淺析礦區生態環境的修復與保護

林文英

（上杭縣林業局湖洋林業站，福建 上杭 364207）

0 前言

作為國內目前有色金屬礦產中的一座特大型基地，紫金山礦區坐落于福建省上杭縣境內，呈“上金下銅”的垂直分布特點，金礦為特大型低品位氧化金礦，已探明金屬儲量約達200t；銅礦屬大型斑巖銅礦床，已探明金屬儲量約200萬t。據統計顯示，上杭縣的財稅收入65%都來自于紫金山礦產資源開發及其產業鏈帶來的。開采礦產資源是一把雙刃劍，盡管能夠為國家和社會創造經濟效益，但同時也會不可避免對自然環境產生無法逆轉的生態影響。因此，為了上杭縣未來的可持續發展，與之矛盾的礦區開采生態破壞問題越來越受到大家的關注，對礦區生態環境進行科學合理的修復是大勢所趨，也是時代發展的迫切需求。目前，針對紫金山礦山的生態環境系統破壞問題，已經構建了一套較為完整的，涵蓋前期規劃、后期工程和生物措施等方面的綜合處治技術，并初步建成了紫金山工業生態旅游區和紫金山國家礦山公園。

1 礦區生態環境的破壞

1.1 現有土地的占用與破壞

據統計，紫金山礦區平均每年有約80hm2的土地被占用和破壞，累計面積已達約2000hm2，并呈現逐年增長的趨勢。由于礦石的開采首先會對土地造成各種形式的破壞，比如常見的森林破壞和邊坡裸露等現象，這些破壞會進一步造成地表裂縫、沉降或塌方形成低洼區，最終在雨水等惡劣天氣下極易造成山體滑坡而引發嚴重事故，危及人們的生命財產安全。

1.2 大氣和水資源的污染

礦區生產過程中會產生大量的有害物質，如果不對其進行有效處理將造成無法挽回的影響。比如，廢水和廢渣含有多種重金屬物，通過滲入地下水將造成礦區水資源的嚴重污染和破壞；此外，SO2、CO、H2S、TSP等廢氣的直接排放或凈化不徹底，更是容易導致礦區空氣的污染。通過對現場采樣調查分析發現，礦區不同區域均存在不同程度的污染，已經對周邊區域人類、動物、生物等社會環境和自然環境的正常生存和發展造成了嚴重影響。

1.3 生物多樣性的破壞

紫金山礦區開采還會對生物的多樣性造成一定的破壞，這是由于礦石開采產生的廢棄物普遍含有多種有害重金屬成分，而隨著這些廢棄物的隨意丟棄或處置不當，在雨水的沖刷下滲和空氣的傳播作用下，很容易對礦區的生態環境造成破壞。而且，隨著生態環境的破壞，生態系統發生失衡，不可避免造成生物不同程度的傷害甚至滅亡，生物多樣性遭到不可逆轉的破壞，后果嚴重。

2 礦區生態環境的修復方法

隨著上述紫金山礦區生態環境的破壞狀況日益嚴重，人們逐漸意識到保護環境的迫切性并開展了相關綜合治理措施，包括采取礦井水凈化處理、清潔生產技術、大氣污染防治、尾礦廢料回收再利用和土地還原復墾等生態重建手段。處治效果表明，上述措施通過結合礦區生態恢復整治與廢棄物資源化，在治理污染、重建生態環境的同時，還產生了良好的經濟效益，為類似礦區生態環境保護提供了一種新的修復模式。該創新模式在紫金山礦區生態環境保護中的運用，具體表現在以下幾個方面。

2.1 土地資源的修復

通過對不同礦山應對尾礦渣廢棄地（礦渣堆積邊坡）特性的對比分析，提出采用針對性的水土保持方法和綠植恢復技術。同時對不同的開采歷史、礦區的地點、礦產資源的性質、地形地貌、自然環境條、地方人文特性等多方面進行分析，結合土地資源的修復，營建礦山工業生態旅游、礦山地質遺跡公園、礦山公園、城鎮周邊礦山房地產開發等措施來實現礦產資源開發的永續利用。

