礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)生態(tài)環(huán)境治理方法

井艷芳

（山東省濟(jì)寧市梁山縣自然資源和規(guī)劃局，山東梁山272600）

1 引言

近年來，生態(tài)環(huán)境因不斷開發(fā)的礦產(chǎn)資源而受到較大破壞，導(dǎo)致礦產(chǎn)所在地的土地和水體等受到較大影響[1]。因此，主動(dòng)恢復(fù)礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)的生態(tài)環(huán)境有重要意義。近年來，國(guó)內(nèi)不斷推行生態(tài)文明建設(shè)，并高度重視恢復(fù)礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)，因此，對(duì)如何恢復(fù)礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行研究，能夠使我國(guó)土地利用率得到有效提高，使資源緩解問題得到有效緩解，并使我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)得到有效推進(jìn)。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)生態(tài)環(huán)境危害及恢復(fù)治理難點(diǎn)

2.1 土地污染

土地污染在礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)中包括水、大氣和固體廢棄物3種污染。水體污染有地表污染和地下污染兩種類型。地表污染是指開采礦山時(shí)，礦井水和廢水等流入河流，導(dǎo)致地表水受到污染[2]。此外，隨著不斷增大的開采面積，地質(zhì)結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)改變，從而出現(xiàn)地表裂縫。沿著裂縫地表水會(huì)不斷滲入地下，水庫存儲(chǔ)量也會(huì)相應(yīng)減少[3]。在開采礦山時(shí)，受限于相關(guān)技術(shù)，施工時(shí)常會(huì)有濃煙出現(xiàn)，特別是施工采石場(chǎng)時(shí)候，除了有礦山活動(dòng)產(chǎn)生的大氣污染之外，還會(huì)因降雨等導(dǎo)致廢氣降落到地面，從而污染土地，這對(duì)動(dòng)植物和人類活動(dòng)都會(huì)有較大影響。此外，在開采礦山時(shí)存在較多的固體廢棄物污染，特別是開采礦山時(shí)的廢石和有色金屬等，在處置或堆放時(shí)會(huì)下滲到土地中造成一定的污染。在開采礦石時(shí)，雖然會(huì)相應(yīng)布置排石場(chǎng)，但不同地區(qū)仍有隨意排放廢石和廢沙等的情況，占用礦山土地，并出現(xiàn)水土流失等情況。且對(duì)于閉坑時(shí)間越久的礦區(qū)而言，隨著不斷推移的時(shí)間潛在的地質(zhì)災(zāi)害也會(huì)越來越多。

2.2 治理方式的選擇

治理方式對(duì)于礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)的生態(tài)恢復(fù)有重要作用，而其中的土地復(fù)墾和景觀再生則是重要方法，礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)的生態(tài)難以依靠自然力量實(shí)現(xiàn)恢復(fù)[4-5]。因此，在相關(guān)治理時(shí)需通過人為因素進(jìn)行介入，建造和原生態(tài)類似的復(fù)合系統(tǒng)。在開發(fā)礦產(chǎn)資源時(shí)或完工后均可開展土地復(fù)墾，使其基礎(chǔ)性作用得到有效發(fā)揮，并獲取其所帶來的經(jīng)濟(jì)效益。景觀再生則是在治理之上，重塑當(dāng)?shù)鼐坝^，以取得視覺享受，并使當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)得到有效發(fā)展。在具體應(yīng)用時(shí)，大都是搭配景觀再生和土地復(fù)墾進(jìn)行使用，兩者都是重建生態(tài)。在恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，難以簡(jiǎn)單確定其中一種治理方法，也難以確定何種方法有更大的效用。在具體操作時(shí)，需結(jié)合實(shí)際條件進(jìn)行比選，對(duì)于單一經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，缺乏景觀的地區(qū)可采用土地復(fù)墾進(jìn)行治理，在確保經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)的同時(shí)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。

