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摘要:冶金礦山廢棄地是對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行開發(fā)利用時(shí)在地球表面留下的“疤痕”。近年來(lái),冶金礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)工作受到越來(lái)越多的重視。闡述了冶金礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)的必要性及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀;詳細(xì)介紹了國(guó)內(nèi)外鐵礦廢棄地常用的土壤改良技術(shù)、植被恢復(fù)技術(shù)、邊坡治理技術(shù),以及再利用模式;同時(shí)指出了加緊開展廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)工作,應(yīng)當(dāng)成為今后我國(guó)環(huán)境治理的重點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:冶金礦山;廢棄地;生態(tài)修復(fù);土壤改良;邊坡治理
冶金礦山行業(yè)涉及面廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度大,是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)。但在礦山的開采過(guò)程中,會(huì)不可避免地挖掘和破壞山體、毀壞林地和耕地、擠壓動(dòng)植物的生存空間,造成嚴(yán)重的水土流失和生態(tài)系統(tǒng)退化,形成大片的裸露山體和廢棄礦場(chǎng);在資源的加工過(guò)程中,會(huì)副產(chǎn)大量的固體廢棄物,如廢石、尾渣等,它們堆棄占用土地,破壞耕地,釋放有毒物質(zhì),并向周圍環(huán)境遷移擴(kuò)散,通過(guò)食物鏈在動(dòng)植物體內(nèi)和人體中富集,威脅礦區(qū)生物的多樣性和礦區(qū)居民的正常生產(chǎn)生活,制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[1-6]。隨著礦產(chǎn)資源的日益貧化,這些問(wèn)題日趨嚴(yán)重,因此,對(duì)礦山廢棄地進(jìn)行生態(tài)修復(fù),恢復(fù)其原有功能,已經(jīng)刻不容緩。
1冶金礦山廢棄地的生態(tài)現(xiàn)狀
冶金礦山廢棄地指在礦山開采過(guò)程中因被污染、占用或破壞,以致暫時(shí)失去利用價(jià)值的土地[7]。根據(jù)其成因,礦山廢棄地可分為五類:(1)排巖場(chǎng)。由被剝離的表土、被剝采的廢石以及缺乏深加工價(jià)值的低品位礦巖堆棄而成,堆積體結(jié)構(gòu)松散、不穩(wěn)定,自然條件下很難風(fēng)化粉碎,表層植被生長(zhǎng)困難;(2)尾礦庫(kù)。由礦石經(jīng)洗選加工后產(chǎn)生的尾渣泵送堆積而成[8]。尾渣粒徑小、質(zhì)地松散、表層干燥、保水能力差,尾渣會(huì)持續(xù)向外界釋放有毒物質(zhì),尾渣毒性很強(qiáng),植被難以存活[1-2];(3)露天采坑。露天開采埋層較淺的礦床所形成的凹坑,通常直徑較大、挖掘較深,表層巖石風(fēng)化嚴(yán)重,植被立地條件差,難以形成植被覆蓋[9];(4)塌陷區(qū)。礦區(qū)地下大量開采后,地質(zhì)條件不穩(wěn)定,地面塌陷所形成的塊狀、帶狀凹陷區(qū)域,塌陷區(qū)地表破碎、難以復(fù)墾,塌陷坑四周封閉,坑內(nèi)常年積水[10-11];(5)壓占地。