礦山廢棄地生態問題及修復方法研究*

謝鵬宇

（陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西 西安 710075）

0 引言

加強新時代中國特色社會主義生態文明建設對我國經濟社會高質量發展具有重大意義[1]。在人口規模不斷增加的背景下，生產生活對自然資源的需求量也不斷加大，同時不可避免地對生態環境和人居環境造成了重大影響。此外，在“碳達峰、碳中和”戰略的要求下，生態恢復尤其是礦山廢棄地的生態修復工作已變得越來越重要，這也是各個國家面臨的嚴峻問題和當前研究的熱點領域[2-4]。在工業化進程不斷發展推進過程中，礦產資源開發利用成為保障工農業發展的重要物質基礎，而隨著礦產資源開發，不合理的礦產資源開發利用方式，產生了大量礦山廢棄地，也遺留了眾多的礦山生態問題，嚴重制約了土地經濟和生態效益的提高與改善。礦山資源開采完成后，部分廢棄土地由于長期得不到有效利用，使大面積耕地資源和其他土地資源產生土地污損、固體廢棄物堆積、土壤重金屬污染加劇、地表和地下水資源破壞污染等問題，導致農業產出率極低，農民逐漸貧困化，政府補貼壓力增大，工業材料逐漸匱乏，嚴重影響了礦工與農民的生產生活，制約著資源型城市的可持續發展。礦山廢棄地存在著嚴重的經濟、社會和生態問題，是當前政府和企業不得不面對和解決的難題[5-7]。

黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央高度重視生態文明建設，提出“山水林田湖是一個生命共同體”的論斷，強調“人的命脈在田，田的命脈在水，水的命脈在山，山的命脈在土，土的命脈在樹。用途管制和生態修復必須遵循自然規律”“對山水林田湖進行統一保護、統一修復是十分必要的”。黨的十九大報告對于生態文明建設和綠色發展高度重視，提出要兼顧人口、環境、發展的協調關系，走集約高效、高質量發展、綠色發展的道路。2016 年，財政部等三部門聯合印發《關于推進山水林田湖生態保護修復工作的通知》（財建〔2016〕725 號），明確提出要實施礦山環境治理恢復工作，實施礦山廢棄地生態修復工作已成為適應新時期生態文明建設的必然要求。礦區廢棄地生態修復工作是推動礦區轉型發展、實現經濟可持續以及助力我國碳中和的重要方式，也是推進生態文明建設和深入踐行“綠水青山就是金山銀山”理念的重要舉措。

國外專家在礦區廢棄地土地復墾和生態修復等方面也做了許多工作[8-9]，同時也制定了關于礦區生態修復的相關法律法規。尤其是對清潔采礦工藝的研發、礦產資源開發過程中的生態保護以及部分修復技術和土地復墾技術進行了研究，并取得了一定的效果。我國圍繞礦區廢棄地土地復墾和生態修復也進行了長期的研究和實踐，而其中，簡單的覆土回填等修復技術是最為常見的方法，但由于其整治手法單一、技術手段落后，修復效果并不顯著。因此，采取有效的礦山廢棄地生態修復技術也是該項工作的主要研究內容。