3 土地復(fù)墾的實(shí)現(xiàn)路徑

3.1 土地平整

土地平整是有效恢復(fù)礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)生態(tài)的重要方法[6]。礦區(qū)的錯(cuò)亂開挖會(huì)導(dǎo)致其地形出現(xiàn)陡峭坑壁等情況，具體如圖1所示，而采用機(jī)械設(shè)備對(duì)開采時(shí)形成的坡度進(jìn)行平整的過程即為土地平整。土地經(jīng)過平整后即可開展后續(xù)的農(nóng)耕復(fù)種或恢復(fù)林業(yè)等。首先在開采礦山時(shí)，可通過分段開采或?qū)⒃惺┕r(shí)所產(chǎn)生的地表剝離物用作回填，以再利用的有效循環(huán)局面，優(yōu)化礦山的開采理念。在平整土地時(shí)，必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的施工條件，有針對(duì)性地選取施工方式，使土方開采和深挖有所減少，且盡可能確保土地的原有形貌特征。在長(zhǎng)時(shí)間的開采過程中，多數(shù)礦山會(huì)有沉陷和裂縫等病害出現(xiàn)。在治理時(shí)，需先恢復(fù)地表裸露區(qū)域并回填土壤，以重塑地表景觀。

圖1 開挖形成的陡峭坑壁

此外，在平整土地時(shí)，土地的復(fù)墾可通過充填復(fù)墾的方式實(shí)現(xiàn)，即通過煤矸石等固體廢棄物回填，在盡可能避免其造成污染的同時(shí)，減少復(fù)墾成本。在礦山中回填煤矸石時(shí)，必須覆蓋上較厚土層，減少其與空氣的接觸面積，以使其自燃或硫化現(xiàn)象盡可能減少。必須通過合理工藝避免回填時(shí)出現(xiàn)不均勻沉降，此時(shí)需采用分層壓實(shí)的方式進(jìn)行回填，其分層厚度可基于現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌和土壤含水量進(jìn)行選擇。

還可通過水體修復(fù)技術(shù)平整土體。該技術(shù)可修復(fù)礦山地區(qū)周邊的污染水體，即通過動(dòng)植物生命活動(dòng)降解或轉(zhuǎn)移水體污染物，采用定向培養(yǎng)水生生物和植物的方式建立人工生態(tài)，使當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有缘玫接行Щ謴?fù)，再恢復(fù)治理水生態(tài)系統(tǒng)[7]?？山Y(jié)合當(dāng)?shù)氐匦螚l件和污染程度選取相應(yīng)的恢復(fù)技術(shù)。此外，在恢復(fù)沉降區(qū)域時(shí)可通過就地挖補(bǔ)的方式進(jìn)行平整，使土地標(biāo)高在平整后比洪水水位要高，確保生物生長(zhǎng)的順利進(jìn)行，對(duì)于丘陵區(qū)域則可通過修整梯田的方式建立排灌系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)。

3.2 改善土壤質(zhì)地

在改善礦山地區(qū)的土質(zhì)環(huán)境時(shí)，可使動(dòng)植物系統(tǒng)得到有效恢復(fù)，而恢復(fù)的動(dòng)植物系統(tǒng)又可有效改善當(dāng)?shù)赝寥蕾|(zhì)地。基于開采要求，在地表受到擾動(dòng)前可將地表土分層取走，在結(jié)束開采后又可基于先前次序回填，以確保土壤恢復(fù)原有的結(jié)構(gòu)。但受限于開采成本等的影響，施工時(shí)往往不會(huì)以該種程序進(jìn)行，這就容易導(dǎo)致土壤有不同程度的污染，因此，在具體施工時(shí)需先改良土壤質(zhì)地。首先，可采用物理方式進(jìn)行改良，即基于現(xiàn)有的土壤基礎(chǔ)更新土壤，特別是在低污染的區(qū)域，可通過深耕翻土分散污染物，以使其濃度有所降低。但當(dāng)前礦山地質(zhì)的土壤多有較為嚴(yán)重的污染程度，且土層厚度較低，因此，在恢復(fù)生態(tài)前需先采用深坑翻土的方式處理土壤，再通過熟土覆蓋，將土壤表層進(jìn)行固定，再使用灌溉和施肥等物理方式改良土壤。此外，對(duì)于有嚴(yán)重污染程度的土壤則可通過化學(xué)改良劑轉(zhuǎn)化其中的重金屬，一般可通過將直流電導(dǎo)入土壤或熱解析法的方式吸附其中的金屬離子，或?qū)⑸壹尤胨嵝晕廴疚镏袑?duì)酸堿度進(jìn)行平衡，以在化學(xué)反應(yīng)下，重金屬沉淀，最后再通過水洗等方式集中處理，使土壤中的重金屬得到有效減少。此外，為使土壤重金屬毒性得到有效改善，可將鈣離子化合物添加進(jìn)去。城市污水處理后會(huì)有城市污泥等固體廢棄物產(chǎn)生，而廢棄物往往具有黏性強(qiáng)和持水性等性質(zhì)，可使土壤的陰陽離子被吸附，使土壤鹽分濃度得到有效降低，因此，可將城市污泥應(yīng)用到礦區(qū)土壤的改良中。但該種污泥往往包含部分微生物，容易增加土壤病菌，因此在具體操作時(shí)，必須對(duì)其數(shù)量等進(jìn)行控制，確保處理效果。

