劉少君，劉博

（1.內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，北京 100012）

礦產(chǎn)資源是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對礦產(chǎn)資源的需求持續(xù)快速增長，其價(jià)格也在不斷的攀升。在礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)過程中，由于過度的開采或不加保護(hù)的開采已經(jīng)對礦山生態(tài)環(huán)境帶來無法挽回的損害，這不但嚴(yán)重威脅礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和居民的健康，而且也不利于企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，人類在獲取礦產(chǎn)資源的同時(shí)，對礦山生態(tài)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)治理已經(jīng)迫在眉睫。礦山生態(tài)修復(fù)作為踐行“綠水青山就是金山銀山”理念的重要抓手，受到越來越多學(xué)者的關(guān)注和研究，本文就礦山地質(zhì)環(huán)境問題類型、礦山生態(tài)修復(fù)概念、礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)以及現(xiàn)階段礦山生態(tài)修復(fù)存在問題進(jìn)行了歸納總結(jié)。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

礦山環(huán)境問題是人類大規(guī)模礦業(yè)工程活動生命全周期過程中對其周圍環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)和不良結(jié)果。根據(jù)以礦業(yè)活動導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境問題的結(jié)果可劃分為五類：土地資源損毀、水環(huán)境擾動、大氣污染、礦山地質(zhì)災(zāi)害、景觀與生態(tài)破壞（圖1）。礦山地質(zhì)環(huán)境問題受控于地質(zhì)環(huán)境背景、礦產(chǎn)資源種類、礦產(chǎn)類型、開發(fā)方式與工藝等因素。

2 生態(tài)修復(fù)定義

生態(tài)修復(fù)是在生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)下，借助物理修復(fù)與化學(xué)修復(fù)以及工程技術(shù)措施加以強(qiáng)化或條件優(yōu)化，使污染環(huán)境得以修復(fù)[1]。

礦山生態(tài)修復(fù)指將采礦破壞的生態(tài)環(huán)境因地制宜地恢復(fù)到所期望狀態(tài)的行動和過程[2]。所期望的狀態(tài)包括將受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到被干擾之前的生態(tài)結(jié)構(gòu)，人為地創(chuàng)造或促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展成符合人類某種有益用途的狀態(tài)，恢復(fù)成與其周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)融合的其他狀態(tài)[3]。

礦山生態(tài)修復(fù)是以生態(tài)環(huán)境恢復(fù)為核心，研究如何因地制宜、因礦施治，開展礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)工作，從而取得生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會的最佳綜合效益[4]。

圖1 礦山地質(zhì)環(huán)境問題分類

綜上，礦山生態(tài)修復(fù)是指受損礦山生態(tài)系統(tǒng)在停止人為破壞后，借助生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)、恢復(fù)、進(jìn)化功能，輔助以人工良性干預(yù)措施，推動其向有序的、良性循環(huán)方向發(fā)展。

3 生態(tài)修復(fù)理論研究

3.1 生態(tài)演替理論

生態(tài)修復(fù)的基本理論指導(dǎo)是生態(tài)演替理論[4]，一般指在一定區(qū)域范圍內(nèi)，原有生物群落可以暫時(shí)或者永久消失，而被新的生物群落所替代。也就是說在自然條件下，如果生物群落或生態(tài)系統(tǒng)遭到擾動和破壞，它仍然可以恢復(fù)的，人為干預(yù)可以加速其演替時(shí)間，亦可以改變其演替方向。因此，礦山生態(tài)修復(fù)應(yīng)按照生物群落或生態(tài)系統(tǒng)自身的演替規(guī)律循序漸進(jìn)展開，堅(jiān)持自然修復(fù)和人為干預(yù)相結(jié)合原則。

3.2 物質(zhì)循環(huán)再生原理

物質(zhì)循環(huán)再生原理：物質(zhì)和能量在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)，分級利用和再生的過程。在生態(tài)系統(tǒng)中，通過生物成分一方面從自然界中攝取非生物成分并不斷地合成新的物質(zhì)，另一方面又隨時(shí)把合成物質(zhì)分解為原來的簡單物質(zhì)，其被生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者重新吸收利用，如此循環(huán)往復(fù)，便“取之不盡，用之不竭”。礦山生態(tài)修復(fù)應(yīng)極大程度依靠生態(tài)系統(tǒng)自身力量來實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)。