為開發(fā)礦山所修建的輔助設(shè)施,如建筑物、公路等,它們會(huì)占用大量土地,在礦山停采后,這些區(qū)域被水泥、砌石、磚瓦等覆蓋,難以復(fù)墾。我國(guó)在20世紀(jì)50年代就開始了礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)工作,但受限于當(dāng)時(shí)的觀念和技術(shù)水平,這項(xiàng)工作一直處于零星、小規(guī)模狀態(tài),并未完全發(fā)展起來(lái)。針對(duì)礦區(qū)嚴(yán)重破壞的情況,國(guó)家相繼出臺(tái)了多項(xiàng)舉措,一方面規(guī)范和引導(dǎo)礦區(qū)土地復(fù)墾工作[12],同時(shí)明確礦企在礦山修復(fù)工作中的責(zé)任,增強(qiáng)了企業(yè)的責(zé)任意識(shí),政企聯(lián)合,加快了我國(guó)礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)的工作進(jìn)展[13],截止2016年底,我國(guó)已累計(jì)投入修復(fù)資金近千億元,累計(jì)修復(fù)土地上百公頃,資助研發(fā)、推廣了近200項(xiàng)先進(jìn)治理技術(shù),生態(tài)修復(fù)工作取得顯著進(jìn)步[14]。然而,我國(guó)礦區(qū)污染面積大,污染程度深,而多數(shù)礦企習(xí)慣了“先污染后治理”的生產(chǎn)模式,歷史欠賬多,使得環(huán)境治理資金需求量巨大。在當(dāng)前持續(xù)低迷的礦業(yè)形勢(shì)下,礦區(qū)土地的修復(fù)費(fèi)用主要由政府財(cái)政撥款提供,資金缺口很大[15]。截止2016年底,我國(guó)礦山廢棄地的修復(fù)率仍不足30%,與其他礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家50%~70%的平均修復(fù)率相距甚遠(yuǎn),廢棄土地修復(fù)工作不容樂(lè)觀[13]。國(guó)外礦山的生態(tài)修復(fù)工作可追溯到19世紀(jì)末,到20世紀(jì)中期已經(jīng)開始了系統(tǒng)化、規(guī)模化的治理工作,并在法律法規(guī)、管理方式和修復(fù)技術(shù)等方面獲得了大量的成功經(jīng)驗(yàn)。澳大利亞實(shí)行礦產(chǎn)開發(fā)、土壤改良與生態(tài)恢復(fù)相結(jié)合的“三位一體”管理模式,促進(jìn)了礦區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)工作的進(jìn)展[12];美國(guó)的礦山土地復(fù)墾工作始于20世紀(jì)30年代,現(xiàn)已形成了健全的法律體系和完善的管理制度,廢棄土地復(fù)墾率高達(dá)85%,其首創(chuàng)的復(fù)墾保證金制度已被許多國(guó)家學(xué)習(xí)采用[16]。德國(guó)在礦區(qū)土地復(fù)墾方面投入了大量的人力和財(cái)力,目前德國(guó)廢棄土地的復(fù)墾率已經(jīng)超過(guò)90%[13]。相比較而言,我國(guó)礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)工作任重而道遠(yuǎn)。
2冶金礦山的生態(tài)修復(fù)技術(shù)
礦山廢棄地地表大多坑洼不平、浮石凸起,鐵礦等金屬礦廢棄地地表還散落有許多硬度大、難以破碎的低品位礦石。在進(jìn)行土地復(fù)墾前,應(yīng)首先利用推土機(jī)、壓路機(jī)等大型設(shè)備對(duì)其地表進(jìn)行平整處理,使區(qū)域附近地表性質(zhì)盡量均一化,減小土壤改良和植被恢復(fù)的阻力,為后續(xù)復(fù)墾工作創(chuàng)造有利條件。礦山廢棄地土壤重金屬污染嚴(yán)重,氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素嚴(yán)重缺失,土壤結(jié)構(gòu)性差,在不進(jìn)行人工干涉的情況下,礦區(qū)植被很難恢復(fù)。因此,修復(fù)礦區(qū)污染土壤是礦區(qū)植被恢復(fù)和生態(tài)重建的前提。
