門頭溝廢棄礦山生態(tài)治理理論與方法研究
——以某廢棄采石場為例

上海清寧環(huán)境規(guī)劃設(shè)計有限公司 汪丹

北京大部分地區(qū)位于山嶺和水域環(huán)繞的平原地區(qū)，要建立“多中心城市群結(jié)構(gòu)”，保持良好的城市生態(tài)環(huán)境，促進可持續(xù)和健康的城市發(fā)展起著關(guān)鍵作用。由于歷史原因，門頭溝地區(qū)有大量采石場，生態(tài)破壞比較嚴(yán)重。

迫切需要在礦區(qū)進行環(huán)境保護，制定恢復(fù)管理和土地再利用規(guī)劃，有助于門頭溝地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)和可持續(xù)土地再利用，并促進該地區(qū)人口、資源和環(huán)境的協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展[1]。

一、北京門頭溝地區(qū)廢棄采石場現(xiàn)狀分析

（一）采石場的分布特征

目前，位于門頭溝地區(qū)共有127個封閉采石場，面積龐大且零散。采石場的分布與礦產(chǎn)資源的分布有關(guān)，在門頭溝地區(qū)，它們主要分布在南北向的低谷和平行山的低谷中，呈現(xiàn)出總分散度和部分濃度的分布特征。根據(jù)對該山地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析，門頭溝山脈的土質(zhì)以碳酸鹽、石灰?guī)r、白云巖、泥巖、黏土灰?guī)r和其他類型為主。山脈兩側(cè)的巖石，白云巖巖層相對堅硬，中厚層熔融石灰?guī)r和黏土石灰?guī)r巖層則較薄[2]。

（二）存在的主要問題

門頭溝地區(qū)多年的采礦活動導(dǎo)致大量封閉的露天礦（破碎）礦坑仍然存在。這些采石場中的大多數(shù)已損壞，尚未修復(fù)，對地區(qū)的山地景觀、植被和生物多樣性造成了各種破壞，還存在地質(zhì)災(zāi)害的隱患，可能導(dǎo)致山崩和滑坡。

1.破壞景觀

廢棄封閉的采石場造成的景觀破壞在山脈地區(qū)最為明顯。沿山有許多人工的天坑，其最大直徑超過1000m，坑的深度約100米。天坑里滿是碎石，參差不齊，裸露的巖石相互穿插，懸崖和危險的巖石很多，有嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害隱患。一些采石場（礫石）位于風(fēng)景如畫的地方，靠近交通干線。開闊的山脈與天然森林植被和風(fēng)景名勝形成鮮明對比，營造出令人不快的視覺效果，對北京形象及其旅游業(yè)的發(fā)展有不利的影響[3]。

2.破壞植被和生物多樣性

大多數(shù)封閉的采石場的石頭層表面沒有天然植被。同時，一些露天礦的堆放和廢物的堆放是隨機的，這導(dǎo)致植被覆蓋被進一步分離和破壞。

3.侵占和破壞農(nóng)田

巖石場（廢金屬）的開發(fā)占用了大片土地，長期儲存土壤和石頭占用了大量土地。據(jù)不完全統(tǒng)計，封閉的石材開采區(qū)總面積約為10km2。其中還包括耕地和林地。由于表層土壤的破壞，一些土地?zé)o法重新耕種，即使在土地翻新后也只能用于改建[4]。

4.水土流失

由于廢棄的土壤和巖石是隨機堆放的，因此未安裝擋土墻和排水溝，在雨季易引起土壤侵蝕，導(dǎo)致滑坡以及河流河道的沉積物堵塞。

二、礦山廢棄地特征

（一）廢石堆積場

廢石堆積場是采礦期間產(chǎn)生的廢物的集中存放處。堆積物主要是在礦山基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)期間因隧道掘進和室外剝離產(chǎn)生的廢物。通常，這包括表土、巖石和混合巖石。巖石地面，有時還有一些生活雜物。垃圾場通常是混亂且疏松的，即使是由人工建設(shè)的樁結(jié)構(gòu)，也無法很好地保留水分和肥料。在這類堆積場所，通常會有很高的滲透率，水分和養(yǎng)分的少量流失，沉降不均和地球表面嚴(yán)重變形以及嚴(yán)重的土壤侵蝕。

