐漸升高，有低山、中山與河川三種地貌。該縣處于北溫帶南緣，氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，年均氣溫12.1 ℃，年均降水量864.6 mm，降水不均，易造成洪澇災(zāi)害。森林植被資源豐富，屬暖溫帶落葉闊葉林，其森林覆蓋率達(dá)到83.3%，森林植被有156科、667屬、1661種[3]。

圖1 欒川縣區(qū)位圖Fig.1 Location map of Luanchuan County

欒川縣礦產(chǎn)資源豐富，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)40多個礦種，主要有鉬、鎢等，其中鉬儲量達(dá)到206萬噸，居世界第三。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，欒川縣有露天采礦場27處，在生產(chǎn)9處，停產(chǎn)18處[4]。至2015年底，鉬選企業(yè)已達(dá)到67家，采礦規(guī)模12萬噸。主要礦區(qū)位于東秦嶺成礦帶東端，有三道莊、上房溝和南泥湖三大鉬礦，其他礦區(qū)有陶灣鐵礦和大清溝鐵多金屬礦(見圖2)。礦山在開采前多為林地等自然植被所覆蓋的山體，礦產(chǎn)資源的開發(fā)加劇了人與環(huán)境的矛盾，嚴(yán)重地影響到生態(tài)環(huán)境，且礦山廢棄地的治理尚處于初期階段，大量廢棄露天采礦場處于裸露狀態(tài)，形成陡峭裸采邊坡，構(gòu)成安全隱患。

圖2 礦區(qū)分布圖Fig.2 Distribution map of the mining area

3 生態(tài)恢復(fù)的作用及原則

3.1 生態(tài)恢復(fù)的作用

欒川縣金屬礦山廢棄地主要以占用林地為主，一些選礦廠、排土場、尾礦庫等會占用大量農(nóng)田，因此可以說礦山廢棄地也是對土地資源的一種浪費。在礦山開采過程中，土壤表層及大量植被受到剝離和破壞，林地生態(tài)功能喪失，鄉(xiāng)土植物群落受到損壞，生物多樣性降低。礦區(qū)產(chǎn)生的廢水，尾礦庫的溢流水，以及經(jīng)雨水淋溶后的廢石堆形成的濁流，直接排入河道，使河道出現(xiàn)顏色雜亂的污染帶，從而造成河流水質(zhì)的嚴(yán)重污染。2010年，欒川縣因特大暴雨導(dǎo)致位于石廟鎮(zhèn)的尾礦庫潰壩，引發(fā)特大洪水災(zāi)害，全縣直接經(jīng)濟損失達(dá)19.8億元，受災(zāi)嚴(yán)重。因此，采取合理的措施，恢復(fù)林地的生態(tài)功能，減少水土的流失及污染，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，是欒川縣礦山廢棄地進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的主要方面。這不僅可以為當(dāng)?shù)貛砩鷳B(tài)效益，而且還可以帶來經(jīng)濟、社會及土地增值效益，對于社會的發(fā)展和人類文明的進(jìn)步有著重要作用。

3.2 生態(tài)恢復(fù)的原則

3.2.1 可持續(xù)性

在礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)過程中應(yīng)當(dāng)注重環(huán)境保護(hù)，避免對生態(tài)環(huán)境造成二次破壞。恢復(fù)植被群落與演替，改善土壤質(zhì)量，使其恢復(fù)到自然生態(tài)狀態(tài)，提高受損生態(tài)系統(tǒng)的活力及穩(wěn)定性。由于不同程度的采礦活動以及所處位置的差異性，所產(chǎn)生的廢棄地環(huán)境狀態(tài)也不同。因此，應(yīng)當(dāng)根椐其所在區(qū)域的特點，對不同類型的礦山廢棄地采取不同的生態(tài)恢復(fù)途徑，充分利用本土資源，因地制宜地進(jìn)行綜合治理。