2.1物理修復(fù)技術(shù)
土壤的物理修復(fù)技術(shù)包括表土轉(zhuǎn)移和客土回填兩種。表土轉(zhuǎn)移指在礦山開采前將區(qū)域內(nèi)表層土壤收集保存,待閉礦后再重新覆蓋的方法[17],在這個(gè)過(guò)程中,雖然地表植被被完全破壞,但土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素和種子庫(kù)得以很好保存,能夠加快植被的恢復(fù)速度[18],表土轉(zhuǎn)移法僅適用于新開礦山和新建尾渣場(chǎng),在西歐國(guó)家的鐵礦露采場(chǎng)應(yīng)用較為廣泛。客土回填指直接將區(qū)域內(nèi)原有表土全部移除,回填適于植被生長(zhǎng)的耕植土,在表面形成0.1~1.0m厚的覆蓋層,以達(dá)到土壤改良的目的,Mago-ba等[19-20]在大量實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),覆土厚度與植被覆蓋率的增量成正相關(guān)關(guān)系,當(dāng)覆土厚度為30cm時(shí),區(qū)域內(nèi)植被的覆蓋率能提高近70%。該法效果明顯,但需要外借耕值土,費(fèi)用昂貴。湖北黃梅馬尾山鐵礦通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后采用了表層客土全覆蓋、喬灌草間植的方式進(jìn)行植被恢復(fù),對(duì)防治水土流失和改善區(qū)域環(huán)境起到了很好的效果。
2.2化學(xué)修復(fù)技術(shù)
礦山廢棄地普遍酸堿化過(guò)度,土壤pH值嚴(yán)重偏離正常范圍,不適于植被生長(zhǎng),必須添加酸堿調(diào)節(jié)劑進(jìn)行基質(zhì)改良。對(duì)于酸化土地,可以施用石灰、碳酸氫鹽等進(jìn)行基質(zhì)改良[22],劉珊珊等[23]探究了用石灰調(diào)節(jié)南京紫金山銅礦堆浸場(chǎng)pH值的可行性,發(fā)現(xiàn)在浸場(chǎng)表層持續(xù)噴撒石灰一段時(shí)間后,能夠顯著提高基質(zhì)表層的pH值,但由于渣堆厚度較深、下層尾渣酸化嚴(yán)重,因此對(duì)渣堆深處的pH值沒(méi)有明顯調(diào)節(jié)效果,這對(duì)于鐵尾礦庫(kù)表層基質(zhì)的改良可起到一定的借鑒作用。對(duì)于堿化土地,可以投入石膏、碳酸氫鹽、硫酸亞鐵等來(lái)中和基質(zhì)的堿性[24]。Na+含量過(guò)高容易導(dǎo)致土壤板結(jié),石膏中的Ca2+能夠有效地替換Na+,降低土壤堿性,疏松土壤,改善水分、空氣和有機(jī)質(zhì)的流通條件。當(dāng)土壤酸堿度過(guò)高或失調(diào)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),宜采用“少量多次”的方法施加調(diào)節(jié)劑,這樣既能保證藥劑的持續(xù)效力,增強(qiáng)調(diào)節(jié)效果,又能節(jié)省藥劑。重金屬處理是土壤修復(fù)的關(guān)鍵,利用化學(xué)物質(zhì)(包括鈣酸鹽、含磷材料、鐵氧化物、鐵鹽、ED-TA、α-淀粉酶、腐殖酸等)的吸附沉淀、氧化還原、催化還原、絡(luò)合等作用,可以在一定程度上達(dá)到重金屬離子固定的目的,顯著減弱重金屬離子的遷移能力[25-31]。鐵礦廢棄地中存在的重金屬主要有銅、鎘、鉛、鋅等,Ca2+對(duì)這些重金屬離子有明顯的拮抗作用,可以有效緩解其毒性,向廢棄土地中噴撒藥劑可阻礙農(nóng)作物對(duì)它們的吸收,保證農(nóng)產(chǎn)品安全[32]。