3.3 動(dòng)植物恢復(fù)

生態(tài)環(huán)境會(huì)隨著地質(zhì)災(zāi)害的不斷出現(xiàn)而越發(fā)惡化[8]。地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境關(guān)系如圖2所示。因此，在恢復(fù)治理生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，必須使其功能得到恢復(fù)，可采用生物治理的方式來實(shí)現(xiàn)。

圖2 地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境關(guān)系圖

1）通過植物恢復(fù)治理。為使生態(tài)系統(tǒng)得以完整恢復(fù)，必須先進(jìn)行人工植物的栽種，以使土壤植物的恢復(fù)速度得到加快，特別是在受損土地中進(jìn)行植物的栽種時(shí)，應(yīng)采用有較快生長(zhǎng)速度或有較強(qiáng)抗逆，能夠使土壤激勵(lì)得到有效改善的植物。在被金屬污染的土壤中生長(zhǎng)的豆類植物，可通過根瘤實(shí)現(xiàn)固氮，大幅度提高土壤的氮含量。豆科植物可有效抵抗土壤重金屬，是恢復(fù)礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的第一選擇。此外，部分沙棘等非豆科類植物也有較強(qiáng)的固氮能力，而白楊等可以使土壤重金屬得到有效減少。因此，可通過栽種植物的方式開展生態(tài)修復(fù)治理，但出于成本的考量，部分礦區(qū)表面無法通過土壤進(jìn)行完全的覆蓋，因此，可通過筐帶栽植技術(shù)，在保水透氣的筐帶中栽種樹苗，隨著時(shí)間的不斷推移，樹根可經(jīng)過大孔生長(zhǎng)進(jìn)土壤，使其成活率得到有效提升，并對(duì)土質(zhì)進(jìn)行改善。

2）通過動(dòng)物恢復(fù)治理。除了植物的生長(zhǎng)受到土壤狀況的影響之外，動(dòng)物生長(zhǎng)也受到土壤狀況的影響。土壤動(dòng)物可對(duì)枯枝落葉實(shí)現(xiàn)有效分解，并對(duì)土壤質(zhì)量進(jìn)行改善，使其肥力得到增強(qiáng)，特別是恢復(fù)土壤中的植物后，可在其中飼養(yǎng)低能動(dòng)物，如蚯蚓等。作為土壤改良物，蚯蚓可在土壤中進(jìn)行多種重金屬的吸收，而吸收完重金屬的蚯蚓可采用電解等方式集中進(jìn)行處理。

3）通過土壤微生物恢復(fù)治理。土壤微生物分解功能較強(qiáng)，必須存在于生態(tài)結(jié)構(gòu)中。土壤微生物可通過生命代謝活動(dòng)對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)，使土壤有害物質(zhì)濃度得到有效降低。且基于接種優(yōu)勢(shì)，通過植物根系活動(dòng)，重新恢復(fù)并增強(qiáng)礦山地區(qū)土壤肥力，使土壤質(zhì)地得到有效改善。植物在微生物的幫助下可有效吸收營(yíng)養(yǎng)，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效改善，并使重金屬毒性得到有效降低，使當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境較快得到恢復(fù)。

4 結(jié)語

礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)生態(tài)恢復(fù)是長(zhǎng)期工程，在推行恢復(fù)治理時(shí)需要較長(zhǎng)周期，因此，實(shí)際治理時(shí)需選擇合理方式，并配合相關(guān)技術(shù)。