張進(jìn)德,郗富瑞

中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院, 北京 100081

建國(guó)以來(lái),經(jīng)歷了七十多年的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代化進(jìn)程,我國(guó)已崛起為世界第二大經(jīng)濟(jì)體。這期間,國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求十分旺盛,礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的基礎(chǔ)地位和作用不斷提升。然而,大規(guī)模、高強(qiáng)度的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)活動(dòng),在為國(guó)家能源安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)的同時(shí),也付出了巨大的生態(tài)環(huán)境代價(jià)。長(zhǎng)期以來(lái)“重開(kāi)發(fā)、輕保護(hù)”的不合理礦產(chǎn)資源開(kāi)采利用方式產(chǎn)生了大量廢棄礦山,遺留了大量礦山生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。近年來(lái),我國(guó)礦山生態(tài)修復(fù)工作越來(lái)越得到重視,特別是黨的十八大以來(lái),國(guó)家將生態(tài)文明建設(shè)提升到前所未有的高度,廢棄礦山生態(tài)修復(fù)成為我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的重要任務(wù)。但由于歷史遺留廢棄礦山數(shù)量眾多,加之生態(tài)問(wèn)題復(fù)雜、影響嚴(yán)重、治理資金投入不足等問(wèn)題,生態(tài)修復(fù)工作困難重重,任務(wù)繁重,礦區(qū)生態(tài)安全形勢(shì)依然嚴(yán)峻。

為了加快解決歷史遺留的廢棄礦山問(wèn)題,自2000年以來(lái),中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局先后開(kāi)展了兩輪全國(guó)礦山環(huán)境摸底調(diào)查,基本摸清了我國(guó)廢棄礦山狀況,為下一步開(kāi)展廢棄礦山生態(tài)修復(fù)奠定了基礎(chǔ)。關(guān)于礦山生態(tài)保護(hù)修復(fù)理論和技術(shù)方法研究一直是國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者的熱門(mén)研究方向,據(jù)付戰(zhàn)勇[1]等,90年代以來(lái)關(guān)于生態(tài)保護(hù)與生態(tài)修復(fù)研究的論文數(shù)量隨時(shí)間成顯著增長(zhǎng)趨勢(shì),國(guó)外生態(tài)修復(fù)理論研究主要包括群落演替[2]、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性[3]、群落構(gòu)建[4]和生態(tài)位[5]等,生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究主要包括土壤修復(fù)[6]、植物修復(fù)[7]、景觀修復(fù)[8]、再野生化[9]等。國(guó)內(nèi)學(xué)者在生態(tài)修復(fù)也開(kāi)展了一系列研究,傅伯杰[10]等開(kāi)展了我國(guó)生態(tài)區(qū)劃研究,提出了生態(tài)環(huán)境脅迫理論與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系等;白中科[11]等提出了地貌重塑、土壤重構(gòu)、植被重建、景觀重現(xiàn)的礦山生態(tài)修復(fù)模式。綜合國(guó)內(nèi)外研究方向和進(jìn)展表明：國(guó)內(nèi)外關(guān)于礦山生態(tài)修復(fù)的研究工作還不夠系統(tǒng)和全面,某些理論還不夠完善,一些技術(shù)實(shí)用性不強(qiáng)。

基于全國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境摸底調(diào)查數(shù)據(jù)[12],在認(rèn)真學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)習(xí)近平生態(tài)文明重要思想基礎(chǔ)上,秉持山水林田湖草是生命共同體的理念,提出了我國(guó)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)思路和對(duì)策措施,強(qiáng)調(diào)了開(kāi)展礦山生態(tài)修復(fù)應(yīng)充分考慮生態(tài)系統(tǒng)的完整性、結(jié)構(gòu)和功能,因地制宜,分區(qū)修復(fù),分類(lèi)施策的觀點(diǎn)[13]。

1 我國(guó)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)概況

1.1 廢棄礦山類(lèi)型及分布

根據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局以市、縣為單元的全國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)[14],截至2018年,我國(guó)共有各類(lèi)廢棄礦山約99000座,按礦產(chǎn)類(lèi)型分,非金屬礦山約75000座,金屬礦山11700座,能源礦山12300座。按生產(chǎn)規(guī)模分,大型廢棄礦山共有2000座,中型廢棄礦山共有4200座,小型廢棄礦山共有92800座。按開(kāi)采方式分,露天開(kāi)采的廢棄礦山共有80600座,井工開(kāi)采的廢棄礦山共有16400座,其他混合開(kāi)采的廢棄礦山2000座。全國(guó)廢棄礦山空間分布極不均勻,有的區(qū)域密集,有的區(qū)域稀疏,整體呈現(xiàn)出大中型礦少、小型礦多,建材等非金屬礦多、能源和金屬礦少,東部多西部少的趨勢(shì)。

1.2 廢棄礦山生態(tài)問(wèn)題

受礦山類(lèi)型、規(guī)模、開(kāi)采方式,以及礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件等因素的影響,我國(guó)廢棄礦山的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題具有類(lèi)型多樣、成因復(fù)雜、數(shù)量眾多、分布廣泛、危害嚴(yán)重等特點(diǎn)[15]。廢棄礦山的主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題有礦山地質(zhì)災(zāi)害、礦區(qū)土地資源毀損、區(qū)域地下水系統(tǒng)破壞和礦區(qū)水土環(huán)境污染等。