3.3 地域分異原理

地域分異原理：又稱作區(qū)域分異原理，自然地理各要素（氣溫、地質(zhì)、土壤、水文以及植物、動物和微生物等）及其綜合特征在地表沿一定方向分化或分布的規(guī)律性現(xiàn)象。不同的地理環(huán)境或者同一地理環(huán)境的不同地段，由于地質(zhì)、地貌、氣候、水文、土壤和生物六大因素存在差異性，導(dǎo)致礦山生態(tài)系統(tǒng)具有明顯區(qū)域分異，在生態(tài)修復(fù)規(guī)劃時(shí)，應(yīng)根據(jù)區(qū)域差異性、特殊性因地制宜選擇合適的生態(tài)修復(fù)措施。

3.4 生態(tài)閾值理論

生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)、自我平衡穩(wěn)定的能力，但是這種能力是有限度的，生態(tài)系統(tǒng)對外來干擾的忍耐極限稱之為“生態(tài)閾值”。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受到的外界干擾在其生態(tài)閾值范圍內(nèi)，其能夠通過自我調(diào)節(jié)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，但是生態(tài)系統(tǒng)對外界干擾都有一定的忍耐極限。當(dāng)外界干擾超過其生態(tài)閾限時(shí)，就會降低或失去其自我調(diào)節(jié)平衡能力。此時(shí)，穩(wěn)定狀態(tài)被打破，當(dāng)外界擾動太大而且持久，就會引起生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的衰退、崩潰。因此，當(dāng)?shù)V業(yè)活動擾動不超過生態(tài)閾值，退化的礦山生態(tài)系統(tǒng)就能自然恢復(fù)。

4 有色金屬礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)

4.1 自然修復(fù)技術(shù)

自然修復(fù)是受人為干擾或非人為干擾的生態(tài)系統(tǒng)，憑借自身調(diào)整、更新、適應(yīng)性改變等恢復(fù)力，輔以生物因素恢復(fù)技術(shù)、封育技術(shù)等，在不通過大規(guī)模的工程措施恢復(fù)到原有生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ)上的生態(tài)修復(fù)方法[5]。

（1）封山（沙）育植（林灌草）技術(shù)，通過設(shè)置圍欄、警示牌等避免人為擾動，采取靈活多樣的封育方式（長期、定期、輪流等）保證生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)的技術(shù)。

（2）生物因素恢復(fù)技術(shù)，包括人工種子庫撒播技術(shù)和動物技術(shù)。人工種子庫撒播技術(shù)即充分利用生態(tài)系統(tǒng)已"儲存"資源進(jìn)行植被群落的修復(fù)，一般選取具有較高萌發(fā)率、生長速度快、能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)亓⒌貤l件的鄉(xiāng)土植物的種子，按照一定配比進(jìn)行混合播種，前期以草本植物為主，灌木為輔，草灌結(jié)合，為后期要為灌木和小喬木的生長創(chuàng)造條件。

動物技術(shù)即科學(xué)利用動物習(xí)性，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的技術(shù)。例如：水體富營養(yǎng)化河道引入濾食性動物，蝴蝶、蜜蜂因傳粉作用常用于作物增產(chǎn)的有效媒介等。

4.2 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)通過綜合利用動物、植物、微生物的新陳代謝活動——吸收、轉(zhuǎn)化、降解土壤環(huán)境和水環(huán)境有害物質(zhì)，使土壤和水環(huán)境中污染物得以去除和穩(wěn)定，從而提高或改善其質(zhì)量。它的優(yōu)點(diǎn)是可以原位進(jìn)行，對環(huán)境影響小，能最大限度地降低污染物濃度，同時(shí)一般不會形成二次污染；缺點(diǎn)是耗時(shí)長，應(yīng)用條件相對苛刻（生物新陳代謝易受環(huán)境條件變化的影響）、修復(fù)效果不穩(wěn)定，并非所有有害物質(zhì)都能被生物所利用。生物修復(fù)技術(shù)包括動物修復(fù)、植物修復(fù)、微生物修復(fù)、菌根生物修復(fù)、現(xiàn)代生物修復(fù)技術(shù)等五種[6]。

4.3 土壤修復(fù)技術(shù)

土壤為植物生長提供養(yǎng)分和水分，同時(shí)也作為植物根系伸展、固持的介質(zhì)，對礦山生態(tài)修復(fù)起著決定性作用。礦山生態(tài)修復(fù)重要目標(biāo)之一是修復(fù)受損害土地的特性，使其生產(chǎn)力達(dá)到礦業(yè)活動前所能達(dá)到的程度或比受損前更好。目前土壤修復(fù)的主要技術(shù)方法有物理、化學(xué)、生物和組合技術(shù)。