3.2.2 系統(tǒng)性

礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)是一個系統(tǒng)工程，在恢復(fù)過程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全面考慮，統(tǒng)籌兼顧，充分結(jié)合本地區(qū)的自然地理特點、經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r以及社會人文特點等要素，按照自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律、原則和方法，構(gòu)建生態(tài)安全格局，實現(xiàn)資源的合理利用與保護(hù)。

3.2.3 場所性

“場所性”強調(diào)場所精神，指人所必須面對和適應(yīng)的實在和預(yù)設(shè)的力量。“場所精神”是“場所”所特有的精神特質(zhì)，它是由挪威城市建筑理論學(xué)家克里斯汀·諾伯格舒爾茨(Christian Norberg-Schulz)于1979年提出的。當(dāng)人們長期生活在一個可達(dá)的、熟悉的地方時，會產(chǎn)生一種對當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境以及文化環(huán)境的滿足感和歸屬感，那么這個地方也就成為了他們生活和生命中的一部分，也是一種對場所的印跡和記憶。礦山廢棄地是感知采礦歷史和文化的重要場地，人們在這里可以充分意識到歷史、社會及自然環(huán)境的改變。尊重場所性，也是尊重自然的體現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)在滿足生態(tài)恢復(fù)要求的基礎(chǔ)上對場地進(jìn)行有選擇的保留，使這些有意義的場所體現(xiàn)出一種新的生命價值。

4 生態(tài)恢復(fù)對策

4.1 水系整治

礦山廢棄地對于水系的破壞主要為地表水和地下水，而其自身產(chǎn)生的廢水包括礦坑水、選礦尾水和廢石淋漓水。對于受污染嚴(yán)重的礦山廢水，要經(jīng)過水系凈化，如加入化學(xué)藥劑，使污染物分解沉淀，待水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)行二次利用。近年來，用于農(nóng)業(yè)面源控制污染的工程技術(shù)生態(tài)攔截逐漸發(fā)展起來，通過構(gòu)建系統(tǒng)攔截泥沙和徑流，利用系統(tǒng)植物吸收滯留和去除N、P等污染物質(zhì)，例如構(gòu)建攔截壩、生態(tài)溝渠等。除此之外，對于地表水和地下水的污染可通過構(gòu)筑人工濕地對污染物進(jìn)行去除。人工濕地技術(shù)發(fā)展于20世紀(jì)70年代，已成為一種較為普遍的污水生態(tài)處理技術(shù)。人工濕地的作用系統(tǒng)為填料—水生植物—微生物，它通過一系列化學(xué)、物理和生物過程(如沉淀、過濾、吸附、生物轉(zhuǎn)化及水生植物吸收微生物降解作用)達(dá)到去除N、P，凈化污水的效果[5]。

4.2 邊坡治理

對于礦山廢棄地邊坡的生態(tài)恢復(fù)應(yīng)當(dāng)按照地層巖性、坡度以及坡面的松散程度等的不同采取有針對性的措施，使整個生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到良性循環(huán)的狀態(tài)。邊坡治理的首要工作是清除危石，穩(wěn)定邊坡，降坡削坡，徹底消除因巖石崩塌等帶來的安全隱患，然后再對已經(jīng)處理過的邊坡進(jìn)行植被恢復(fù)，常用的方法有：

(1)噴播綠化護(hù)坡。目前常用的有兩種方法：第一種方法是液壓噴播植草護(hù)坡，即利用水力機械向護(hù)坡上面進(jìn)行大面積噴播草籽[6]；第二種方法是厚層基材植物護(hù)坡，即將拌和均勻的厚層基材與草籽的混合物使用經(jīng)過改進(jìn)的混凝土噴射機按照一定的厚度均勻噴射到護(hù)坡面上，這種方法可以通過復(fù)合材料網(wǎng)、錨桿以及植物根系的力學(xué)加固等來實現(xiàn)[7]。

(2)客土植生植物護(hù)坡。采用特定的混合料基材和種子配方對邊坡進(jìn)行防護(hù)和綠化，此法常用于整體穩(wěn)定和有一定坡度的礦山邊坡。[8]

