鄒長(zhǎng)新，沈渭?jí)?，劉發(fā)民

(1.環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042；2.南京林業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210037；3.中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，甘肅 蘭州 730000)

近年來，我國(guó)礦產(chǎn)資源的開發(fā)力度在不斷加強(qiáng)，而礦山環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理的力度卻沒有跟上，礦山環(huán)境污染和生態(tài)破壞越來越嚴(yán)重，已成為影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要因素。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)正處于快速、持續(xù)、健康發(fā)展的階段，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求持持續(xù)增加，加強(qiáng)礦山環(huán)境的保護(hù)管理刻不容緩。如不及時(shí)采取有效的措施，礦山環(huán)境的破壞與污染程度，勢(shì)必將進(jìn)一步加劇，后果極為嚴(yán)重。然而，礦山環(huán)境管理一直是我國(guó)環(huán)境管理中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，起步比較晚。礦山生態(tài)環(huán)境存在多頭管理的局面，統(tǒng)一監(jiān)管的機(jī)制和體制尚未建立，礦山生態(tài)監(jiān)測(cè)與生態(tài)狀況評(píng)價(jià)能力較弱，缺乏相應(yīng)的評(píng)價(jià)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等依據(jù)。礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，是礦山環(huán)境管理的一項(xiàng)重要工作，是衡量礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理成效的主要依據(jù)。因此，構(gòu)建綜合反映礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，是加強(qiáng)礦山環(huán)境管理的基礎(chǔ)和條件。

1 我國(guó)礦山生態(tài)環(huán)境面臨的形勢(shì)

我國(guó)礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用范圍廣，面積大，資源開采條件有限，特別是大多數(shù)技術(shù)水平低下，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響十分巨大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有的國(guó)營(yíng)礦山企業(yè)8000多個(gè)，個(gè)體礦山企業(yè)達(dá)到23萬多個(gè)。如此大規(guī)模的礦山開采，對(duì)土地和環(huán)境的破壞是相當(dāng)驚人的。在這些礦山中，大多數(shù)礦山企業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備落后，特別是個(gè)體礦山企業(yè)，重自身經(jīng)濟(jì)利益、輕生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理，造成了嚴(yán)重的礦山生態(tài)環(huán)境問題。主要表現(xiàn)為：大氣、水環(huán)境、土壤環(huán)境、噪聲、固體廢棄物污染；地表開挖、壓占、毀損，造成土地資源破壞與地表景觀改變；破壞地表植被，加劇水土流失；破壞和改變野生動(dòng)植物棲息環(huán)境，使生物多樣性面臨威脅；井下開采造成礦井水外排，破壞地下水系；地表發(fā)生沉降、塌陷、崩塌甚至滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害。

據(jù)國(guó)土資源部門[1]統(tǒng)計(jì)，截至2007年底，全國(guó)礦業(yè)開發(fā)占用和損毀土地約166萬hm2，其中尾礦堆放占地約9l萬hm2，露天采坑占地約52萬hm2，采礦塌陷占地約20萬hm2。發(fā)生采礦塌陷災(zāi)害的礦業(yè)城市有30多個(gè),每年因采礦地面塌陷造成的損失達(dá)4億元以上[2]。我國(guó)人均耕地只有0.09 hm2，不足世界的1/2，礦山開采對(duì)土地的破壞，使本已稀缺的土地資源呈加速減少的趨勢(shì)。全國(guó)工業(yè)固體廢棄物最多的為煤矸石，全國(guó)歷年累計(jì)工業(yè)固體廢棄物約60億t，其中煤矸石約12億t，每年全國(guó)工業(yè)固體廢棄物排放約5億～6億t，其中煤矸石有1億多t?，F(xiàn)有800多座矸石山占地約6 000 hm2，造成矸石山大量占地的局面[3]。采礦活動(dòng)每年產(chǎn)生的廢水、廢液數(shù)量約61.9億t，年排放量約48.6億t，僅煤礦開采累計(jì)排放礦井水約800億t，礦井水利用率僅為44%。