2.1.1礦渣堆積邊坡的特性分析

經過堆浸后，紫金山礦區中的含金礦石會遺留大量廢渣，規劃堆積成的許多礦渣邊坡地。通過對目前正在處治邊坡進行調查統計發現，其中金礦渣堆積邊坡的數量占比在90%以上。進一步研究發現，不同類型的礦石堆積所形成的礦渣堆積邊坡特性也有所不同。比如，對于高品位礦石，經過二次破碎后會變為粒徑較小的不規則零碎礦石，因粉礦渣含量較多，導致邊坡體內的廢渣空隙較小；而對于低品位礦石，由于不存在二次破碎過程，廢渣顆粒較大（可達50～80cm）且級配不均勻，進而導致邊坡體內的廢渣空隙較大，嚴重的還存在很多不利于后期保水保肥的內部空區。而且，這類礦渣邊坡的pH一般在8.0～9.5之間，呈弱堿性，坡度分布在35°～40°之間，因邊坡內砂石占比多而土體占比很少，導致礦渣邊坡呈現抗地表徑流沖刷強度低、內部結構松散、抗軟化能力弱、滲水能力強、保水能力差和抗剪強度低等不良特性。因此，這類礦渣邊坡的穩定性不佳，存在大面積滑坡和泥石流的高風險，需要及時處理。

2.1.2水土保持方法

根據礦區地質條件和礦渣邊坡等特點，紫金山礦區堅持以“治坡先治水”的原則，在邊坡治理過程中采取地上地下水路分別引流、削坡與反壓回填，以及施工擋渣墻、抗滑樁、擋渣壩等方法。

2.1.3綠植恢復技術

由于紫金山礦區產生的礦渣含有多種有害物質，堆積排放造成土壤微生物環境受到影響，土體植被被占用和破壞。

礦區根據上級審批的水土保持方案的要求，對植被恢復工作采取工程與生物雙重技術，主導“分層治水、土壤改良、邊坡截短、植物選擇”為修復原則，并與生產規劃設計相結合、相協調，避免重復建設和前種后毀，提高綠化保存率。同時，在不違背自然規律的前提下，以保土治水為中心，通過提高邊坡穩定性來治理邊坡災害，改造排洪設施來治理水路問題，綜合整治尾礦廢渣、堆場邊坡等區域；采取工程和植被技術相結合，且以前者主導、后者輔助的工作思路，按照礦山每年制定的植被恢復計劃，采取穩定一塊、恢復一塊的原則逐步恢復，有計劃、分步驟地做好礦山水土保持工作。基于生態學原理，采用工程與生物雙重技術，將原有礦區改造升級成為林、草、礦三位一體的復合式生態系統。基于工程與生物雙重技術，通過調節土壤中化學元素含量來提高土壤肥力，促進植物成長，通過植被復原進一步降低土壤中的有害物質含量，防止邊坡水土流失的同時起到了加固邊坡，提高穩定性的作用。

2.1.4工業生態旅游開發

得益于歷史悠久的開采活動，紫金山礦區已經形成了豐富的企業文化。如果能夠以打造礦山工業為主題，充分結合礦區自身生態環境，利用其特有的地形地貌條件，通過合理優化參觀線路規劃和景點布置，促進礦區開采和工業旅游二者相結合，在確保不干擾礦區正常生產的前提上，為游客展現出龐大的工業生態景象，從而使紫金山資源得到最大化利用。鑒于此，同時考慮到生態恢復計劃已經取得了一定的成果，紫金山礦區工業旅游項目受到各方支持，于2004年1月正式對外開放，并于同年7月經國家旅游局批準成為我國第一批“國家級工業旅游示范點”，簡稱“黃金之旅”。次年7月又經國土資源部批準成為首批“國家礦山公園”，并陸續建成了礦山公園主碑、銅礦觀景臺和地質博物館等系列旅游景點。截止目前，紫金山礦區工業旅游項目已經成為當地熱門旅游景點之一，年均游客接待量達5萬人次，總體運行狀況良好。

2.2 大氣和水資源的修復

隨著礦山開采規模的擴大和時間的推移，礦山含銅酸性廢水量不斷增加，銅離子濃度也有上升的趨勢。采用傳統石灰中和工藝，一方面消耗大量堿性藥劑，另一方面，生成的中和渣量大、含水率高，占用大量庫容，同時也造成有價金屬的浪費。為了解決這些難題，紫金山金銅礦實施了“含銅酸性廢水膜分離處理項目”“硫化鈉環保系統工藝”“電積與萃取項目”等回收銅鐵和把硐坑水引流到濕法銅礦石堆浸場回收銅金屬。通過采用上述錯輸實現了礦區廢棄物的二次利用，從根源上降低了廢水排放量，水環境的污染源頭得到有效控制。此外，礦區通過科學種植多種綠色植被，有效改善了水資源和大氣環境。比如，通過大葉黃楊、法桐、冬青和馬尾松等綠色植被的大量栽種，有效凈化了礦區空氣中的二氧化碳和二氧化硫等廢氣，降低了有害氣體含量，大幅降低和抑制了礦區大氣環境中的含菌量和含塵量。