(3)土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡。土工網(wǎng)墊是由聚丙烯和聚乙烯制成的塑料網(wǎng)，呈三維結(jié)構(gòu)，內(nèi)可填充泥土和草籽，其網(wǎng)孔可以被植物的根系所穿過，這種方法可以使草皮、網(wǎng)墊以及泥土層很堅固地結(jié)合在一起，從而形成一種綠色復(fù)合防護(hù)層。[9]

(4)框格植草護(hù)坡。用毛石、卵石或預(yù)制的空心磚等材料干砌成正方形或菱形框格骨架，然后在框格中間植草。這種方法可以截留降雨，防止地表水對坡面的過量沖刷，控制水土流失。

(5)植生袋護(hù)坡。將含有肥料、種子的無紡布全面附貼在專用的PVC網(wǎng)袋內(nèi)，然后在袋中裝入適量的種植土，依據(jù)邊坡形狀對壘起來，最終實現(xiàn)邊坡綠化的效果。雨水在植生帶的立體網(wǎng)狀纖維層內(nèi)流動，可以減弱其形成的徑流對地表土壤的沖刷。

(6)香根草技術(shù)植被護(hù)坡。香根草屬于禾本科香根草屬，是眾所周知的水土保持和斜坡固定植物，其根系十分發(fā)達(dá)，生長迅速，向地下縱深發(fā)展，具有很強的生態(tài)適應(yīng)性，如抗旱、抗寒、耐酸堿等。

(7)人工植生盆護(hù)坡。在坡面的凹凸地形上用磚或碎石砌筑植物盆，然后內(nèi)填營養(yǎng)土并種植藤本、灌木或小喬木，此種方法一般不用于坡度大或坡面平整的邊坡[10]。

(8)平臺法護(hù)坡。在邊坡上設(shè)置平臺，然后在其上回填土，并種植攀援藤本植物、灌木或喬木。此種方法也可以在開采過程中進(jìn)行，采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┦归_采后的邊坡呈梯形臺階狀，臺階寬度一般不應(yīng)低于5 m，高度不應(yīng)大于10 m，其土層厚度宜大于1 m。

4.3 渣石處理

在礦山開采過程中產(chǎn)生的廢棄礦渣，以及對邊坡整治后產(chǎn)生的廢渣石的處理，可根據(jù)廢棄渣石的類型及塊(粒)度大小，將廢棄塊石鋪設(shè)在礦區(qū)范圍內(nèi)較低洼的地方，粒度較大的或大塊的鋪設(shè)在最下面，碾壓密實，并逐層向上回填，最后在碎礫石上再進(jìn)行覆土綠化，選擇種植一些耐旱耐貧瘠易成活的植物。鉬礦石中主要有價金屬有鎢和鋅，采完鉬礦以后，鎢和鋅就以尾礦的形式被廢棄掉，這樣一來就會造成礦產(chǎn)資源的很大浪費。因此，采用合理的技術(shù)措施對尾礦資源進(jìn)行二次開發(fā)回收利用，不僅增加了尾礦的綜合利用率，而且還可以使其變廢為寶，進(jìn)而形成一條可持續(xù)發(fā)展的道路。

4.4 土壤修復(fù)

礦山廢棄地的土壤條件表現(xiàn)為無生產(chǎn)能力、不能利用甚至失去全部土壤，而土壤基質(zhì)的改良是生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵。欒川縣礦山廢棄地土壤主要為棕壤，石礫較多，若要達(dá)到長期效果則需要對其進(jìn)行植被覆蓋，而植被的覆蓋首要考慮因素是土壤的肥力，可以通過使用松土精來解決土壤的板結(jié)問題。其具體操作方法為將松土精摻30～40 kg的土撒施在植物蔬菜等的根部附近，然后澆水即可[11]。對于一些露天開采區(qū)，其廢棄地根本沒有土壤覆蓋，對此需進(jìn)行覆土處理，最常用且有效的方式就是回填表土。在地表土壤未被破壞之前，先將表層及亞層土壤取走保存，取土的過程中盡量保留土壤結(jié)構(gòu)和防止土壤養(yǎng)分流失，待工程結(jié)束后，再運回原處利用。覆蓋表土厚度一般在5～10 cm即可，若要種植果樹及農(nóng)作物則厚度不小于50 cm[12]。對于原地表土無法保留的地區(qū)，則可采用客土法，即將異地挖取的熟土覆蓋在其表層，并通過施用氮素、引進(jìn)微生物和植物種子等方式對土壤的理化性質(zhì)進(jìn)行改良，從而為礦山廢棄地的植被恢復(fù)創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。

