礦山環境保護及生態恢復技術分析

郭小鋒

（甘肅省生態環境工程評估中心，甘肅 蘭州730030）

1 礦山環境問題

礦業的開發與利用能夠為經濟的快速發展提供充沛的動力，但無秩序且缺乏管理的礦山，在開采過程中對環境也造成了較為嚴重的影響，對環境的破壞輕則會產生多種方面的污染，嚴重的可能破壞生態平衡，甚至危及居民的生活安全。概括而言，目前礦山對環境造成的影響主要表現為水污染，空氣污染以及土地污染。

對于我國南部區域的稀土礦源開發，其中廢石廢渣中可能存在大量的重金屬元素，在雨水的沖蝕下可能匯入河流，甚至污染整個區域的地下水源，這將使得部分河道的整個區域，水源均受到破壞，無法供給人們的日常生活飲用需求，甚至危及工農業用水的安全。再者，大型露天礦場的開采不可避免的會產生較多PM小于2.5的粉末及有害有毒氣體，細小的飛沫隨空氣漂浮，使人們呼吸道受到感染或破壞。并且可能與雨水結合在一起形成新的顆粒水溶液進一步侵蝕建筑。此外，在礦山開發時也會使山體周邊的植被和動物的棲息環境受到重創，從而打破使整個區域的植被生態平衡，使土壤荒漠化，沙塵化，甚至出現地表塌陷以及地面下沉等惡劣現象。

2 生態恢復技術分析

2.1 礦山基面處理技術

礦山地帶有較多的邊坡以及坍塌或裂縫，在進行生態恢復工作之前，首先要確保生態恢復工作的安全有序開展，因此需要對邊坡以及具有危險的區域進行處理。對于坡面的傾斜角度，要有準確的測繪和校準，如果坡面其傾斜角度過高，則通常使用爆破等方案進行削平坡度，以便于后期恢復植被涵養土壤工作的開展。礦山存在大量開采時廢石渣羅列成的坡墩，這種廢渣基本不具有植物生存的土壤環境，但是其中仍存在較多的礦產資源，因此處理這種地形需要根據礦山附近的工業情況，送至精煉廠進行二次回收利用。處于成本的計算和考慮，廢礦若不具備精煉的意義，可以對礦山低洼以及坍塌處進行填坑處理，這樣可以做到廢物利用，同時解決了礦山的地基不平整的問題。對于礦山不同的地質坡體，需要注重其滑坡的問題，可以通過固定錨栓等加固方式，將坡體受到的應力精確計算，隨后尋找合適的支點進行支撐。礦山存在的坍塌地質，通常先采用水泥砂漿來進行密封澆灌，這樣能夠避免二次坍塌造成的危險，在距離地面幾米處再填補土壤，便于后續植被的恢復。

2.2 土質改良技術

礦區生態恢復的主要難題在于礦區土質問題，因礦區的有毒有害物質較多，并且適宜植物生長的氮磷鉀等元素含量相對較少，因此對于礦區土質需要進行一系列的改良。

（1）物理手段改良。在礦山開發前，首先將礦山的表層土壤進行挖取，然后封存。待開發結束后再將之前剝離的土壤回填，這樣就能避免在開發過程中對于土壤的破壞，并且不會使土壤中的營養元素流失，并且植被的種子不會失活，因此這種操作手法屬于物理手段，其操作難度較低，并且恢復效率較高，但是對于大面積的存儲，需要專門儲存區域，并且開挖大面積的土地是較為耗資且耗時間的工程，因此這種手段僅適合于小區域，重污染項目開發前對土壤的保護。另一種手段為隔離法，即在開發前在土壤的上層設置防滲膜以及各種物理防滲措施，防止礦區的開發對表層土壤產生惡劣的影響。待開發完畢后，將防滲層進行去除，或防滲膜隨著時間能夠自行分解，這樣能夠做到大面積的鋪設，并且保障土壤能充分的隔離。

（2）化學手段改良。土壤不適宜植物生存主要是缺乏植物生長的基元素，可以通過研究土壤中的成分含量，進行營養素的科學土壤增肥，是土壤的酸堿度以及各項氮磷鉀肥的指標趨于正常，這樣就能以最小的成本恢復土壤生長植被的能力。但這種方法可能存在一定的二次污染，因在施肥過程中受降雨等原因，也會對土壤的元素分布造成一定的影響，甚至會將肥料中的化學元素引入到地下水中，造成地表水的污染。因此這種化學增肥的手段，需要根據當地的氣候以及土質的實際情況進行制定合理的方案。