物理修復(fù)包括表土分層保存、換土、客土混合機(jī)深耕翻土等方法，根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境條件選擇不同方法。礦業(yè)活動前將表土分層取走保存，工程結(jié)束后對損毀的土地進(jìn)行修復(fù)時(shí)將之前保存的土壤運(yùn)回加以利用，這種方法已成為許多國家當(dāng)前踐行綠色礦山理念的標(biāo)準(zhǔn)程序。土壤物理修復(fù)的關(guān)鍵是覆蓋、培育與維持表土，改良土壤結(jié)構(gòu)，構(gòu)建植被覆蓋，有效控制土壤侵蝕。

化學(xué)修復(fù)過程中通常向土壤中加入材料或試劑來改良土壤的理化性質(zhì)，實(shí)踐表明在礦山受損土壤中加入有機(jī)廢棄物（無毒有機(jī)污水污泥、垃圾等）、有機(jī)添加劑（堆肥、糞肥等）、無機(jī)添加劑（采石廢棄物、石灰、石膏、木屑等）等，能夠有效提高土壤養(yǎng)分。木屑可以顯著提高草本、灌木和喬木的存活率，城市污泥也被應(yīng)用于礦山土壤改良，其中含有豐富的營養(yǎng)元素和有機(jī)質(zhì)，同時(shí)具有較強(qiáng)的粘性和持水性，對于提高土壤微生物活性和增加土壤肥力有較好效果?；瘜W(xué)修復(fù)從總體上可以分為兩大類：原位化學(xué)修復(fù)和異位化學(xué)修復(fù)。原位修復(fù)可進(jìn)一步分為農(nóng)耕法、中耕法、螺鉆法、灌溉法、噴霧法、可滲透性化學(xué)活性柵（PRB）技術(shù)。

物理-化學(xué)組合修復(fù)技術(shù)一般采用固化/穩(wěn)定化過程來消除有害物質(zhì)或污染介質(zhì)中的污染物，比如水泥—石灰固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)、水泥-火山灰固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)。這種方法成功與否，主要取決于是否選擇了與環(huán)境介質(zhì)中污染物能進(jìn)行特定混合作用的束縛劑。

生物改良是通過利用植物、土壤動物和微生物的生命活動及其代謝產(chǎn)物來改良土壤的理化性質(zhì)和土壤營養(yǎng)狀況。

4.4 礦井水污染控制與資源化技術(shù)

對酸性礦井水處理的中和法、生物化學(xué)法、濕地生態(tài)工程法、反滲透法等，對高礦化度礦井水脫鹽的化學(xué)法、熱力法、膜分離法等，含有毒、有害元素或放射性元素礦井水的混凝、沉淀、吸附、離子交換和膜技術(shù)處理方法等。

5 結(jié)語

礦山生態(tài)修復(fù)不單單是自然生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，同時(shí)還要考慮與自然生態(tài)系統(tǒng)相匹配的社會、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的修復(fù)[7]。不同國家和地區(qū)由于自然環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，礦山生態(tài)修復(fù)的目的也有所不同，但是其內(nèi)涵和目的逐漸趨向于更綜合的生態(tài)問題。當(dāng)前我國礦山生態(tài)修復(fù)的突出問題：

（1）制定的生態(tài)修復(fù)目標(biāo)缺乏科學(xué)性和合理性

在礦山生態(tài)修復(fù)的實(shí)踐中，常以園藝方法來取代重建生態(tài)系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)的整體修復(fù)。礦山生態(tài)修復(fù)絕不僅僅是簡單復(fù)綠，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)功能也不等于植被恢復(fù)。

（2）尚未形成公認(rèn)的鑒定礦山生態(tài)修復(fù)程度的評價(jià)指標(biāo)體系

探索一套科學(xué)、實(shí)用、有效的生態(tài)修復(fù)評價(jià)體系，對礦山生態(tài)修復(fù)效果做出合理、準(zhǔn)確的判斷和評價(jià)，從而及時(shí)調(diào)整生態(tài)修復(fù)目標(biāo)和技術(shù)方法。

（3）礦山生態(tài)修復(fù)成效缺乏系統(tǒng)性和長期性的監(jiān)測體系和監(jiān)管機(jī)制

礦山生態(tài)修復(fù)工程浩大，而工程結(jié)束恰恰是土地質(zhì)量提高、植物生長、生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展和穩(wěn)定的起始點(diǎn)，這就意味著礦山生態(tài)修復(fù)必須進(jìn)行長期監(jiān)測，只有通過長期、系統(tǒng)性的監(jiān)測，才能評估礦山生態(tài)修復(fù)措施及工程的成效。