礦山地質(zhì)災(zāi)害主要包括地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡和泥石流等。其中,礦區(qū)地面塌陷是主要的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,尤以煤炭廢棄礦山的地面塌陷最為嚴(yán)重[12]。截止2018年,全國(guó)廢棄礦山共發(fā)生地面塌陷災(zāi)害約1.2×104處,存在崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量約2.5×104處。從危害程度看,礦區(qū)地面塌陷影響范圍大、危害重,對(duì)礦區(qū)周邊人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大影響;全國(guó)廢棄礦山固體廢棄物累計(jì)積存量約4.96×1010t,累計(jì)毀損土地面積超過(guò)6.3×105hm2,其中以非金屬類(lèi)廢棄礦山毀損土地最多。廢棄礦山毀損的土地資源主要集中在我國(guó)西北、東北以及華北地區(qū),西南地區(qū)也分布較多,總體上呈現(xiàn)出北多南少的特點(diǎn)。廢棄礦山對(duì)土地資源的毀損,不僅加劇礦區(qū)土地資源短缺矛盾,還導(dǎo)致土地經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益嚴(yán)重下降[12];采礦過(guò)程中強(qiáng)制性疏干排水以及采空區(qū)上部塌陷開(kāi)裂使上覆地下水漏失,嚴(yán)重影響和破壞了區(qū)域地下水系統(tǒng),導(dǎo)致地下水位下降、泉流量減少甚至干枯,造成礦區(qū)及周邊區(qū)域地下水資源破壞、地表植被枯死等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[12]。特別是平原盆地區(qū)的廢棄煤炭礦區(qū),歷史時(shí)期的采礦活動(dòng)造成的含水層破壞和地下水補(bǔ)、徑、排條件的改變,地下水位下降十分嚴(yán)重,嚴(yán)重破壞了地下水系統(tǒng)循環(huán),加劇了區(qū)域水資源短缺的矛盾,影響了當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活用水;礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的各種固體廢渣、廢水,含有大量重金屬和有毒有害元素,有的未經(jīng)達(dá)標(biāo)處理,不合理堆積、排放,通過(guò)雨水淋溶和風(fēng)揚(yáng)作用擴(kuò)散傳播到礦區(qū)周邊的土壤和水體中,對(duì)礦區(qū)及其下游的水土造成嚴(yán)重污染。某些有毒物質(zhì)不宜降解,在生態(tài)系統(tǒng)生物鏈中不斷累積,最終會(huì)引起十分嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,尤以金屬?gòu)U棄礦山酸性廢水造成的水土污染最為嚴(yán)重[16]。

1.3 礦山生態(tài)修復(fù)進(jìn)展與存在問(wèn)題

自2000年以來(lái),中央財(cái)政投入礦山地質(zhì)環(huán)境治理專(zhuān)項(xiàng)資金,重點(diǎn)針對(duì)廢棄無(wú)主礦山、礦產(chǎn)資源枯竭型城市、礦產(chǎn)資源集中連片開(kāi)采區(qū)開(kāi)展礦山環(huán)境治理和生態(tài)修復(fù)工作。截止2015年,累計(jì)投入資金約318億元,完成礦山環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)面積約2.0×105hm2,治理礦山崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害4916處,治理修復(fù)礦山數(shù)量1773個(gè),38個(gè)資源枯竭城市的礦山環(huán)境得到初步治理,33片礦產(chǎn)集中開(kāi)采區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到修復(fù)和改善。

然而,我國(guó)廢棄礦山數(shù)量眾多,問(wèn)題復(fù)雜,受投入資金和治理修復(fù)理論限制,以往的治理修復(fù)工作對(duì)于廢棄礦山的生態(tài)環(huán)境改善發(fā)揮了一定的作用,但區(qū)域性的總體效果仍不明顯。究其原因包括四個(gè)方面：一是礦山環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)工作缺乏區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)完整性考慮,管山的治山、管水的治水、管林的護(hù)林、管田的治田,各自為戰(zhàn),不能形成生態(tài)修復(fù)“合奏”;二是治理修復(fù)之前對(duì)礦區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型構(gòu)成和特征、主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的底數(shù)不清,生態(tài)修復(fù)的針對(duì)性不強(qiáng);三是治理修復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域和解決的關(guān)鍵問(wèn)題不突出,對(duì)于采礦活動(dòng)影響國(guó)家生態(tài)安全格局的區(qū)域和工程實(shí)施能否系統(tǒng)解決區(qū)域性生態(tài)問(wèn)題等缺少總體考慮和頂層設(shè)計(jì);四是廢棄礦山治理和生態(tài)修復(fù)的技術(shù)方法和理念還有待提高。

2 我國(guó)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

2.1 廢棄礦山生態(tài)修復(fù)影響因素

基于我國(guó)廢棄礦山生態(tài)問(wèn)題的多樣性、復(fù)雜性、多因性和地域性特征,廢棄礦山生態(tài)修復(fù)要綜合考慮區(qū)域自然地理氣候條件、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性以及廢棄礦山類(lèi)型特征等多種因素。

