礦山廢棄地生態問題及修復方法研究

姜義秋

（阜新市彰武縣自然資源事務服務中心，遼寧 阜新 123200）

我國作為礦產大國，擁有多種礦山資源，對社會經濟的發展起到了很大的推動作用。但因傳統粗放式開發方式，導致我國很多礦山廢棄地出現了嚴重的生態問題。礦山生態不僅與我國土壤再利用息息相關，同時也與我國社會經濟發展以及生態環境關系密切[1]。但因多方面因素影響，我國在礦山廢棄地生態修復方面仍存在一些問題，導致修復效果不理想。因此，對礦山廢棄地生態問題以及修復進行深入研究具有非常重要的現實意義。

1 礦山廢棄地

因礦產資源開采導致周圍環境遭到嚴重破壞，該問題已引起社會的廣泛關注。目前，國內外在礦山廢棄地生態問題以及修復方面做了諸多研究，但對礦山廢棄地的概念還沒有統一界定。當前，與之相關的概念有礦業廢棄地、煤礦廢棄地以及礦區廢棄地等。學者張世文在其著作中指出，礦業廢棄地是廢棄地中的重要類型之一，其主要是因選礦、采礦以及煉礦導致生態系統極度退化。馮國寶在其研究中雖沒有對煤礦廢棄地進行定義，但將煤礦廢棄地劃分為塌陷地、排土場以及矸石山三種類型。美國礦務局將礦山廢棄地定義為未被轉變為限制或廢棄礦區的勘探、采礦的活動區域，主要是指歷史遺留的廢棄礦區以及正在開采、破壞的礦區土地。綜合國內外的研究文獻，本文將礦山廢棄地定義為礦山資源開發過程中，因山體環境被損壞，導致土壤被破壞、污染的土地，這些土地包含礦山露天開采場、廢石場、采礦塌陷區、選礦廠以及采石場等。

2 礦山廢棄地常見生態問題

2.1 地質災害

當前，礦產廢棄地導致的地質災害有泥石流、崩塌以及滑坡。礦產廢棄地引發地質災害的主要原因是大多數礦山位于地貌地質比較特殊的區域，再加上采礦形成的采空區，以及廢渣與尾礦堆積，若處理不當勢必會導致上部出現地面沉降、裂縫，甚至出現塌陷[2]。另外，開采遺棄的廢渣以及尾礦處理不好也會引發潰壩，進而形成泥石流。此外，采礦過程中固體廢棄物形成在陡坡，在暴雨以及風化作用，就容易出現局部滑坡、崩塌。這些地質災害不僅會對周圍環境造成嚴重影響，同時也會威脅到人民群眾的生命財產安全。

2.2 環境污染

礦產廢棄地環境污染問題主由礦山廢氣、廢水以及廢渣導致。首先，礦山廢氣。礦山開采過程中會對甲烷、二氧化硫等有害氣體的存儲層造成破壞，礦山廢棄后這些有害氣體還會持續外泄，不僅會影響當地氣候，二氧化硫、二氧化氮等有害氣體的摩爾質量要比空氣摩爾質量大，其更容易被水分子吸收，進而形成酸雨，破壞當地的生態平衡，同時也會危害到人們的身體健康，如呼吸道疾病、中毒等。其次，礦山廢水。因選礦、洗礦會產生大量廢水，這些廢水含有重金屬、有害氣體以及粉塵等，無法高效回收。通常情況下，這些廢水會流向低洼處。若長期不處理，就會出現淤泥堆積的情況，淤泥中的重金屬以及有害物質會進入地下水中，對周圍水域造成污染，甚至會隨著水地表水的流動帶來更大范圍的污染。最后，礦山廢渣。礦山開采過程中會產生大量的廢渣，在風化作用下，形成尾礦、碎屑，其中的有害物質也會進入大氣和地下水中，進而造成環境污染。