4.5 植被恢復(fù)

礦山廢棄地土壤立地條件差，巖石裸露且無生物的作用，土壤有機質(zhì)含量低，進(jìn)行植被恢復(fù)時要綜合考慮各因素。在進(jìn)行植被恢復(fù)時，要遵循先草后木的原則，喬灌草合理搭配，立地條件良好的區(qū)域可進(jìn)行大面積的植樹造林，而土壤貧瘠的區(qū)域優(yōu)先考慮水土保持，在沿等高線且與坡面水流正交的地方進(jìn)行植被營造。造林要點為春季造林，穴狀整地，穴深0.3 m，穴徑0.4 m，株行距1 m×2 m，品字形排列，兩個樹種行間混交，比例為1∶1[13]。位于一般區(qū)域的采礦場底部和排渣場頂部的植被可采用營造櫟類純林的方式。造林要點為采用扣杯直播技術(shù)，春季播種，選擇魚鱗坑方式整地，坑長0.8～1 m，深0.3 m，寬0.5～0.8 m。對于排渣場邊坡的植被恢復(fù)可采用油松和紫穗槐混交的模式，6月中上旬開始造林，采用人工撒播的方式。采場的邊坡區(qū)域可種植爬山虎等藤蔓植物。春季栽植，穴狀整地，株距0.6 m，規(guī)格為0.3 m見方。但由于藤蔓植物難以爬到邊坡的相應(yīng)高度，該技術(shù)還需深入研究。

4.6 人文景觀重建

美國人本主義城市規(guī)劃理論家凱文·林奇(Kevin Lynch)曾經(jīng)說過，“我們生活在有時間印記的場所中”，場所是存在空間的具體化，也是人與環(huán)境共同作用的結(jié)果，其空間與特征所產(chǎn)生的氛圍，即是場所精神。礦山廢棄地作為一種工業(yè)文明的遺跡，它深刻地記載了礦山開采發(fā)展的歷史，在這里，人們可以看到人為活動所帶來的場地歷史變遷。在對欒山縣礦山廢棄地進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)時，應(yīng)當(dāng)適時地延續(xù)和保存人們對場所的精神記憶，融入歷史文化、人文地理、鄉(xiāng)土植被、風(fēng)俗習(xí)慣等地域性要素，形成當(dāng)?shù)靥赜械娜宋木坝^，體現(xiàn)出采礦歷史文化的獨特韻味。

5 保障機制

礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)受到多方面因素的影響，是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它不僅包括社會、經(jīng)濟、生態(tài)的因素，而且還包括用地性質(zhì)、規(guī)模、類型等因素。為了保證欒川縣礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)工程的順利進(jìn)行，在此提出一些有針對性的保障措施。

5.1 完善法律法規(guī)體系

目前，欒川縣在對礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)整治方面尚沒有完善的法律法規(guī)體系，因此，采礦廢棄地的生態(tài)恢復(fù)應(yīng)盡快納入法制化管理，明確采礦企業(yè)在合理開發(fā)礦產(chǎn)資源的同時，也應(yīng)擔(dān)負(fù)起保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重任。制定公平合理的行政管理責(zé)任認(rèn)定辦法以及礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)管理的法規(guī)體系，做到有法可依，違法必究。