區(qū)域的自然地理、氣候條件決定著生態(tài)修復(fù)的快慢。區(qū)域的降雨量與積溫等水熱溫濕條件、地球化學(xué)元素循環(huán)等化學(xué)條件、物質(zhì)能量循環(huán)等物理?xiàng)l件以及海拔、地形地貌、坡度等自然地理?xiàng)l件決定著礦山生態(tài)修復(fù)期限。受廢棄礦山影響的區(qū)域具有充沛的降雨量、適宜動(dòng)植物生長(zhǎng)的溫度、充足的化學(xué)營(yíng)養(yǎng)元素、順暢的物質(zhì)能量循環(huán)以及中低海拔、坡度平緩的地形地貌等,能夠加快生態(tài)系統(tǒng)修復(fù),縮短修復(fù)期限;反之區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)緩慢,修復(fù)期限延長(zhǎng)。

區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性決定著生態(tài)修復(fù)方式。原有生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能穩(wěn)定性良好的礦區(qū),一般擁有較高的生態(tài)閾值。一方面,在受到采礦活動(dòng)作用下,仍能保持自身結(jié)構(gòu)與功能的完整性,系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生突變,表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗壓性;另一方面,在外部影響消除后,生態(tài)系統(tǒng)能夠自我調(diào)整和自然修復(fù),又表現(xiàn)出很強(qiáng)的自我修復(fù)性[17]。我國(guó)東部部分地勢(shì)平坦的平原丘陵地區(qū),擁有良好的自然本底稟賦,土壤肥沃、含水率高,地表植被良好,生物種群結(jié)構(gòu)健康,原生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性好,在適度的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)活動(dòng)下,系統(tǒng)仍能保持自身結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定性和完整性,并在擾動(dòng)消除后一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)自然修復(fù)和人工干預(yù)能夠達(dá)到擾動(dòng)前狀態(tài);而對(duì)于生態(tài)脆弱敏感區(qū)域,如西南巖溶石漠化和黃土高原水土流失區(qū),生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差,這些區(qū)域的廢棄礦山在沒(méi)有人工干預(yù)條件下很難恢復(fù)到之前狀態(tài),因此,這類(lèi)區(qū)域的廢棄礦山生態(tài)修復(fù)應(yīng)當(dāng)以工程措施為主,人工修復(fù)與自然修復(fù)相結(jié)合。

廢棄礦山類(lèi)型特征決定著生態(tài)修復(fù)的難易。廢棄礦山的類(lèi)型、規(guī)模、開(kāi)采方式和產(chǎn)生問(wèn)題的理化性質(zhì)決定著礦山生態(tài)修復(fù)的難易。能源和非金屬礦山開(kāi)發(fā)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成的破壞多以物理破壞為主,如地面塌陷、山體破碎和土地?fù)p毀等,生態(tài)修復(fù)相對(duì)容易;金屬礦山開(kāi)發(fā)對(duì)區(qū)域的影響多以化學(xué)破壞為主,如水土環(huán)境污染等,生態(tài)修復(fù)難度大。大型礦山比小型礦山產(chǎn)生更大的擾動(dòng)破壞效應(yīng),大型礦山對(duì)區(qū)域生態(tài)的殘留影響也更大,進(jìn)行生態(tài)修復(fù)更難;露天礦山對(duì)于地表影響更大,井工礦山的采空區(qū)塌陷、含水層破壞更為嚴(yán)重,露天礦山的生態(tài)修復(fù)更容易,井工礦山的生態(tài)修復(fù)更難。

2.1 廢棄礦山生態(tài)修復(fù)理念

廢棄礦山生態(tài)修復(fù)應(yīng)著眼于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng),充分考慮各生態(tài)要素相互依存、相互影響、相互制約等特點(diǎn),堅(jiān)持“山水林田湖草是一個(gè)生命共同體”理念,將所在區(qū)域受損生態(tài)系統(tǒng)作為一個(gè)有機(jī)整體,統(tǒng)籌山水林田湖草各生態(tài)要素進(jìn)行系統(tǒng)修復(fù),整體設(shè)計(jì),統(tǒng)籌推進(jìn),分步修復(fù)受損生態(tài)功能[13]。根據(jù)礦山所在區(qū)域的生態(tài)功能區(qū)劃與生態(tài)系統(tǒng)特征,綜合考慮礦區(qū)自然氣候條件、礦山環(huán)境問(wèn)題及其危害等,統(tǒng)籌兼顧各類(lèi)場(chǎng)地的地形地貌特征,分析礦山生態(tài)修復(fù)的適宜性。

依據(jù)生態(tài)功能重要性、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及修復(fù)緊迫程度,準(zhǔn)確把握好自然修復(fù)與人工修復(fù)之間的關(guān)系,合理選擇廢棄礦山修復(fù)方式[18]。按照尊重自然、順從自然原則,在無(wú)修復(fù)緊迫性的前提下,優(yōu)先選擇自然修復(fù);對(duì)于迫切需要進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的區(qū)域,優(yōu)先考慮影響人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)安全的礦山生態(tài)問(wèn)題,在消除地質(zhì)災(zāi)害隱患、保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)不受威脅的基礎(chǔ)上,根據(jù)區(qū)域特征修復(fù)原有受損生態(tài)服務(wù)功能,兼顧地貌、重建植被,營(yíng)造景觀,滿足人民群眾對(duì)美好生態(tài)環(huán)境的向往[11]。