2.3 生物多樣性的修復

如果賴以生存的生態環境得不到有效修復，紫金山礦區的生物根本無法繼續存活。因此，為了修復礦區生物的多樣性，采取樹木種植的方式來改善礦區微生物的生存環境，綜合利用綠植和微生物的凈化能力來改善礦區的生態環境。經調查，修復后的礦區土壤含有多種類型的細菌和真菌等微生物，可以有效降解土壤中的有害成分，明顯地降低了土壤中危害程度。

3 對紫金山礦區生態環境修復治理的建議

3.1 制定嚴格的恢復標準，建立礦區“恢復”基金

截至目前，隨著紫金山礦區的日益發展，上杭縣已形成一系列銅產業加工的產業鏈，銅礦資源對居民的日常生產生活起到了舉足輕重的作用。然而，由于礦產資源屬于不可再生資源，礦產資源總量隨著不斷開采在逐漸減少，伴隨而來的環境污染和生物多樣性破壞等生態問題也日益嚴重。如上文所述，盡管紫金山礦區已經采取了系列措施進行生態修復并取得了顯著效果，但為了確保生態修復的持續性和常態化，建議礦區主管部門建立健全相關責任制度，同時對礦區環境保護措施和方案進一步深入研究完善，形成一系列有效可操作的規范化制度。此外，可以建立礦區“恢復”基金，做到專款專用，透明公開，并制定和嚴格遵守恢復標準。

3.2 礦區合理規劃，實現資源和生態效益雙贏

在礦區開發規劃過程中，通過制定完善的復墾土地和修復生態制度，將二者納入作為重要規劃議程。在確保安全生產的條件下，大力開展礦山開采技術的優化設計與安全管理措施研究，通過提升礦石采出率，緩解礦山開采對生態資源環境的影響和破壞。同時，考慮到可持續發展具有需求多樣性的特點，也為了滿足礦區功能的多樣化和參觀群眾需求層次的多樣化，建議采用多元化的設計方法。同理，在對礦區廢棄地的修復過程中，也應遵循多元化的修復原則，即針對不同廢棄地的特點和景觀功能，采用適宜的恢復和利用技術，達到景觀設計的多元化，最終實現資源和生態效益雙贏。

3.3 采用園林式復墾技術

園林式復墾技術是指先結合現狀調查和預測分析開展園林規劃，再基于園林規劃將礦區復墾修復成為符合園林用地要求的土地。園林式復墾技術通常是結合礦區的現有地勢條件進行園林建造，盡管該技術的成本不高，但為了節約施工費用，建議在復墾之前一定要做好園林的規劃設計工作。

3.4 采用生物復墾技術

生物復墾技術主要包括綠肥法、施肥法和化學法等技術。其中，綠肥法是指在復墾土地上栽種一年或多年生的豆科草本植物。該方法的有益效果在于：在土壤微生物的作用下，豆科草本植物的綠色部分不僅可以釋放大量養分，還可以將自身轉化為腐殖質繼續提供營養；而且，豆科草本植物的根系在腐爛后還具有一定的膠結作用，可以改善土壤的物理化學性質。施肥法是指通過向土壤內施加一定的有機肥料來增加土壤有機物含量，在改善過粘或過砂土壤不良性質的同時來改良土壤結構。化學法是指通過摻加外加劑來改變土壤的酸堿性，一般采用石灰來中和酸性土壤，采用石膏、硫酸和氯化鈣等外加劑來調節土壤堿性。

4 結語

礦區生態環境的修復需要投入大量的精力和時間，不能急于求成，往往需要一個漫長艱難的過程，即使短期內效果不夠理想也應堅持下去，只有這樣才能真正實現可持續發展，實現綠水青山就是金山銀山理念。礦產資源是有限的，但如果能夠通過合理規劃設計將其轉變為前景無限的旅游資源，使礦山資源得到最大化利用，最終將實現資源和生態效益雙贏。本文以紫金山礦區的生態系統修復為例，綜合介紹了土地、大氣、水資源以及生物多樣性的修復技術，并提出了若干治理建議，希望能為同類礦山的生態修復提供借鑒。