EDTA通過(guò)螯合作用可以固定多種重金屬離子,且對(duì)土壤中的微生物群落幾乎不產(chǎn)生影響,是目前廣泛應(yīng)用的鐵礦廢棄地重金屬淋洗劑[33]。黃凱[34]將有機(jī)肥和泥炭的混合試劑經(jīng)過(guò)特殊工藝處理后,用于修復(fù)鉛鋅礦尾礦庫(kù)污染土壤。Wu等[35]利用黏土、生物炭成功研制出一種具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型納米復(fù)合材料,能促使有毒的Cr6+轉(zhuǎn)化成無(wú)毒的Cr3+,大大簡(jiǎn)化了土壤的修復(fù)步驟,提高了修復(fù)效率。另外,利用城市污泥較強(qiáng)的黏性、持水性和保水性,將其用于土壤改良,既能夠提高土壤肥力,改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),又能以廢治廢,促進(jìn)城市固體廢棄物的資源化再利用[36-37]。另外,從城市污泥中提取出的一些菌株還能對(duì)Cr6+起到還原作用,可有效去除其中90%的Cr6+,實(shí)現(xiàn)鉻渣堆六價(jià)鉻的高效治理[38-39]。
2.3生物修復(fù)技術(shù)
生物修復(fù)技術(shù)指利用酶、菌類及土壤動(dòng)物等的新陳代謝作用來(lái)降低土壤中有毒、有害物質(zhì)的濃度,從而達(dá)到土壤修復(fù)目的的一種技術(shù)。趙永紅等[40]認(rèn)為,植物與降解菌的協(xié)同作用,可顯著增加土壤中降解菌的數(shù)量,提高降解菌的活性,改善植被的根際微環(huán)境,促進(jìn)植被對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收,促進(jìn)植被的立地生長(zhǎng),加快土壤環(huán)境的改善速度。Denny等[41]研究發(fā)現(xiàn),在土壤中接種菌根,菌根分泌物能夠增強(qiáng)土壤中重金屬離子的遷移能力,增強(qiáng)植被的抗性,促進(jìn)植物對(duì)重金屬離子的吸收,加快土壤的凈化速度。Boyer等[42]研究了土壤動(dòng)物蚯蚓對(duì)土壤中重金屬的凈化作用,發(fā)現(xiàn)蚯蚓既能夠吞食土壤中的重金屬,又能夠疏松板結(jié)土壤,增加土壤孔隙度,改善土壤的物理結(jié)構(gòu)。徐池[43]對(duì)用不同馴化濃度/時(shí)間篩選出的赤子愛(ài)勝蚯的生理指標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)比較,通過(guò)急性毒性試驗(yàn)和彗星試驗(yàn)確定了該種類蚯蚓的耐性最佳馴化條件,用該最佳條件篩選出的赤子愛(ài)勝蚯對(duì)重金屬有強(qiáng)提取作用,利用蚯蚓的吞食作用來(lái)改善重金屬污染土壤具有廣闊的應(yīng)用前景。
2.4植被恢復(fù)技術(shù)
鐵礦廢棄地土地貧瘠、鹽堿化嚴(yán)重、重金屬毒害作用強(qiáng),經(jīng)過(guò)一系列的修復(fù)措施,如表土轉(zhuǎn)移、化學(xué)試劑投放等,在一定程度上修復(fù)被破壞的土壤,通過(guò)人工種植能較快實(shí)現(xiàn)礦區(qū)的植被覆蓋,最終建立起新的生態(tài)平衡[44]。禾草植物和豆科植物經(jīng)常都被用作礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)過(guò)程中的先鋒植物,它們生長(zhǎng)迅速,抗旱性強(qiáng),耐貧瘠能力強(qiáng),且豆科植物具有固氮能力,能夠產(chǎn)生易于植被吸收、且緩釋性能良好的有機(jī)氮,這對(duì)于貧瘠土壤的修復(fù)改良至關(guān)重要[45]。