1 礦山廢棄地生態修復進展情況

我國是一個礦產資源開發和消費大國，在礦山開采完成后，由于缺乏必要的專項資金，未能充分考慮礦山區域內生態修復工作，容易引發礦區產生各類地質災害、礦區水土資源被破壞以及礦山污染等問題。此外，嚴重缺乏治理的礦山會影響周邊土地資源，造成土地資源利用率降低，同時伴隨山體滑坡、泥石流和地面沉降、塌陷等危害，人類生活和生產區域也會受到一定程度的影響。另外，部分煤礦區在經過煤炭資源開采利用后，露天堆積的大量煤矸石等也會引發嚴重的生態環境問題，造成礦山廢棄后大量土地資源閑置、污染和損毀，并對周邊土壤、水體以及大氣產生不可逆的危害。由于礦產資源開采占用損毀的土地資源已超過360 萬hm2，礦山廢棄地的生態修復工作面臨十分嚴峻的形勢。2020 年9 月，我國向國際社會提出了要在2060 年實現碳中和，該計劃也被列入中國2035 年遠景目標。礦區在礦產資源開發、利用的全過程中會產生大量的CO2、CO 等氣體，尤其對煤礦區土地損毀嚴重，且碳平衡被破壞問題十分顯著，礦區作為溫室氣體排放量較大的載體，也肩負著推動我國實現碳中和的重要使命。從2016 年至今，在習近平總書記“綠水青山就是金山銀山”生態戰略思想的大背景下，我國出臺了較多與礦山廢棄地生態修復相關的政策法規，如《礦山地質環境保護規定》（國土資源部令第44 號）、《土壤污染防治行動計劃》（國發〔2016〕31 號）以及《中共中央 國務院關于全面加強生態環境保護 堅決打好污染防治攻堅戰的意見》（中發〔2018〕17 號）等，不斷加快礦區廢棄地生態修復的步伐，并取得了一定成果。

張之才等[10]采集了廣西35 個被鉛鋅礦污染的土壤樣品，對其中重金屬污染元素進行了測定分析，結果表明，重金屬污染是廢棄礦區土地最嚴重的污染源之一，其中Cd 元素的潛在生態危害系數最大。李麗等[11]對長江流域礦山廢棄地的分布狀況進行了分析，結果表明，隨著時間的增長，修復的礦山面積也隨之增長，但由于其采用自然修復和土地復墾等較為單一的修復方法，未能從生態修復角度進行考量，礦山廢棄地生態修復效果不佳。王耀華等[12]對某石灰礦山的生態修復工作進行了創新性的整治，在對危巖體全面清理后，重點對高危邊坡和地形地貌進行了全面治理，最后以自然恢復和人為干涉相結合的方式實現礦區生態復綠修復。王鵬等[13]針對甘肅省西和縣廢棄礦山存在的一些問題，先削坡后整飾，在完成擋墻施工、截水排水工程施工的基礎上，進行草籽、植樹等綠化工作，實現礦區土地綠色生態修復。何振嘉等[14]針對碳中和背景下礦區生態修復存在的問題，從固碳增匯角度出發提出了有效的礦區生態修復過程中的一些解決對策，尤其是提出在礦區生態修復中要進一步創新土地綜合整治模式理念，將礦區土地生態修復與產業發展相融合。

我國是一個人口眾多的發展中國家，礦產資源開發利用也有較長歷史，長年累月通過礦產開發遺留了眾多礦區廢棄地，不只造成了土地資源的極大浪費，也嚴重影響和危害了區域內生態環境。雖然我國也組織開展了礦區修復工作，但由于大部分礦區修復過程中主體責任不清晰、財稅扶持力度不夠以及技術手段落后等原因，礦區整體生態修復水平較低，尤其是部分地區對礦區生態修復工作不重視，修復效果不顯著。但可以看到的是，廢棄礦山在得到有效修復后，能夠進一步涵養水土、美化生態環境，消除礦山滑坡、塌陷等地質災害。同時，在對廢棄地整治后，提高了居民的生產和生活條件，尤其是對一些區域作物種植結構的優化也能起到顯著的推動作用。此外，在習近平總書記“綠水青山就是金山銀山”綠色理念的號召下，群眾參與構建生態文明建設的自覺性增強。我國現存有大量的廢棄礦山，礦區廢棄地綜合整治和生態修復工作任重道遠。