2.3 破壞土地資源

就當前礦山廢棄地的實際情況來看，礦山廢棄地土地資源遭到嚴重破壞，主要體現在以下幾個方面：首先，地表沉陷。當前，開采的礦產多位于地表淺層。礦產開采會將底層挖空，再加上開采過中使用炸藥，導致礦山原有的巖層結構被破壞[3]。礦山廢棄后，缺少對礦洞支撐結構的維護，當支撐力不足時，就會出現地面塌陷，進而影響土地資源的再利用。其次，固體廢棄物壓占場地。礦產在開采過程中會產生大量的固體廢棄物，這些廢棄物通常會被堆積在礦山附近。隨著時間推移，固體廢棄物的堆積量也會隨之增加，不僅會占用大量的土地，同時固體廢棄物中的有害物質也會污染土地。

2.4 破壞植被及野生動物的棲息地

依據地表深度可以將礦產開采劃分為三類，分別是露天開采、淺層開采以及深層開采。露天開采需將地表的土壤剝離，這就會對原本的土壤環境造成破壞，進而影響植被的生長。再加上廢棄后因無人管理，短期內根本無法恢復植被多樣性。另外，固定廢棄物中也含有有害物質，如重金屬，這也會對植被的生長造成影響，甚至還會導致植被退化。淺層開采會破壞地表水，進而使得植被無法獲得水分，導致其逐漸枯死，礦山廢棄地及周邊的植被將會呈現出退化的趨勢。植被的退化，再加上雨水沖刷，那么就會出現水土流失，區域內的生態環境也就陷入惡性循環。此外，植被生長受到影響，那么也就無法給野生動物提供生存空間，野生動物生存和繁衍也會被影響，甚至有些野生動物會消失。

3 礦山廢棄地生態修復方法

3.1 地質災害治理方法

礦山廢棄地通常會存在大量采空區，若不能及時處理、修繕采空區，那么后期勢必會引發地面沉降，如地面結構坍塌，甚至會出現嚴重地面裂縫。為了避免這些地質災害，相關人員可通過巖土體填充采空區，或是借助支撐體系加固采空區，以保證采空區上部土體結構的穩定性。若采空區已經出現沉降或塌陷，那就必須就近取材回填采空區，既保證了采空區的穩定性，同時也可以使礦山廢棄地的土壤環境恢復，進而為后續植被的生長創造良好的生長環境[4]。對于礦山開采過程中遺留的邊坡與高坡，可借助機械設備使邊坡坡度放緩；還可以通過土釘墻或者錨構加固邊坡，以此降低滑坡的發生率。

另外，對泥石流地質災害，相關人員可通過分散處理物源及配搭完善的阻擋裝置形成完整的阻擋體系，以降低泥石流災害的發生率，最大限度地控制自然災害造成的損害。

3.2 改良土壤基質

通常在改良土壤基質之前，需先將廢石、尾礦與土壤分離，這樣不僅為土壤改良創造了有利條件，同時也能實現資源利用率最大化。當前，改良土壤基質最常用的方法有物理方法、化學方法以及生物方法三種。物理方法改良土壤基質中最常用的技術為表土回填，具體操作為：將0～60cm 的表層土壤剝離，并妥善存放，待回填時將其運回使用。因表土具有高養分、結構良好以及微生物、微小動物群落多的特點，將其回填到采空區，可為植被生長提供優質土壤，有助于植被恢復[5]?；瘜W方法主要是通過施肥或種植可以提高土壤磷、氮以及鉀元素含量的植物。通過施用石灰、碳酸氫鹽降低土壤酸性，通過施用硫酸氫鹽可改善土壤堿性。生物方法主要是借助細菌產生的酶還原重金屬，并通過菌肥或生物制劑達到改良土壤基質的目的。生物方法不僅可以使土壤快速成熟，將空氣中游離態的氮轉化為氨及銨離子，為植物生長提供營養物質，同時還可以控制有害微生物。此外，若礦山廢棄地存在嚴重的重金屬污染，可剝離表層污染土壤，然后移用未被污染的客土。