楊卓等[46]對(duì)禾草植物高羊茅和黑麥草的重金屬耐受性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)這兩種植物抗逆性很強(qiáng),可在重金屬污染土壤中迅速生長(zhǎng),能夠起到防止土壤侵蝕的作用。Chen等[47]發(fā)現(xiàn),香根草具有對(duì)Cd2+的強(qiáng)富集作用,即使在Cd2+含量極低的土壤中,葉片中所吸收的Cd2+濃度也可達(dá)218gC/hm,是鐵礦廢棄地中Cd的理想治理植物。此外,高山甘薯、海州香薷、酸模等對(duì)Cu有較強(qiáng)的富集作用,高山漆菇草、東南景天羽葉鬼針草等對(duì)Pb也有富集作用[48-52]。多季收割重金屬富集植物,土壤中重金屬離子濃度降低,這時(shí)可種植一些生物量更大的植物(如灌木、喬木等)來(lái)完善區(qū)域的生物群落,增強(qiáng)礦區(qū)的保水、保肥能力和抗逆性[53]。對(duì)于收割獲得的重金屬富集植物體,可采取焚燒法、高溫分解法、生物解吸法、植物冶金法、液相萃取法等進(jìn)行處理[54-55],其中焚燒法和高溫分解法能夠顯著減少植物殘?bào)w的體積和重量,是目前最為行之有效的重金屬富集植物體處置技術(shù)[56-57]。
3冶金礦山的邊坡治理技術(shù)
鐵礦廢棄地環(huán)境惡劣,露天采坑等區(qū)域表土幾乎被完全剝離,土地結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重,水分和養(yǎng)分流失嚴(yán)重,滑坡時(shí)有發(fā)生;排巖場(chǎng)、尾礦庫(kù)的堆積結(jié)構(gòu)松散,顆粒易流動(dòng),且堆場(chǎng)往往勢(shì)能較高,是潛在的人造泥石流發(fā)生源[11]。鑒于這些特征,除對(duì)礦區(qū)采取必要的生態(tài)修復(fù)手段外,還必須輔以邊坡治理等措施,以疏通地表徑流,減少基質(zhì)流失,增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性,降低滑坡和潰壩風(fēng)險(xiǎn)。
3.1客土噴播技術(shù)
客土噴播技術(shù)是一項(xiàng)新型的巖質(zhì)邊坡綠化技術(shù),主要利用機(jī)械攪拌設(shè)備將客土、種子、緩釋肥、粘結(jié)劑、保水劑、穩(wěn)定劑等充分混勻,在待修復(fù)坡面上錨桿掛網(wǎng),然后利用泵和壓縮空氣機(jī)將基材垂直噴附到坡壁上,形成具有一定厚度的噴附層[58]。噴附層結(jié)構(gòu)良好,含有植物生長(zhǎng)所需的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),其中的保水劑為高分子樹脂材料,具有很強(qiáng)的儲(chǔ)水保水能力,可吸收超過(guò)自身重量數(shù)百倍的水分,且高壓下水分不脫除[59]。在種子的出苗和生長(zhǎng)過(guò)程中,噴附層能夠持續(xù)供水供肥,確保植物的正常生長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)邊坡的快速綠化。為豐富邊坡生物群落,客土噴播技術(shù)通常采取草罐混植的搭配方式進(jìn)行植被培育,同時(shí)選用根系發(fā)達(dá)、抗逆性強(qiáng)的植物種子,充分利用植物根系對(duì)土壤的加筋和錨固作用,力求達(dá)到最佳護(hù)坡效果[60]。
3.2植被混凝土技術(shù)