（二）采礦廢棄地

煤炭開采造成了大量的荒地和塌陷區(qū)，這降低了初始地面高度，尤其是在地下水位高的低地地區(qū)，那里全年都有大量采礦荒地積水，形成濕地。在某些積水地區(qū)，水體也受到影響，給環(huán)境造成一定的污染。

（三）尾礦廢棄地

尾礦廢棄地主要用于儲存尾礦或濃縮后處置的其他工業(yè)廢物殘渣。由于大量的尾礦和大量不易處理的有害或有益成分，意外堆放將導(dǎo)致環(huán)境污染和資源浪費。尾礦有可能自燃或爆炸，尤其是在盤石山。尾礦浸出和侵蝕后，尾礦中的有害元素會泄漏并污染周圍的土壤和地下水，風(fēng)化后的巖石顆粒極小且易碎，在風(fēng)中飛揚，導(dǎo)致呼吸道疾病，如果下大雨，則尾礦庫中泥流的可能性很高。所有這些都會給經(jīng)濟建設(shè)，人類生命和財產(chǎn)帶來巨大損失。

三、礦山廢棄地生態(tài)治理

當(dāng)前，礦山荒地的環(huán)境管理主要采用物理，化學(xué)，生物學(xué)等綜合清理措施，以恢復(fù)和改善礦山荒地的生態(tài)系統(tǒng)功能，阻止或減緩該地區(qū)的生態(tài)退化，并保持荒地的環(huán)境，促進其回歸生態(tài)平衡、安全運行的狀態(tài)。

（一）物理工程措施

（1）物理分離修復(fù)技術(shù)：是指使用過濾、離心、磁選、浮選和其他物理手段從土壤膠體中分離污染物。該技術(shù)設(shè)備簡單，易于操作，加工效率高。但是，土壤中腐殖質(zhì)和黏土的含量很高，因此對土壤的處理效果較弱。

（2）固化/穩(wěn)定修復(fù)技術(shù)：是一種無害處理技術(shù)，該技術(shù)使用水泥和其他硬化劑或硫酸鹽、磷酸鹽和其他穩(wěn)定劑，與土壤混合，以覆蓋或反應(yīng)污染物。這項技術(shù)對土壤本身的物理和化學(xué)性質(zhì)影響很小，但是并不能從根本上去除污染物。僅起緩釋作用，不能很好地清洗有機污染物。

（3）提取修復(fù)技術(shù)：是利用固、液、氣之間的濃度梯度產(chǎn)生驅(qū)動力，從而從土壤中排放污染物并進行土壤的地面處理。受污染的組件。該技術(shù)效率高，結(jié)構(gòu)影響性小，在某些地下水位較高的地區(qū)使用時有一定的局限性。

（4）動力學(xué)修復(fù)技術(shù)：主要使用電能將水或土壤中的重金屬從表面分離出來進行處理。該方法不會改變土壤結(jié)構(gòu)，對低滲透性土壤仍具有良好的效果，但在某些污染物濃度接近背景值的土壤中，其處理效果較弱。

（5）表土保護技術(shù)：研究表明，開發(fā)適合耕種的土壤需要很長時間，因此可以在開采前對表土進行保護，并在開采后回填保留的土壤，以幫助恢復(fù)。該技術(shù)的應(yīng)用原理簡單，生態(tài)恢復(fù)速度相對較快。但是，存在污染物遷移到表層土壤和地下水中的潛在風(fēng)險，需要采取一些保護措施。

（6）土壤改良技術(shù)：在廢棄土地的生態(tài)恢復(fù)過程中，通過向土壤中添加氮，磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)和有機物質(zhì)，改善土壤本身的理化性質(zhì)，有助于生態(tài)恢復(fù)過程中植被的生長，縮短了植被更新的周期，并加速礦井的清理、和生態(tài)土地恢復(fù)的過程。