2 礦山廢棄地生態修復方法

2.1 物理修復方法

物理修復方法的成本較低，應用范圍較廣，也是我國目前在礦山廢棄地生態修復過程中使用最廣泛的方法，主要是通過礦山廢棄物外運、覆土掩埋以及簡單的生態復綠等工作實現生態修復。在部分煤礦廢棄地修復中，主要采用土地復墾的方式進行生態修復，對礦區煤矸石山進行平整推平治理，對采煤沉陷區、塌陷洼地的邊緣不太深的區域，分段開挖，將取出的土壤就近平攤，抬高地面造成臺田，有效將洼陷導致的深溝進一步改造為可耕種田地。土地平整后可進行土壤改良，使其恢復到原有生產水平，并在土地復墾平整的基礎上，完善復墾區內道路體系，合理布置田間道路系統，提高耕地機械化生產程度。同時，部分地區采用客土覆蓋或置換的方式消除礦區廢棄土地表層土壤，進一步優化或消除土壤重金屬污染。部分地區采用添加固廢基土壤調理劑的方式實現礦區修復，研究表明，固廢基土壤調理劑的施加不僅改善了土壤結構，同時促進了作物根系生長，進一步提高了土壤肥力和土壤固碳能力。部分高寒地區將礦區渣土和羊板糞、有機肥、牧草專用肥等材料混合進行土壤層重構，在完成礦區生態修復的基礎上有效解決了當地無土和高額修復費用兩大難題。

2.2 化學修復方法

露天廢棄礦山比較常見的是土壤酸堿化問題，可以通過使用硫酸亞鐵、石膏、碳酸氫鹽等進行土壤改良，優化土壤結構，提高土壤滲透能力，降低土壤酸堿化。如將石膏應用于土壤改良中，可極大地降低土壤的堿化程度，改善土壤基質；而將碳酸氫鹽應用在土壤改良中，能有效改善礦區酸性廢棄地。糞肥和石灰施用可補充部分植物生長所需的氮、鉀等養分，促進生態復綠進程。將石灰添加至礦區廢棄地土壤中能有效改善土壤pH 值，同時能降低植物對Zn 的吸收量，提高作物產量。添加鈣化物可使土壤中的一些離子產生拮抗作用，降低土壤中部分重金屬離子的毒性和植物對重金屬的吸收量，進一步促進礦區廢棄地植物的生長。另外，由于礦區廢棄地中大多都存在重金屬污染物超標情況，且傳統的重金屬污染物提取或消除方式費時費力，成本較高，并影響土壤物理性質，部分地區采用固化/穩定化方式來解決礦區廢棄地土壤重金屬污染問題。將一些天然或改性的環境友好型材料添加至礦區廢棄地土壤中，可使土壤中重金屬污染物從活躍態轉變為穩定態，通過調節土壤微生物功能降低重金屬污染物的遷移性及毒性，促進礦區廢棄地生態修復。

2.3 生物修復方法

生物修復主要包括植物修復和微生物修復。通過種植植物可對礦區廢棄地中土壤重金屬污染物進行轉化、穩定和清除，進而降低礦區廢棄地土壤中重金屬污染物的殘留量，實現改良土壤和土壤原有地貌情況恢復，優化改善局部微環境。植物修復主要采用植物提取、植物揮發、植物過濾、植物鈍化等方法進行礦區廢棄地生態修復，常用的植物有蜈蚣草、節節草等。而利用微生物在土壤中的生命代謝活動轉化、降解土壤中的重金屬污染物和其他有毒害物質達到礦區廢棄地土壤修復的方法也逐漸被使用。大量研究表明，微生物對于改善土壤重金屬污染物具有顯著的效果。例如，鐵氧化菌可以有效降低土壤中Fe 污染物的含量；抗汞微生物可把土壤中甲基汞還原成Hg，降低礦區廢棄地土壤中Hg 的毒性；VA 菌根真菌能有效促進植物從礦區廢棄地土壤中吸收營養物質，推進礦區污染土地生態修復[15]。

3 結語

新形勢下，“碳達峰、碳中和”的提出為我國生態修復工作提出了更高的要求，礦山廢棄地作為高碳匯型土地類型，實現礦區廢棄地生態修復無疑是推動我國加快實現碳中和的有效舉措。我國廢棄礦山眾多，雖然已經進行了部分修復，但整體修復效果不明顯，生態修復的功能未能充分體現。本文分析了我國礦區廢棄地修復過程中存在的一些問題，并提出了幾項行之有效的生態修復方法，以期為我國礦區廢棄地生態修復和綜合高效利用提供借鑒。