2.2 廢棄礦生態(tài)修復(fù)模式

遵循生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益相統(tǒng)一的原則,在綜合分析區(qū)域土壤、氣候、地貌、生物等多種自然因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、種植習(xí)慣等社會(huì)因素的基礎(chǔ)上,評(píng)估廢棄礦山土地自然、經(jīng)濟(jì)屬性[19],結(jié)合周邊土地利用類(lèi)型以及廢棄礦山生態(tài)修復(fù)方式,評(píng)估廢棄礦山正負(fù)環(huán)境效應(yīng)及其復(fù)墾潛力[20],確定其作為耕地、園地、林地、牧草地等不同用途用地的適宜程度,依據(jù)區(qū)域空間發(fā)展規(guī)劃,合理制定廢棄礦山生態(tài)修復(fù)模式[21]。

(1)農(nóng)業(yè)用地模式：主要在平原區(qū),對(duì)于位置偏僻的煤炭和建材型非金屬?gòu)U棄礦山,滿足礦區(qū)開(kāi)采前主體為農(nóng)業(yè)土地利用類(lèi)型,開(kāi)采后水土污染較輕、土壤質(zhì)量下降較小、土壤肥力無(wú)明顯損失且水資源較為豐富等條件,可采取土地平整措施,“挖深墊淺”、“劃方整平”,將其整理成為農(nóng)業(yè)用地,耕種當(dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)農(nóng)作物,恢復(fù)土地的生產(chǎn)能力。特別在黃淮海及東北華北平原高潛水位穩(wěn)沉采煤塌陷區(qū),適宜開(kāi)展農(nóng)林漁復(fù)合型廢棄礦山生態(tài)修復(fù),在積水較少或無(wú)積水塌陷區(qū)利用煤矸石充填塌陷坑造地發(fā)展農(nóng)業(yè)種植;在淺層積水塌陷區(qū)挖塘造地發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖;在土壤質(zhì)量較差或廢石渣、尾礦庫(kù)區(qū)域覆土開(kāi)展人工林種植。

(2)建設(shè)用地模式：位于城鎮(zhèn)或城鄉(xiāng)結(jié)合部附近的廢棄礦山,滿足露天開(kāi)采[22]、地面較平整、地表坡度較平緩或者井工開(kāi)采、采空區(qū)已回填、輕微塌陷區(qū)已達(dá)穩(wěn)沉狀態(tài)等條件,可采取相應(yīng)工程措施,進(jìn)行地基穩(wěn)定處理,消除崩滑流等地質(zhì)災(zāi)害隱患后用作建設(shè)用地。將礦山環(huán)境治理與土地開(kāi)發(fā)利用相結(jié)合,將其建設(shè)成商業(yè)住房、工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)等,緩解城市用地緊張問(wèn)題,促進(jìn)城市轉(zhuǎn)型發(fā)展。

(3)生態(tài)景觀模式：在城鎮(zhèn)附近、自然生態(tài)景觀良好或擁有悠久礦業(yè)開(kāi)發(fā)歷史和豐富礦業(yè)文化底蘊(yùn)的礦業(yè)園區(qū),可以通過(guò)創(chuàng)建生態(tài)景觀公園、礦山主題公園等方式,以特色休閑旅游為主導(dǎo),將自然景觀資源與礦山文化資源相結(jié)合,提升城市生態(tài)品質(zhì),打造城市旅游品牌。特別在我國(guó)若干座資源枯竭型“煤城”,利用廢棄采礦園區(qū)建設(shè)礦山公園或利用積水采煤塌陷區(qū)建設(shè)生態(tài)景觀公園,一方面滿足了人民群眾對(duì)于美好生態(tài)環(huán)境的需求,另一方面弘揚(yáng)了礦業(yè)文化,促進(jìn)了礦山經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型,推動(dòng)了礦山經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

(4)自然封育模式：對(duì)位于人跡罕至的偏僻地域或生態(tài)脆弱敏感區(qū)的廢棄礦山,不宜大面積開(kāi)展人工整治修復(fù)工程或?qū)⒌V區(qū)平整復(fù)墾為農(nóng)業(yè)用地、建設(shè)用地。應(yīng)以自然修復(fù)為主,主要采取封育手段,限制人類(lèi)活動(dòng)對(duì)于礦區(qū)生態(tài)環(huán)境影響,自然恢復(fù)礦區(qū)原有生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能。

3 廢棄礦山生態(tài)修復(fù)分區(qū)

我國(guó)幅員遼闊,生態(tài)系統(tǒng)、地形地貌、氣候等自然地理?xiàng)l件存在地域差異,傅伯杰院士團(tuán)隊(duì)在對(duì)我國(guó)生態(tài)區(qū)域開(kāi)展了系統(tǒng)性研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了綜合劃分：首先,根據(jù)地理位置—溫濕條件將我國(guó)劃分為東部濕潤(rùn)半濕潤(rùn)、西部干旱半干旱和青藏高原高寒3個(gè)生態(tài)大區(qū)。其次,依據(jù)典型地帶性植被、地貌類(lèi)型、生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型和人類(lèi)活動(dòng)等因素又將3個(gè)生態(tài)大區(qū)繼續(xù)細(xì)分為13個(gè)生態(tài)地區(qū),共包含57個(gè)生態(tài)區(qū)[23- 24]。