對于礦區造成的鹽堿地，可以通過添加化學藥劑來調節土壤的堿性，通過加入硫酸亞鐵等物質可以實現鈣離子與鈉離子的替換，改善土壤的化學構成。而對于重金屬污染的區域可以添加石灰等物質，使重金屬形成氫氧化物，使重金屬離子與土壤產生沉淀，從而便于分離污染源。除此以外，還有許多的化學藥品均可以起到土地性質的調節作用，但均需要根據其化學反應原理以及反應速率，來對土壤環境進行科學控制。

（3）生物手段改良。生物手段改良，顧名思義為通過植物動物以及微生物來提高土壤的肥沃度。有一些特殊的生長機制植物能夠吸收土壤中的重金屬元素，通過輪番種植能夠高效率的凈化土壤的重金屬離子。一些豆類植物和根瘤菌共生，能夠形成極強的固氮能力，這些豆科植物的種植能夠是土壤變得更加肥沃，并且通過轉基因技術的應用，能夠使土壤中多種元素得到補充。此外，可以在礦山地質中放置蚯蚓等生物，對土壤能夠起到較強的松土作用，充分提高土壤的透氣能力。最后，微生物在土壤中也起到重要的作用，通過微生物的分解能夠提高土壤的肥沃度，微生物與植物協同作用較強，可以利用植物以及動物的腐殖質使微生物分解，經過長期的循環，將會促進土壤有機化。

2.3 植被恢復技術

植物恢復工作的開展，首先要根據當地的氣候，從而選擇合適的植入種類以及對應的恢復技術。但針對大范圍的礦山地質而言，植物的選擇應挑選適應能力強，并且具有抗鹽堿化和抗逆性的優良品種，確保植物在種植后的成活率。此外，確定植物種類前，首先要了解各種植物對于不同元素的需求，針對地質進行科學選擇品種。其次要了解植物后期的養護工作，從而避免保養工作不及時而造成的大區域植物枯萎或死亡。對于植被恢復的具體種植方法，主要有以下幾個方面。

（1）液壓噴射播種法，這種方法主要可以適用于有一定角度的斜坡地質，其液壓噴射力強可以將草種以及植被種子呈均勻彌散狀分散，并且其效率高，普遍適用于大區域范圍內的植被恢復處理。由于整個噴射過程均屬于機械自動化，在確保土壤適宜，并且種子具有較高活性的前提下進行播種，能夠在較短時間內建成大面積的綠化草坪，從而大力促進礦山生態建設。

（2）多孔混凝土種植法，混凝土上長草技術在天津外河改造工程中開展了野外大面積實驗，目前綠草長勢良好。混凝土上長草技術是在無沙大孔混凝土中摻加部分酸性聚合物及聚丙烯纖維等高分子材料預制砌塊，同時在砌塊孔隙中充填腐殖土、種子、緩釋肥料、保水劑等混合材料，并在混凝土表層采用植物纖維覆蓋，從而創造出植物易于生長的環境，并且能夠加固礦山地質的穩定，避免滑坡水土流失等現象的發生。

（3）混合噴漿種植法。植被混凝土是根據邊坡地理位置、邊坡角度、巖石性質、綠化要求等來確定水泥、沙壤土、腐殖質、保水劑、長效肥、混凝土綠化添加劑、混合植綠種子和水組成比例的，混合植綠種子是根據生物生長特性混合優選而成，其植物能四季常青、自然繁殖，技術核心中最關鍵的技術是混凝土綠化添加劑可以增強護坡強度和抗沖刷能力，而且使植被混凝土層不龜裂，同時可以改善植被混凝土物理、化學特性，營造較好的植物生長環境。

3 生態景觀的構建

礦山關閉后留下的巖石堆、機械設備和采礦留下的典型地貌等，是一些非常重要的資源，具有極高的歷史、科研、審美及市場價值。礦區廢棄地生態景觀建設是在原有景觀的基礎上，合理開發新的旅游資源，合理規劃和設計景觀，將自然資源和歷史文化資源轉化為經濟優勢，創造經濟效益，創造生態效益。該法主要適用于臨近城區或者風景區，人流量較大，有造景需求的礦山污染。根據礦區污染改造后主體的功能不同，大致可分為城市開放空間、礦業遺跡旅游目的地、博物館等。

4 結論

遵循生態學原理，恢復土壤、植被、土壤微生物和動物的綜合利用，采取工程措施和生物措施相結合，進行生態恢復，礦山生態環境系統的結構后的合理完整的功能恢復，能保持長期穩定的自然維度。