東北地區廢棄礦山生態修復淺析

王恒 盧建利 劉承佳 王冬佶 耿紹波 姜超

（中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司 吉林長春 130021）

東北地區礦產資源豐富，開發活動開展較早，為國民經濟發展做出了十足貢獻。然而，礦產資源粗放式開發活動給地區帶來了多種生態環境問題。隨著生態環境問題嚴峻已經影響到周邊居民的方方面面，廢棄礦山生態修復工作逐漸引起各界的重視，特別是關閉礦山的生態恢復受到了全世界范圍研究學者的重點關注［1］。黨的十八大以來，我國生態文明建設思想已經全面形成，生態文明體系逐步建立，科學推進歷史遺留礦山的生態修復，持續提升生態環境系統質量成為我國生態文明建設的要緊任務之一。東北地區不同生態環境、不同經濟社會條件下的廢棄礦山生態修復如何實施，已經成為東北地區廢棄礦山生態修復必須面對的挑戰。以往研究多集中于對一種或多種生態修復模式進行分析與論述，缺少區域整體性廢棄礦山生態修復模式。本文結合東北地區礦山環境特點，依據不同廢棄礦山修復分區，提出生態治理措施，以期為東北地區廢棄礦山生態修復提供參考。

1 東北地區生態環境特點

東北地區處于中溫帶與亞寒帶，屬于溫帶大陸性季風氣候，春夏秋冬差異明顯，夏季雨水多氣溫高，冬季降水少溫度低，礦山生態恢復有其特殊性。自20世紀開始，東北地區生態環境由于超負荷的開采利用，由資源豐富、環境優良的地區逐漸變成資源過量消耗、生態環境惡化嚴重的地區，地區資源環境承載力受到嚴峻考驗［2］。東北地區生態環境惡化集中表現如下幾方面。

1.1 黑土區水土流失嚴重

東北地區的黑土大部分集中在松嫩平原中部，是全國最重要的糧食產區。但是由于長期的過度開發利用，東北地區黑土發生嚴重的水土流失，發生流失面積接近半數，進一步導致土壤肥力退化，有機質含量下降嚴重。根據研究統計，與20世紀50年代相比較，黑土區水土流失面積增長了80%，水土流失面積達到了的4.5萬km2［3］，整體呈現出水土流失速度增幅較大，不及時采取合理的治理措施，黑土區土地表層侵蝕面積仍然持續增加。

據調查，黑土區的土地暴露出土母質的土地面積逐年增加，導致土地的農作物的適合耕種能力逐漸降低，乃至喪失農作物耕種機能。黑土區逐年加劇的土地表層侵蝕情況導致東北地區農作物整體產量有所降低，產出農作物質量有所下降。東北地區作為我國糧食主產區，多年來飽受土地侵蝕和水土流失問題的困擾。

1.2 可采森林資源銳減

東北林區從20世紀80年代開始可采森林資源面臨嚴重枯竭，東北北部和東部山區、半山區天然林大面積減少，天然林面積與20世紀50年代相比下降超過10%，每公頃蓄積量下降一半以上［4］。長期的“重采輕育”使東北森林資源半山區天然林匱乏，大部分原始森林轉為次生林，可利用程度顯著減低，生態功能衰退嚴重。

1.3 東北平原西部地區土地荒漠化嚴重

大面積土地沙漠化、草原退化和土地鹽堿化是東北平原西部地區的土地荒漠化重要體現特征。有研究表明［5］，西部地區荒漠化土地面積占總土地面積的1/5以上。20世紀90年代以來，土地荒漠化雖然有一定好轉，但總體趨勢仍是沙漠化面積在增加。作為我國主要鹽堿地類型之一的東北蘇打鹽堿地，總面積超過500萬公頃，集中分布在東北平原西部，屬于典型生態脆弱區［6］。土地鹽堿化造成區域生態環境功能部分喪失，生態服務功能惡化，直接限制了本地生態環境質量提升和區域經濟社會繁榮。

1.4 城市空氣顆粒物污染嚴重

由于氣候等原因，東北城市環境空氣質量冬季供暖期顯著差于非供暖期，顆粒物作為影響空氣質量的特征污染物，使得東北地區空氣污染表現出顯著的煤煙型污染特征［7］。東北地區城市采暖期顆粒物濃度超過非采暖期一倍多，同時，供暖期燃料燃燒產生的污染負荷占大氣污染負荷近一半比重。東北地區主要城市空氣污染物是PM2.5、PM10和O3，呈現出冬春季時期污染重于夏季時期污染的“U”形變化污染特征［8］。

2 東北地區礦區環境問題

東北地區礦山因為礦山類型、開采方式、開采規模及地質環境條件等因素的不同，導致礦產資源開發引起的環境問題具有成因比較復雜、類型較為多樣、數量眾多、影響范圍廣、問題地域性、危害相對嚴重等特點［9］。東北地區廢棄礦山主要生態環境問題主要集中在3 個方面，分別是土地資源破壞、環境污染、地質災害［10］，具體環境問題類型及表現特征如表1所示。

表1 東北地區礦區主要環境問題分類

2.1 土地資源破壞

東北地區礦山建設和開采過程中，對當地地表景觀造成一定影響，建設的廠房、堆礦場機械裝備等設備設施都會對土地占壓，帶來一定程度上的土地資源破壞。另外，礦山開采開發過程，不免會對水文系統產生干擾，使得水土流失進一步加劇，也會使得生物量有所減少，造成生物多樣性的損失。