不同生態(tài)區(qū)內(nèi)的廢棄礦山數(shù)量、類(lèi)型、開(kāi)發(fā)方式、規(guī)模以及誘發(fā)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題各不相同,基于傅伯杰院士團(tuán)隊(duì)綜合生態(tài)區(qū)劃,結(jié)合我國(guó)區(qū)域氣候特征、原生生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型、主導(dǎo)生態(tài)服務(wù)功能、區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)敏感性以及廢棄礦山分布特征等要素,聚焦不同生態(tài)區(qū)域廢棄礦山對(duì)生態(tài)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響,劃分了14個(gè)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)區(qū)(圖1),各分區(qū)評(píng)述(表1)。

圖1 我國(guó)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)區(qū)劃Fig.1 Zoning of ecological restoration of abandoned mines in China

表1 廢棄礦山生態(tài)修復(fù)分區(qū)評(píng)述

4 廢棄礦山分區(qū)生態(tài)修復(fù)對(duì)策

4.1 溫帶平原農(nóng)業(yè)區(qū)

本區(qū)為國(guó)家糧食產(chǎn)區(qū)和農(nóng)業(yè)基地,農(nóng)田分布較多。區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約1.6×104座,采礦形成的采空區(qū)面積約9500 hm2,采礦活動(dòng)損毀土地面積約1.19×105hm2,其中地面塌陷面積約4.2×104hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約7.8×108t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)1200余處。

該區(qū)廢棄礦山的生態(tài)修復(fù),首先考慮利用工程措施消除地質(zhì)災(zāi)害隱患或采取搬遷避讓遠(yuǎn)離地質(zhì)災(zāi)害,然后再通過(guò)工程手段進(jìn)行損毀土地復(fù)墾,優(yōu)先復(fù)墾成農(nóng)田。無(wú)法恢復(fù)農(nóng)田區(qū)域,通過(guò)人工或自然復(fù)綠,修復(fù)礦區(qū)生態(tài)。位于高潛水位地區(qū)的積水塌陷區(qū)穩(wěn)沉后可因地制宜開(kāi)展農(nóng)林漁立體復(fù)合式治理。位于城市附近的廢棄礦山可因勢(shì)造景,建立城市景觀公園。位于林地、草地、沼澤地等區(qū)域的廢棄礦山,通過(guò)自然修復(fù)或經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單工程修整后自然復(fù)綠。

4.2 溫帶山地丘陵區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約1.6×104座,采礦形成的采空區(qū)面積約4500 hm2,損毀土地面積約1.0×105hm2,其中地面塌陷面積約1.4×104hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約1.64×109t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)520余處。

采取工程措施消除礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患,優(yōu)先保障廢棄礦山安全。位于農(nóng)田區(qū)的礦山,通過(guò)工程措施進(jìn)行土地整理后優(yōu)先復(fù)墾為農(nóng)田,不能恢復(fù)成農(nóng)田的可進(jìn)行簡(jiǎn)單地形坡度整理后自然復(fù)綠;深山老林區(qū)的廢棄礦山采用封山育林、自然修復(fù);位于人類(lèi)直觀可視范圍內(nèi)的廢棄礦山,采用固體廢棄物清理、地形坡度修整后人工復(fù)綠或自然復(fù)綠;對(duì)存在水土環(huán)境污染的廢棄礦山,應(yīng)對(duì)污染源進(jìn)行隔離阻斷,防止污染物持續(xù)滲漏,對(duì)已造成污染的區(qū)域,利用物理化學(xué)方法進(jìn)行修復(fù)。

4.3 黃土高原區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山2600座,采礦形成的采空區(qū)面積約700 hm2,損毀土地面積約2.6×104hm2,其中地面塌陷面積約1.1×104hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約3×108t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)510余處。

區(qū)域的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)加劇了水土流失和土地沙化。一般情況下,礦區(qū)生態(tài)以自然修復(fù)為主,控制現(xiàn)有生產(chǎn)礦山的開(kāi)采強(qiáng)度,避免過(guò)多采用工程措施擾動(dòng)區(qū)域生態(tài)。水土流失嚴(yán)重的黃土梁以及河流溝谷地帶的廢棄礦山,生態(tài)修復(fù)首先采取人工措施平整地表,修正坡度,防止暴雨沖刷發(fā)生崩滑流地質(zhì)災(zāi)害,其次采取自然復(fù)綠或人工復(fù)綠方式恢復(fù)生態(tài)。

4.4 亞熱帶熱帶平原丘陵農(nóng)業(yè)區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約1.58×104座,采礦形成的采空區(qū)面積約1.8×104hm2,損毀土地面積約6.5×104hm2,其中地面塌陷面積約7700 hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約8×108t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)13500余處。

區(qū)內(nèi)礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育,中小型崩滑流地質(zhì)災(zāi)害較多,而礦山開(kāi)采加劇了水土流失和崩崗現(xiàn)象。在農(nóng)田區(qū)的廢棄礦山,生態(tài)修復(fù)主要采用工程措施對(duì)礦區(qū)坡地、礦坑、廢石廢渣進(jìn)行整理,優(yōu)先復(fù)墾成為農(nóng)用地;丘陵山地處的廢棄礦山,生態(tài)修復(fù)以自然修復(fù)為主,或采用工程手段與自然修復(fù)相結(jié)合方式恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)。局部存在水土污染的廢棄礦山需采用物理、化學(xué)或生物措施進(jìn)行污染治理,有條件者可復(fù)墾為農(nóng)用地或建設(shè)用地。