植被混凝土技術(shù)綜合了土壤學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、巖土力學(xué)、園藝學(xué)等多學(xué)科知識(shí),系統(tǒng)考慮了邊坡角度、裸巖性質(zhì)、氣候特征、綠化要求等條件,采用特定的混凝土配方和種子配方,將植生土、膠結(jié)劑、綠化劑、有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、肥料、保水劑、草種等基礎(chǔ)材料混勻,然后澆灌于坡壁以起到邊坡防護(hù)與綠化的作用[61]。植被混凝土所用的膠結(jié)劑為普通硅酸鹽水泥,將其與特制的綠化劑配合使用,能夠在巖坡表面形成具有大量細(xì)密孔隙的植被生長(zhǎng)基質(zhì),該生長(zhǎng)基質(zhì)既能像普通混凝土那樣穩(wěn)固邊坡,又因?yàn)樗?dú)特的多孔結(jié)構(gòu),可以加快水分和養(yǎng)分的運(yùn)輸速率,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)順暢,植被生長(zhǎng)迅速,對(duì)裸巖邊坡的治理效果良好[62]。
3.3生態(tài)灌漿技術(shù)
像排巖場(chǎng)這種類型的礦山廢棄區(qū)域,它們的地表特征明顯,堆渣呈塊狀、塊間空隙大,幾乎不存在植被生長(zhǎng)土壤,可借鑒工程灌漿技術(shù)來(lái)對(duì)它們的邊坡進(jìn)行治理。將基質(zhì)材料、黏土和水等按照特定的配比攪拌制漿,然后由上而下對(duì)渣堆邊坡灌漿,漿體填充表面空隙,并逐漸在渣堆表層形成一層富含養(yǎng)分的植被生長(zhǎng)基質(zhì),該基質(zhì)層具有一定硬度和抗侵蝕能力,既防滲護(hù)坡,又適于植被生長(zhǎng),能夠?yàn)楹罄m(xù)的植被恢復(fù)工作奠定良好基礎(chǔ)[11]。
3.4生態(tài)植被毯和袋技術(shù)
生態(tài)植被毯是以稻草、麥秸、玉米桿等為骨架,負(fù)載壤土、保水劑、有機(jī)質(zhì)、植物種子等制備出的一種裸露邊坡高效水土保持材料[63]。植被毯適用于坡度較緩的裸露邊坡,能夠有效減少地表徑流和降水對(duì)坡面的沖刷,減少水土流失,其中含有的壤土和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以有效促進(jìn)區(qū)域植被的立地生長(zhǎng),植被毯生產(chǎn)成本低、修復(fù)效果好,目前應(yīng)用十分廣泛[64]。生態(tài)植被袋技術(shù)是一項(xiàng)新型的柔性護(hù)坡技術(shù),袋體為無(wú)紡布袋,以聚丙乙烯為原料制備而成,通常會(huì)在制作過(guò)程中添加抗老化劑,以延長(zhǎng)植被袋的使用壽命。在進(jìn)行植被袋的護(hù)坡施工時(shí),將耐性較強(qiáng)的草木種子通過(guò)木漿紙附著在袋體內(nèi)側(cè),然后向袋內(nèi)裝入干燥、疏松的細(xì)粒壤土,為促進(jìn)植被生長(zhǎng),還會(huì)適量摻入緩釋肥和保水劑,當(dāng)袋內(nèi)壤土達(dá)到密度要求后,停止裝土,用專用縫紉機(jī)封口,然后堆壘護(hù)坡[65]。在工程實(shí)踐中,由鋼材、水泥等筑造的護(hù)坡?lián)鯄儆谟操|(zhì)結(jié)構(gòu),常因局部沉降或受力不均勻而破裂;由植被袋構(gòu)筑的護(hù)坡系統(tǒng)屬于柔性結(jié)構(gòu),可在一定范圍內(nèi)維持結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定。生態(tài)植被袋既能夠穩(wěn)固邊坡,減少水土流失,又能為植被的生長(zhǎng)提供載體,增強(qiáng)邊坡的觀賞性,是一種有效的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。
4冶金礦山的功能化再開發(fā)
在礦山生態(tài)功能基本恢復(fù)后,可根據(jù)礦區(qū)自身屬性的不同,選擇恰當(dāng)?shù)陌l(fā)展模式進(jìn)行資源的再開發(fā)利用。常見(jiàn)的礦山廢棄地生態(tài)開發(fā)模式有三種:?jiǎn)我粡?fù)綠模式、農(nóng)業(yè)復(fù)墾模式、景觀再造模式。再利用模式的選擇,依廢棄地的規(guī)模、環(huán)境、交通等因素的不同而不同,不同的再利用模式能夠產(chǎn)生不同的綜合效益[66]。