2 礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的理論框架

2.1 礦山生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

目前，我國(guó)關(guān)于礦山生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)的研究較多，主要包括礦山環(huán)境質(zhì)量與環(huán)境污染評(píng)價(jià)、礦山生態(tài)要素與環(huán)境影響評(píng)價(jià)、礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)等等[4-10]。以往開展的礦山生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)研究，具有以下特點(diǎn)：①多采用建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系后結(jié)合評(píng)價(jià)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)指標(biāo)多體現(xiàn)某一礦山類型或某一區(qū)域范圍，缺乏普適性和代表性；②當(dāng)前的研究成果主要集中于對(duì)環(huán)境要素的評(píng)價(jià)，缺乏對(duì)礦山生態(tài)環(huán)境的綜合性評(píng)價(jià)技術(shù)與方法；③由于目前絕大多數(shù)礦山尚未建立生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，且礦山生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)缺乏相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，甚至單要素或單個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)無據(jù)可依，導(dǎo)致基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足，研究深度不夠。

2.2 礦山環(huán)境管理

由于礦山生態(tài)環(huán)境問題復(fù)雜多樣，礦山環(huán)境管理也涉及到多個(gè)管理部門，廣義的礦山環(huán)境管理的內(nèi)容，包括環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境污染防治、廢棄資源利用、生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)、土地復(fù)墾、水土流失防治、地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)等[11-12]。因此，礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，除了考慮環(huán)境質(zhì)量，還應(yīng)包括礦山生態(tài)環(huán)境中各要素的評(píng)價(jià)，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山環(huán)境的綜合管理。礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，應(yīng)針對(duì)主要礦山生態(tài)環(huán)境問題，選取具典型意義的生態(tài)環(huán)境要素，組建礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系基本框架(圖1)，主要包括生態(tài)要素和環(huán)境要素兩個(gè)部分。生態(tài)要素包括地表景觀、植被覆蓋、生物多樣性、地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)恢復(fù)等，環(huán)境要素包括大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境、固廢處理和聲環(huán)境。

2.3 層次分析法

層次分析法(AHP)是構(gòu)建指標(biāo)體系的最常用方法之一。層次分析法運(yùn)用系統(tǒng)分析思想，把復(fù)雜的問題分成若干聯(lián)系的、有序的層次，對(duì)每一層次的相關(guān)元素進(jìn)行比較分析。根據(jù)礦山生態(tài)環(huán)境的主要問題分類，將指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、要素層和指標(biāo)層三個(gè)層次。

1)目標(biāo)層(A)：即礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的總體目標(biāo)，評(píng)價(jià)礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)劣程度，是指標(biāo)體系的最高層次。

2)要素層(B)：指標(biāo)體系的中間層次，評(píng)價(jià)礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的兩個(gè)要素，即生態(tài)質(zhì)量要素和環(huán)境質(zhì)量要素，每一要素又包括若干具體指標(biāo)。

3)指標(biāo)層(C)：指標(biāo)體系的最基本層次，包括礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的所有具體指標(biāo)，這些指標(biāo)是反映礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的直接可度量因子。

圖1 礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系基本框架

3 礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的原則

3.1 科學(xué)性原則

全面客觀地反映礦產(chǎn)資源開發(fā)造成的生態(tài)環(huán)境影響和礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)內(nèi)涵和基本特征。各項(xiàng)指標(biāo)含義明確，計(jì)算方法規(guī)范，功能相對(duì)獨(dú)立。

3.2 可比性原則

包括三層含義，一是區(qū)域可比，即指標(biāo)體系能綜合反映全國(guó)或同一區(qū)域礦區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量特征；二是不同礦山類型可比，即各指標(biāo)能夠反映不同礦種、不同開采方式生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)的共性；三是指標(biāo)之間的可比，即通過歸一化處理，使不同量級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)處于規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi)。

3.3 動(dòng)態(tài)性原則

指標(biāo)體系在考慮區(qū)域差異的同時(shí)，還應(yīng)考慮礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中的生態(tài)環(huán)境影響及生態(tài)環(huán)境狀況的動(dòng)態(tài)變化，以此反映出不同時(shí)期礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的好壞，便于對(duì)礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)環(huán)境管理實(shí)行動(dòng)態(tài)管理。

3.4 可操作性原則

指標(biāo)體系中的指標(biāo)，一定要具有可測(cè)性和可比較性。評(píng)價(jià)指標(biāo)盡量簡(jiǎn)化，減少一些對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響甚微的指標(biāo)，所設(shè)計(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)方便采集，容易獲取和整理，最好利用現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)資料。