4.5 亞熱帶山地丘陵區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約2.8×104座,采礦形成的采空區(qū)面積約8800 hm2,損毀土地面積約1.19×105hm2,其中地面塌陷面積約9800 hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約1.28×109t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)6500余處。

區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育,小型崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害較多,礦山生態(tài)修復(fù)工作首先消除礦區(qū)各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害隱患,清理危巖體和廢石廢渣,保障廢棄礦山安全。位于山地區(qū)的廢棄礦山,周?chē)指采w良好,生態(tài)修復(fù)主要依靠自然復(fù)綠,恢復(fù)植被;處在農(nóng)田區(qū)的廢棄礦山,通過(guò)工程措施進(jìn)行土地平整、邊坡整理、廢石廢渣清理后,優(yōu)先恢復(fù)成農(nóng)用地,難以恢復(fù)為農(nóng)用地者通過(guò)自然復(fù)綠或人工綠化恢復(fù)生態(tài)。

4.6 巖溶石漠化區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約3750座,采礦形成的采空區(qū)面積約320 hm2,損毀土地面積約3×104hm2,其中地面塌陷面積約110 hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約7×107t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)420余處。

優(yōu)先開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害治理消除地質(zhì)災(zāi)害隱患,保障礦區(qū)安全;位于山地區(qū)域的廢棄礦山,礦山開(kāi)采后形成大面積裸露巖石,石漠化現(xiàn)象嚴(yán)重,該類(lèi)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)難度大,成本高。如果廢棄礦山附近有居民地或其他工農(nóng)業(yè)設(shè)施,應(yīng)采取工程修復(fù)與自然修復(fù)相結(jié)合的方式,修復(fù)植被;深山密林處的廢棄礦山依靠自然修復(fù),恢復(fù)生態(tài);農(nóng)用地地區(qū)的廢棄礦山可通過(guò)清理廢石、地形坡面整理后優(yōu)先復(fù)墾為農(nóng)用地,無(wú)法復(fù)墾為農(nóng)用地的廢棄礦山,采用人工或自然復(fù)綠的方式修復(fù)礦區(qū)生態(tài)。

4.7 城鎮(zhèn)及其周邊工農(nóng)業(yè)區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約5600座,采礦形成的采空區(qū)面積約1000 hm2,損毀土地面積約3.9×104hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約3×108t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)950余處。

區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá),廢棄礦山以建材礦為主,地形地貌景觀破壞問(wèn)題嚴(yán)重。廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)主要考慮礦區(qū)所處位置,城郊及周邊直觀可視范圍內(nèi)的廢棄礦山在消除地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)上,通過(guò)清理廢石廢渣、地形坡度整理后實(shí)施人工復(fù)綠;城區(qū)范圍的廢棄礦山宜通過(guò)平整土地、清理廢石廢渣等工程措施恢復(fù)為建設(shè)用地;分布在農(nóng)業(yè)區(qū)內(nèi)的廢棄礦山,可通過(guò)人工或自然方式修復(fù)為農(nóng)用地或生態(tài)用地。

4.8 干旱半干旱森林草原區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約1800座,采礦形成的采空區(qū)面積約1100 hm2,損毀土地面積約1.6×104hm2,其中地面塌陷面積約8200 hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約2.8×108t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)90余處。

廢棄礦山多位于裸地、戈壁荒漠、鹽堿地區(qū)域,生態(tài)修復(fù)主要依靠自然恢復(fù),盡量減少工程措施;位于林地、草地區(qū)域的廢棄礦山,通過(guò)人工干預(yù)自然修復(fù)為主的方式恢復(fù)礦區(qū)生態(tài),也可根據(jù)實(shí)際需要人工播灑林草種,加快復(fù)綠;位于農(nóng)田區(qū)域的廢棄礦山主要采用工程措施進(jìn)行地形坡度修整、土地平整,優(yōu)先復(fù)墾為農(nóng)用地,位于沼澤區(qū)域的廢棄礦山可先采用人工措施簡(jiǎn)單整理后自然恢復(fù)。

4.9 干旱半干旱草原農(nóng)牧區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約2280座,損毀土地面積約2.2×104hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約5.8×108t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)350余處。

區(qū)內(nèi)廢棄礦山主要以小型露天開(kāi)采礦山為主。位于荒漠戈壁區(qū)的廢棄礦山,生態(tài)修復(fù)主要依靠自然恢復(fù),避免動(dòng)用工程措施;位于農(nóng)田區(qū)的廢棄礦山,生態(tài)修復(fù)宜采用工程措施進(jìn)行土地復(fù)墾;位于稀疏林草地的廢棄礦山,宜采用工程措施與自然修復(fù)相結(jié)合的方式恢復(fù)植被;位于荒地、裸地或鹽堿地區(qū)域的廢棄礦山,主要依靠自然恢復(fù)。