（7）直接加工技術(shù)：主要用于處理某些垃圾填埋場的廢水。通過化學(xué)方法、膜處理方法等直接對廢水進行處理，處理后的廢水中的一部分可再用于礦物質(zhì)沖洗、農(nóng)業(yè)灌溉、生產(chǎn)生活。

（二）生物工程措施

按照分區(qū)規(guī)劃，門頭溝區(qū)現(xiàn)有的18.63平方公里廢棄工礦用地將有13.19平方公里，即70%退還成綠化用地。

（1）植被恢復(fù)：主要利用附著在植物和植物根部的微生物吸收和積累、轉(zhuǎn)化、分解和吸附污染物，以從土壤中去除污染物。方喜等人已經(jīng)用人工林恢復(fù)了礦渣荒地，并發(fā)現(xiàn)人工植被可以顯著增加荒地中土壤微生物的生物量和酶活性。植被恢復(fù)技術(shù)的挑戰(zhàn)之一是植物的選擇。在分析生長環(huán)境時，如果條件允許，可以考慮選擇一些可以積累或富集污染物的植物。

（2）動物恢復(fù)：土壤是許多物種和動物的家園，為改善畜牧業(yè)，可以移入無節(jié)肢動物，主要用于改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤通透性、土壤保水力和分解有機物的能力。土壤污染物可以提高土壤生產(chǎn)力，促進生態(tài)平衡。

（3）微生物恢復(fù)：在合適的土壤溫度和pH值以及其他環(huán)境條件下，大量的微生物繁殖。微生物在礦山荒地恢復(fù)項目中的作用日益重要。一方面，土壤中的微生物會降解土壤中的礦物質(zhì)，從而促進農(nóng)作物的吸收。另一方面，微生物可以分解腐殖質(zhì)上的有機肥料和動植物殘留物，與空氣中的氮結(jié)合并改善土壤特性的理化特性。

（三）其他工程措施

門頭溝區(qū)域的5.44平方公里廢棄工礦用地，可用于支持地區(qū)綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展和新農(nóng)村產(chǎn)業(yè)升級。其中一部分屬于集體礦山用地，將結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，合理點狀分配到各村周邊，用于村集體產(chǎn)業(yè)、市政設(shè)施等調(diào)整用地。可以考慮綜合利用尾礦，以最大限度地提高環(huán)境和經(jīng)濟效益。首先，可以對尾礦進行進一步加工以回收有價值的元素，或?qū)⑵溆米饔泻ξ锢麧欈D(zhuǎn)化的輔助資源。第二，利用廢石和尾礦填充地下工程，節(jié)省材料并降低土地定居率。

以門頭溝某廢石場的生態(tài)修復(fù)實際為例，該場地的礦區(qū)塌陷區(qū)是重點修復(fù)區(qū)域，通過引入固水保水的動植物建設(shè)，將其變成人工濕地，以增加旅游和休閑區(qū)的面積，并調(diào)整區(qū)域氣候并改善礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。通過眾多生態(tài)技術(shù)的綜合利用，基于生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)，調(diào)節(jié)城市發(fā)展與建筑以及采石場的再利用之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。對于靠近城市且交通便利的主要建筑區(qū)域的采石場，可以促進其變成場地友好產(chǎn)業(yè)，改進區(qū)域的建設(shè)成效。

四、結(jié)語

發(fā)起并實施一份關(guān)于門頭溝廢棄采石場生態(tài)恢復(fù)和再利用的管理計劃，將在幫助保護門頭溝的生態(tài)環(huán)境，加強山區(qū)生態(tài)保護和維護山區(qū)景觀方面發(fā)揮重要作用，在此過程中，應(yīng)當(dāng)科學(xué)的實施管理計劃，明確主要職責(zé)，通過科學(xué)的決策和計劃，來增強管理和控制的雙向力量，對各項工程進行有效的投資，并對其進行嚴(yán)格的監(jiān)督和維護，以改進門頭溝區(qū)域生態(tài)環(huán)境和山地景觀，從根本上保護和恢復(fù)“城市綠肺”的生態(tài)功能。