5.2 建立高效的管理機制

礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)是一個動態(tài)過程，在這一過程中，應(yīng)當(dāng)建立政府監(jiān)督、公眾監(jiān)督、媒體監(jiān)督、專家監(jiān)督等共同監(jiān)督的社會機制。在礦山開采前，應(yīng)依據(jù)有關(guān)法律、資源情況，開采后可能造成的生態(tài)破壞類型和程度，采礦企業(yè)的技術(shù)能力及生態(tài)恢復(fù)的經(jīng)濟能力等進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng)險評價，以達(dá)到提前預(yù)測的目的；在進(jìn)行礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)前，建立風(fēng)險評價模式及治理工作所必須達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，并把其納入各級部門政績考核考評指標(biāo)體系。

5.3 建立采礦全過程生態(tài)恢復(fù)機制

金屬礦山從開采生產(chǎn)到閉礦各個階段都會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生或多或少的影響，但是就目前的情況來看，大多數(shù)企業(yè)都是在閉礦后才開始對廢棄地進(jìn)行生態(tài)整治與復(fù)綠，即“先破壞、后修復(fù)”的傳統(tǒng)模式。由于企業(yè)在礦山開采過程中用時較長，一些臨時閑置或者已經(jīng)沒有利用價值的土地應(yīng)當(dāng)給予及時的生態(tài)恢復(fù)，這些地方均可以分階段分步驟地進(jìn)行生態(tài)治理和復(fù)綠，實現(xiàn)邊生產(chǎn)邊治理，這樣可以極大地降低修復(fù)難度與費用，縮短恢復(fù)時間。對于采礦初期挖掘的山體表層土壤應(yīng)當(dāng)進(jìn)行較好的隔離保存，并用于礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)治理。

5.4 多渠道資金投入

礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)工程的實施需要花費大量資金，對于生態(tài)可持續(xù)的發(fā)展全靠單方面的力量是無法實現(xiàn)的。因此，除了政府部門的籌資以外，還應(yīng)當(dāng)充分調(diào)動各方面的積極性，拓寬資金渠道，鼓勵企業(yè)、事業(yè)、公民及其他社會團(tuán)體通過資助、捐贈等多種方式來籌措建設(shè)資金，爭取建設(shè)資金來源多樣化。

6 結(jié)語

洛陽欒川縣礦產(chǎn)資源的開采對我國經(jīng)濟的發(fā)展和建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)，同時在礦山開采過程中，由于粗放的經(jīng)營模式以及傳統(tǒng)的開采方法，也給當(dāng)?shù)貛砹耸謬?yán)峻的生態(tài)環(huán)境問題。在礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)實踐中，堅持以可持續(xù)發(fā)展觀為指導(dǎo)思想，有針對性地采取合理的生態(tài)恢復(fù)對策，綜合利用各種科學(xué)技術(shù)手段，使恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)功能完善，達(dá)到自維持狀態(tài)。此外，還應(yīng)建立切合實際的保障機制，最大程度地制約礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的污染，從根本上治理好生態(tài)環(huán)境的惡化。在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，對土地資源及生態(tài)環(huán)境提出了更高的要求。因此，如何更好地使礦山廢棄地得到恢復(fù)治理，對我國生態(tài)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

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A Countermeasure Study on Ecological Restoration of Mining Wasteland in Luanchuan County of Luoyang

ZHANG Yi, TIAN Peng-peng, WANG Peng-fei

(College of Forestry, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450001, China)

Luanchuan County is rich in mineral resources, so it’s an important base of metal mine in China. In order to solve the issue of ecological restoration of mining wasteland in Luanchuan County, through relevant information and a large number of field researches, the existing environmental problems were analyzed in detail. This paper put forward three principles of ecological restoration: sustainability, systematicness, and site property. Furthermore, countermeasures of ecological restoration and protection mechanism were discussed. It’s of great significance to the restoration of local ecosystem, and sustainable development of both society and economy. At the same time, it can also be used as reference for other mining areas in China.

Luanchuan County; mining wasteland; ecological restoration; countermeasure

2017-01-20

張漪(1993—)，女，碩士,主要研究方向為風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計，E-mail：zytakasugi@qq.com

10.14068/j.ceia.2017.03.022

X21

A

2095-6444(2017)03-0089-05