4.10 干旱半干旱防風(fēng)固沙區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約2000座,采礦形成的采空區(qū)面積約530 hm2,損毀土地面積約2.9×104hm2,其中地面塌陷面積約1900 hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約4.1×108t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)130余處。

區(qū)內(nèi)廢棄礦山大都位于荒漠區(qū),土質(zhì)低下,植被較差。廢棄礦山多為小型露天礦山,生態(tài)修復(fù)以自然恢復(fù)為主,具備復(fù)綠條件的區(qū)域可稍加人工地表整理后自然復(fù)綠;位于農(nóng)田區(qū)的廢棄礦山可采用工程措施進(jìn)行土地平整、坡度修正,修復(fù)灌溉系統(tǒng),恢復(fù)農(nóng)田生產(chǎn)功能;對(duì)那些廢石土渣不固定、易形成沙塵源的廢棄礦山,應(yīng)采取人工固沙手段進(jìn)行整治,具備綠化條件的可采用自然或人工手段進(jìn)行復(fù)綠。

4.11 青藏高原荒漠區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約330座,損毀土地面積約9600 hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約4×107t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)60余處。

大部分區(qū)域人跡罕至,廢棄礦山生態(tài)修復(fù)以自然恢復(fù)為主,局部農(nóng)田區(qū)域廢棄礦山生態(tài)修復(fù)采用工程措施優(yōu)先復(fù)墾為農(nóng)田,難以復(fù)墾為農(nóng)田的廢棄礦山可進(jìn)行人工植被綠化。

4.12 青藏高原草甸農(nóng)牧區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約1440座,采礦形成的采空區(qū)面積約70 hm2,損毀土地面積約8600 hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約4×107t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)530余處。

區(qū)內(nèi)小型崩塌地質(zhì)災(zāi)害較多,但大部分位于偏遠(yuǎn)地區(qū),生態(tài)修復(fù)以自然恢復(fù)為主;廢棄礦山位于農(nóng)田區(qū)域,采用工程措施與自然恢復(fù)相結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)土地復(fù)墾。

4.13 青藏高原森林草甸區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約2200座,采礦形成的采空區(qū)面積約550 hm2,損毀土地面積約4.2×104hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約1.6×108t,礦山崩滑流地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)210余處。

廢棄礦山位于農(nóng)田處,采用工程措施優(yōu)先恢復(fù)農(nóng)業(yè)用地;廢棄礦山位于林地、草地、沼澤、裸地或寒漠區(qū),宜采取封育手段,限制人類(lèi)活動(dòng)影響,依靠自然條件,實(shí)施自然修復(fù)。

4.14 熱帶雨林區(qū)

區(qū)內(nèi)共有廢棄礦山約320座,采礦形成的采空區(qū)面積約65 hm2,損毀土地面積約2000 hm2;礦山固體廢棄物累計(jì)積存約1.7×108t,礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患數(shù)量合計(jì)10余處。

位于農(nóng)田區(qū)的廢棄礦山,宜采用工程措施進(jìn)行土地整理后,優(yōu)先復(fù)墾成農(nóng)用地;位于其他區(qū)域的廢棄礦山,宜采取封育手段,限制人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)擾動(dòng),通過(guò)自然修復(fù)逐步恢復(fù)礦區(qū)植被。

4.15 廢棄礦山生態(tài)修復(fù)總結(jié)

(1)丘陵山地區(qū)域：若存在地質(zhì)災(zāi)害隱患,應(yīng)首先采取措施消除隱患;具備自然修復(fù)條件的場(chǎng)地優(yōu)先進(jìn)行礦山生態(tài)的自然修復(fù);不具備自然修復(fù)條件的場(chǎng)地,首先采取工程措施對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行整理,然后進(jìn)行場(chǎng)地植被綠化[25],恢復(fù)生態(tài)。場(chǎng)地植被綠化時(shí)林草種類(lèi)的選擇應(yīng)與礦區(qū)周邊的植被種群相協(xié)調(diào);高陡邊坡基巖裸露不具備綠化條件,可暫時(shí)封育擱置,避免過(guò)度治理[26]。

(2)平原盆地區(qū)域：采取預(yù)防措施防止地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害;具備復(fù)墾為農(nóng)用地潛力的場(chǎng)地,通過(guò)工程措施進(jìn)行土地整理后優(yōu)先復(fù)墾為農(nóng)用地;對(duì)于難以恢復(fù)為農(nóng)用地的場(chǎng)地,可采用自然修復(fù)或自然修復(fù)與工程措施相結(jié)合的方式,進(jìn)行植被綠化,改善生態(tài);對(duì)于采礦形成的塌陷積水區(qū)和廢棄礦坑積水區(qū)可通過(guò)工程措施整理后發(fā)展水面種植和漁業(yè)養(yǎng)殖。

(3)城市及周邊區(qū)域：優(yōu)先消除威脅工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人居安全的礦山地質(zhì)災(zāi)害;具備農(nóng)用地復(fù)墾潛力的場(chǎng)地,通過(guò)工程措施進(jìn)行土地整理后優(yōu)先復(fù)墾為農(nóng)用地;其他難以恢復(fù)為農(nóng)用地的場(chǎng)地,經(jīng)過(guò)土地整理后打造城市生態(tài)公園或生態(tài)綠地,具備開(kāi)發(fā)條件的場(chǎng)地可考慮整理成建設(shè)用地。打造城市生態(tài)公園應(yīng)充分考慮各類(lèi)場(chǎng)地的形態(tài),在尊重城市周邊生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)性基礎(chǔ)上,可適當(dāng)進(jìn)行特色林草花木的種植和栽培,形成特色生態(tài)公園,但避免打造過(guò)多人造景觀。