4 礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的理論框架，將評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分為生態(tài)質(zhì)量指標(biāo)和環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)兩大類三個(gè)層次(表1)。依據(jù)指標(biāo)體系構(gòu)建原則，遴選礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：土地毀損度、地下水系破壞度、植被覆蓋度、次生地質(zhì)災(zāi)害破壞度、生態(tài)恢復(fù)治理率、大氣環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、水環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、固廢處理指數(shù)、土壤環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、聲環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。

表1 礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

4.1 生態(tài)要素指標(biāo)

4.1.1 土地毀損度

是指礦山各類土地毀損面積占礦山總面積的比例。土地毀損面積包括礦山開采過程中，開挖、壓占、毀損的土地面積等，反映了礦產(chǎn)開采造成的土地資源破壞、地表景觀的改變以及隨之引起的土地利用方式與格局的變化情況。

4.1.2 植被覆蓋度

是指礦山各類植被面積占礦山總面積的比例。礦山綠色植物的主要生態(tài)服務(wù)功能包括：通過光合作用調(diào)節(jié)礦區(qū)空氣中的氧和二氧化碳含量；具有保護(hù)土壤，防止水土流失的作用；可以改善礦區(qū)小氣候；能降低礦區(qū)空氣中某些有害污染物的濃度；具有明顯的減塵效應(yīng)；具有明顯的消、隔噪聲效應(yīng)。因此，植被覆蓋度能夠正面表征礦山生態(tài)質(zhì)量狀況，礦區(qū)植被覆蓋度越高，生態(tài)質(zhì)量狀況越好。

4.1.3 生物豐度

該項(xiàng)指標(biāo)可參照《生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ/T192-2005)中的定義和計(jì)算方法。礦山生物豐度指通過單位面積上不同生態(tài)系統(tǒng)類型在生物物種數(shù)量上的差異，間接地反映礦山區(qū)域內(nèi)生物多樣性的豐貧程度。該項(xiàng)指標(biāo)可通過遙感解譯實(shí)現(xiàn)。

4.1.4 次生地質(zhì)災(zāi)害破壞度

是指礦山發(fā)生的各類次生地質(zhì)災(zāi)害面積占礦山總面積的比例。次生地質(zhì)災(zāi)害包括滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、塌陷、地裂縫及礦震等。礦山開采中，受重力和其他外力作用的情況下，可能發(fā)生崩塌、滑坡和地表塌陷；廢土、廢石的不規(guī)范堆放，可能在雨季誘發(fā)泥石流。這些次生地質(zhì)災(zāi)害，能夠改變地表景觀，破壞水土資源，加重水土流失，甚至造成財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。

4.1.5 生態(tài)恢復(fù)治理率

是指礦山進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)與治理的面積占礦山總面積的比例。礦山生態(tài)恢復(fù)與治理，是礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化的重要因素，反映了礦山企業(yè)對(duì)已造成的生態(tài)破壞進(jìn)行修復(fù)的實(shí)施進(jìn)度和成效，一般包括露天采空區(qū)恢復(fù)、井下回填、排土場(chǎng)恢復(fù)、尾礦場(chǎng)恢復(fù)、塌陷區(qū)治理、臨時(shí)道路、料場(chǎng)等地表景觀恢復(fù)等。

4.2 環(huán)境要素指標(biāo)

4.2.1 大氣環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

以礦區(qū)主要大氣污染物濃度表征礦山空氣環(huán)境質(zhì)量，例如煤炭礦山的大氣污染以煤煙型污染為主要特征，這種類型的污染物主要是二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、總懸浮顆粒物、可吸入顆粒物等。采用多因子賦分法計(jì)算大氣環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，計(jì)算公式如下：

其中，Ia為礦山大氣環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，i=1，2，……n；f(xi)為第i類大氣污染物的日均濃度值對(duì)應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)賦值(表2)，大氣質(zhì)量等級(jí)為《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3095-1996)》中規(guī)定的一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表2 大氣環(huán)境質(zhì)量指數(shù)賦值

4.2.2 水環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

礦山的廢水主要包括礦井水、礦區(qū)工業(yè)用水、選礦水、尾礦水等。關(guān)于地下水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，由于目前已經(jīng)制定的《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》都不適用于礦井水，且礦山開采對(duì)地下水的影響主要為地下水系的破壞。因此，礦山水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，暫不考慮地下水環(huán)境質(zhì)量。