3.3 土地整理

首先，處理礦山廢棄地的廢土、廢渣。為了避免在處理過程中出現坡體失穩問題，可通過分級處理的方法，這樣可以控制坡體的坡度，保證坡面的穩定性，進而提升水土保持能力。其次，開采巖質坡面處理。對于開采巖質坡面處理，需遵循因地制宜原則，先將坡面上的碎石、危石清理干凈，以防二次開山炸石對礦山廢棄地造成二次破壞。再次，明確礦山廢棄地退化土地的修復形式與標準，如表1 所示。最后，相關人員需對土壤改良實施要求有所了解，如充分利用廢渣資源，預留后續植被恢復施工所需的作業道與運輸通道，同時運用多種措施與手段提升植被成活率。

表1 退化土地修復形式及標準

通常情況下，礦山廢棄地土地整理主要有兩種方式：一種是全面整體，另外一種則是局部整地。為了進一步提升土地整理效果，需結合客土作業以及土壤改良方法。全面整地主要是指全面改良現有廢棄地，使土壤理化性質改變，進而為實現全面恢復礦山廢棄地植創造良好的土壤條件。但全面整地需要頭投入大量的人力、物力以及財力，對資金投入要求比較高。當前，局部整地主要有點式整地與帶式整地兩種。點式整地比較常見的方法有波浪狀、魚鱗狀以及塊狀等，其主要是在確認種植點的基礎上進行整地作業，具有作業量小以及靈活性高的優勢，但這也在一定程度上起到改善立地條件的作用，多用于坡面陡、地形破碎的礦山廢棄地。帶式整地主要是以長條狀對廢棄地進行整理，帶上是重點改良區域。帶式整地是當前堆積廢棄地土地整理的重要方法之一，如鐵礦排土場、煤矸石山等。若是山地帶狀整地，帶的方向通常平行于高線。

3.4 植被修復

植被修復是礦山廢棄地生態修復的重要環節，也是礦山廢棄地生態效益最直接的體現。因此，在礦山廢棄地修復過程中必須認識到植被修復的重要性。當前，礦山廢棄地植被恢復方式有兩種：一種是直接植被恢復，另一種是覆蓋植被修復。其中直接植被修復主要是借助微生物與土壤動物修復生態環境，如蚯蚓、螞蟻以及線蟲等生物，該修復方式不僅成本低，操作也比較簡單[6]。覆蓋植被修對土壤厚度有一定的要求，但該修復方式效果顯著。如果土壤厚度比較高，還需要額外投入資金；如果土壤厚度不夠，那么就無法起到修復作用。經過大量實踐證明，土壤厚度在6～10cm之間最佳。另外，盡量種植具有固氮能力的植物，如豆科植物，其不僅可以增加土壤的營養成分，同時還具有操作簡單、成本低的優勢。另外，植被種植時可采用噴播造林的方式，同時通過圍堰砌筑、挖掘魚鱗坑等方式為植物生長創造良好的條件，并借助施肥、開渠以及覆膜等技術提高植被成活率。總而言之，礦山廢棄地植被恢復需要綜合多方面因素，如生物適應性、破壞程度以及土壤毒性等。

4 總結

礦山資源作為社會經濟發展的物質基礎，隨著社會經濟的高速發展，礦山開采力度也越來越大。但開采方式以及地質條件等因素，導致我國很多礦山廢棄地存在嚴重的生態問題，與我國生態文明發展相違背。尤其是“碳達峰、碳中和”戰略出臺后，對我國生態修復工作提出了更高的要求。礦山廢棄地因其植被嚴重破壞，其固碳能力大幅下降，從碳匯型用地變成了碳源型用地。而加快礦區廢棄地生態修復，是實現碳中和的重要舉措。因此，我國對礦山廢物地修復的重視度直線提升。雖然我國在這方面已經取得一定成績，但仍存在諸多不足，須在實際工作中不斷總結與創新，只有這樣才能逐漸摸索出符合我國國情的礦山廢棄地生態修復模式，進而為實現社會經濟可持續發展奠定基礎。