(4)荒漠戈壁區(qū)域：對(duì)各類(lèi)場(chǎng)地進(jìn)行封育擱置處理;對(duì)于易造成風(fēng)沙源的場(chǎng)地,采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┻M(jìn)行風(fēng)沙控制,但避免采取過(guò)多工程措施產(chǎn)生新的生態(tài)問(wèn)題;具備綠化條件的場(chǎng)地采取自然修復(fù)為主、人工修復(fù)為輔的方式,改善礦區(qū)生態(tài)。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)我國(guó)廢棄礦山數(shù)量眾多、成因類(lèi)型復(fù)雜,礦區(qū)生態(tài)破壞嚴(yán)重,廢棄礦山生態(tài)修復(fù)面臨諸多問(wèn)題,開(kāi)展廢棄礦山生態(tài)修復(fù)必須基于原有生態(tài)系統(tǒng)功能和當(dāng)前的破壞程度,因地制宜,實(shí)施分區(qū)修復(fù),避免一刀切。在修復(fù)方式方法上應(yīng)統(tǒng)籌山水林田湖草各生態(tài)要素,準(zhǔn)確把握好自然修復(fù)與人工修復(fù)之間的關(guān)系,堅(jiān)持自然修復(fù)為主的原則,實(shí)施分類(lèi)修復(fù),合理選擇廢棄礦山生態(tài)修復(fù)方式。

(2)我國(guó)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵問(wèn)題包括廢棄礦山生態(tài)修復(fù)影響因素、廢棄礦山生態(tài)修復(fù)理念和修復(fù)模式三大方面。區(qū)域的自然地理、氣候條件決定著生態(tài)修復(fù)的快慢,廢棄礦山類(lèi)型特征決定著生態(tài)修復(fù)的難易,區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性決定著生態(tài)修復(fù)的模式;廢棄礦山生態(tài)修復(fù)應(yīng)著眼于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng),充分考慮各生態(tài)要素相互依存、相互影響、相互制約等特點(diǎn),堅(jiān)持“山水林田湖草是一個(gè)生命共同體”理念;綜合考慮礦區(qū)自然條件、礦山環(huán)境問(wèn)題及其危害等,統(tǒng)籌兼顧各類(lèi)場(chǎng)地的地形地貌特征,分析礦山生態(tài)修復(fù)的適宜性,合理選擇生態(tài)修復(fù)模式。

(3)基于我國(guó)不同區(qū)域自然地理、氣候條件、地形地貌特點(diǎn)差異,綜合考慮各區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)格局、生態(tài)脆弱程度以及修復(fù)重點(diǎn),劃分出溫帶平原農(nóng)業(yè)區(qū)、溫帶山地丘陵區(qū)、黃土高原區(qū)、亞熱帶熱帶平原丘陵農(nóng)業(yè)區(qū)、亞熱帶山地丘陵區(qū)、巖溶石漠化區(qū)、城鎮(zhèn)及其周邊工農(nóng)業(yè)區(qū)、干旱半干旱森林草原區(qū)、干旱半干旱草原農(nóng)牧區(qū)、干旱半干旱防風(fēng)固沙區(qū)、青藏高原荒漠區(qū)、青藏高原草甸農(nóng)牧區(qū)、青藏高原森林草甸區(qū)和熱帶雨林區(qū)等14個(gè)廢棄礦山重點(diǎn)生態(tài)修復(fù)區(qū),為實(shí)施廢棄礦山分區(qū)修復(fù),分類(lèi)施策提供依據(jù)。

(4)圍繞不同生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi)廢棄礦山種類(lèi)及其分布、主要生態(tài)問(wèn)題特征、原有土地利用類(lèi)型以及區(qū)域氣候地形地貌條件,提出了不同區(qū)域廢棄礦山生態(tài)修復(fù)對(duì)策。針對(duì)14個(gè)生態(tài)修復(fù)區(qū)域的一些共性問(wèn)題,進(jìn)一步歸納為丘陵山地區(qū)域、平原盆地區(qū)域、城市及周邊區(qū)域、荒漠戈壁區(qū)域等四種類(lèi)型區(qū)域,并總結(jié)出相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)思路和技術(shù)方法。無(wú)論在哪種類(lèi)型區(qū)域開(kāi)展生態(tài)修復(fù),都要首先消除地質(zhì)災(zāi)害隱患,保障安全;其次是優(yōu)先考慮恢復(fù)農(nóng)用地問(wèn)題;能夠依靠自我修復(fù)的區(qū)域盡量減少人工措施干預(yù);限于當(dāng)前的技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)成本和修復(fù)的緊迫性,采取封育擱置也是一種選項(xiàng)。

(5)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)中除了技術(shù)措施之外,經(jīng)濟(jì)可行性也是重要因素,但本次研究沒(méi)有考慮生態(tài)修復(fù)的經(jīng)濟(jì)成本問(wèn)題,期望在今后研究中加強(qiáng)礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)成本可行性研究。