由于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的水質(zhì)參數(shù)和水質(zhì)類別較多，選取評(píng)價(jià)礦山地表水特征污染物，采用多因子賦分法(同大氣環(huán)境質(zhì)量)計(jì)算水環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，計(jì)算公式如下：

其中，Iw為礦山水環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，i=1，2，……n；f(xi)為第i類水污染物濃度值對(duì)應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)賦值(表3)。

表3 礦山地表水環(huán)境質(zhì)量指數(shù)取值

4.2.3 固廢處理指數(shù)

是指礦山固體廢棄物處理量和綜合利用量占固體廢棄物總量的比例，表征礦山固體廢物綜合利用及處理水平。礦山生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，包括排巖土、建筑廢料、鍋爐灰渣、煤矸石等。礦山固廢的利用與處理形式，包括回填礦井、矸石發(fā)電、矸石制磚、建筑物料、衛(wèi)生填埋等。

4.2.4 土壤環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

礦山土壤污染主要為Cu、Cd、Pb、Zn等重金屬污染及酸堿性污染。根據(jù)不同礦山開采存在的重金屬含量、土壤pH值作為評(píng)判礦山土壤環(huán)境質(zhì)量的依據(jù)。按照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166-2004)中土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的技術(shù)規(guī)定，采用內(nèi)梅羅法進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算。

式中，Si為內(nèi)梅羅指數(shù)；Pi均和Pi最大分別為平均單項(xiàng)污染指數(shù)和最大單項(xiàng)污染指數(shù)。內(nèi)梅羅指數(shù)對(duì)應(yīng)的土壤環(huán)境質(zhì)量指數(shù)取值見表4。

表4 土壤內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4.2.5 聲環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

礦山企業(yè)一般遠(yuǎn)離城區(qū)，噪聲污染較其他污染程度較輕。礦山機(jī)械噪聲和交通噪聲是礦山聲環(huán)境污染的主要原因。其中，工業(yè)場(chǎng)地強(qiáng)噪聲源最為集中，聲學(xué)環(huán)境也很復(fù)雜，聲源的輻射噪聲對(duì)環(huán)境的污染比較嚴(yán)重；礦山生產(chǎn)服務(wù)的各種輔助企業(yè)的設(shè)備噪聲源輻射的生產(chǎn)噪聲，以及生產(chǎn)運(yùn)輸機(jī)動(dòng)車輛對(duì)所在地附近的局部產(chǎn)生一定程度的影響或污染。

聲環(huán)境質(zhì)量指數(shù)由礦山企業(yè)聲環(huán)境測(cè)點(diǎn)的達(dá)標(biāo)比例來表示。分別在礦山的居住區(qū)、辦公區(qū)、生產(chǎn)區(qū)和運(yùn)輸區(qū)四類功能區(qū)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，噪聲標(biāo)準(zhǔn)值執(zhí)行《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096-93)1，2，3，4類標(biāo)準(zhǔn)(表5)。

表5 礦山各類功能區(qū)噪聲標(biāo)準(zhǔn)值等效聲級(jí)LAeq：dB

5 結(jié)論與討論

礦山生態(tài)環(huán)境形勢(shì)日益嚴(yán)峻，礦山環(huán)境管理水平亟待提升。開展礦山生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)，是礦山環(huán)境管理的重要內(nèi)容，既能衡量礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的總體狀況，也能反映礦山生態(tài)恢復(fù)與環(huán)境污染治理成效，是對(duì)礦產(chǎn)資源開發(fā)實(shí)行全過程監(jiān)管的有效手段。

本文針對(duì)我國(guó)礦山生態(tài)環(huán)境存在的普遍問題，初步探討了礦山生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建。然而，由于開采區(qū)域、開采方式、礦產(chǎn)類型、礦山技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等方面的差異，礦產(chǎn)資源開發(fā)造成的生態(tài)破壞和環(huán)境污染問題復(fù)雜多樣。當(dāng)前，礦山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)水平低，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失嚴(yán)重。因此，對(duì)于某一地區(qū)或某一類礦山的生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，可在突出主要生態(tài)環(huán)境問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦山實(shí)際情況制定更為具體的評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)指標(biāo)。

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