2.2 環境污染

礦山開采帶來的環境污染大部分集中在礦山開采機械發出的噪聲，采礦過程中產生的廢棄、廢水對水源和大氣的污染，產生的廢料處理不當造成的固體廢棄物污染。礦山開采還會造成土壤環境不同程度上的破壞，土壤層硬化板結，土壤養分流失造成土壤退化污染。

2.3 地質災害

東北地區礦產資源開采過程中，由于當地水文地質條件復雜和對原始地質情況的改變，非常容易誘發地質災害。東北地區有部分礦產資源需要排干地下水進行開采，這類礦山開發利用各時期都有可能容易發生地面沉降塌陷、地表開裂等不同程度的地質災害。一些露天開采的礦山容易產生泥石流、崩塌及滑坡等地質災害。

3 東北廢棄礦山生態治理

廢棄礦山的生態修復需要環境、經濟、社會和技術的對個子系統的綜合作用［11］。基于我國疆域廣大、生態系統、地形地貌、自然氣候多種多樣等特點，研究學者將我國劃分為3 個生態大區，分別是東部濕潤半濕潤區、西部干旱半干旱區和青藏高原高寒區。并且依據區域植被、地形地貌、生態系統類型等因素，進一步細化成13 個生態地區［12-14］。針對不同生態區域對生態環境和生態系統的作用，結合區域氣候特征和廢棄礦山位置特征等因素，研究學者將我國劃分為14個廢棄礦山生態修復區，分別為溫帶平原區、溫帶山地丘陵區、黃土高原區、亞熱帶熱帶平原丘陵農業區、亞熱帶山地丘陵區、巖溶石漠化區、城鎮及其周邊工農業區、干旱半干旱森林草原區、干旱半干旱草原農牧區、干旱半干旱防風固沙區、青藏高原荒漠區、青藏高原草甸農牧區、青藏高原森林草甸區、熱帶雨林區［14］。

依據該劃分結果，東北地區礦山主要處于溫帶平原農業區、溫帶山地丘陵區，還有一小部分干旱半干旱草原農牧區和干旱半干旱森林草原區。分區特征描述見表2。分布在不同的礦山生態修復區的廢棄礦山具有各自的特征，針對不同分區生態環境和自然氣候特征，分別提出各自適合的礦山修復措施。

表2 東北地區廢棄礦山生態修復分區特征描述

3.1 溫帶平原農業區

該區多為農業生產基地，農田分布較多。該區域廢棄礦山大部分生態環境破壞類型為數量眾多的采空區、各種各樣的尾礦廢棄物、斑駁裸露的礦山地質災害。針對特有生態環境問題，建議運用工程防治手段減少土地沉降塌陷、巖體滑落等地質災害危害，將自然恢復與工程手段雙管齊下治理環境污染，減少黑土區水土流失，日益改善原有生態系統群落構成和生態服務效力。土地資源占壓處應優先復耕復墾，對于塌陷積水區，穩定后可因地制宜開展漁光互補新能源立體復合式治理，也可因勢造景打造城市景觀公園或者濕地公園。

3.2 溫帶山地丘陵區

該區多為林業生產基地，林區分布較多。該區域廢棄礦山造成的生態環境破壞主要是礦山資源開發導致的水文地質危害、水資源破壞還有生態平衡破壞，應考慮利用工程手段減少地質、生態危害，確保廢棄礦山不會發生次生災害。位于林區的廢棄礦山，以封山育林、自然修復為主的修復方式，逐步恢復森林資源；對周圍居民生活有直接影響的廢棄礦山，應保證先將固體廢棄物進行無害化處理，再修整地形坡度，最后采取人工種植適宜植物的修復措施。

3.3 干旱半干旱草原農牧區

該區礦山多為小型露天開采礦山，其中，位于裸地或荒漠的廢棄礦山，生態修復應采取自然恢復為主，同時，應注意工程措施對生態環境的影響；廢棄礦山位于農田區時，生態修復適合進行必要工程措施開展土地復耕復墾。

3.4 干旱半干旱森林草原區

該區廢棄礦山主要分布在鹽漬化土地與荒漠化土地，屬生態系統脆弱區，礦山生態修復應重點關注土地退化的加劇、水土流失和植被破壞。本區廢棄礦山修復應以自然恢復為主導，修復過程中，可以采取必要的工程措施保護水源、控制風沙、減少水土流失、防止造成風沙揚塵污染、防止土壤荒漠化情況更加嚴重。另外，可以增加補充工程方法、設施，幫忙植被恢復條件良好的礦區逐漸改善礦山所在區域生態環境服務功能。

4 結語

東北地區水文地質條件及氣候類型多種多樣，生態地理群落豐富多樣，作為資源較為集中地區，以往礦產資源開發利用開展過程中難以避免地導致或多或少的周邊生態環境問題。東北地區礦山數量較多，存在礦山類型、開采方式、開采規模及地質環境條件的差異化，導致礦產資源開發引起的環境問題也各不相同。開展東北地區廢棄礦山生態修復，必須以原有生態系統功能和生態環境問題現狀為基礎，因地制宜，實行分區、分類修復，避免使用無差別修復措施。廢棄礦山生態治理開展模式需依據廢棄礦山所處的礦山生態修復區，圍繞分區生態環境特征和地形地貌特點，選取科學、實用適用、可操作的治理方案，同時，避免過度修復，對原本生態環境破壞盡可能降低。