4.1單一復(fù)綠模式
主要適用于地理位置不佳、復(fù)墾后可獲得的耕地資源有限,基本無(wú)景觀開發(fā)價(jià)值的礦山廢棄地,可引入水生植物,如蘆葦、金魚藻等,將其培育成人工濕地,增加塌陷區(qū)的生態(tài)穩(wěn)定性;而對(duì)于一些采深較大、面積較廣的露天采坑,可對(duì)其邊坡和底部進(jìn)行加固防滲處理,以開發(fā)成小型湖泊;特別是對(duì)于一些破壞十分嚴(yán)重的礦區(qū),經(jīng)人工輔助手段后即使能夠在它的地表形成植被覆蓋,它的生態(tài)功能也仍有可能十分脆弱,稍加干擾就會(huì)引起植被的大片枯萎、死亡,使礦區(qū)再次朝廢棄土地的方向逆轉(zhuǎn),這時(shí)可通過(guò)法規(guī)條例,將其設(shè)定為自然保護(hù)區(qū),加強(qiáng)監(jiān)管措施,杜絕人為擾動(dòng),為礦區(qū)生態(tài)正常恢復(fù)創(chuàng)造有利條件。
4.2農(nóng)業(yè)復(fù)墾模式
主要針對(duì)經(jīng)適當(dāng)修復(fù)后可被重新賦予生產(chǎn)力的廢棄土地,如馬鋼姑山礦的多層次立體土地復(fù)墾模式是國(guó)內(nèi)鐵礦廢棄地農(nóng)業(yè)復(fù)墾的典型,該礦排巖場(chǎng)是依托礦區(qū)原有露天采坑形成的多平臺(tái)堆積場(chǎng),根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的多物種配置和多層次配置原則,設(shè)計(jì)出了可進(jìn)行農(nóng)、林、牧、漁綜合開發(fā)的立體復(fù)墾結(jié)構(gòu)[67],將中心積水采坑設(shè)計(jì)成魚塘,進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖;對(duì)水塘淺水區(qū)底層土壤施以必要改良措施,進(jìn)行水稻種植,同時(shí)在水稻中放養(yǎng)鴨、鵝等家禽;對(duì)排巖場(chǎng)堆積平臺(tái),則種植上防風(fēng)林、生態(tài)林、經(jīng)濟(jì)林等,同時(shí)林間修建小道,供市民休閑之用;排巖場(chǎng)斜坡坡度大、渣粒多、水土流失嚴(yán)重,可喬、灌、草間植,增加斜坡植被覆蓋率,減少降水對(duì)斜坡的侵蝕,增加排巖場(chǎng)的生物多樣性,提高生態(tài)位的利用率。
4.3景觀再造模式
對(duì)于一些具有旅游開發(fā)潛力的礦山廢棄地,可以將其作為景觀資源加以二次開發(fā),為城市的可持續(xù)性發(fā)展,特別是老工業(yè)城市的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型提供新的著力點(diǎn)。德國(guó)政府綜合魯爾區(qū)當(dāng)時(shí)所面臨的社會(huì)、環(huán)境、資源等各方面的問(wèn)題,制定出了符合自身情況的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃方案,確保了區(qū)域環(huán)境治理方法與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策的連續(xù)性,設(shè)計(jì)人員對(duì)魯爾區(qū)的鐵礦采坑、橋梁隧道以及其它礦區(qū)建筑物進(jìn)行了構(gòu)思精妙的景觀改造,將舊礦區(qū)成功開發(fā)成了新的旅游資源[68]。遼寧撫順是我國(guó)重要的煤炭和鐵礦基地,大規(guī)模的礦床開采作業(yè)使得當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害頻發(fā),礦區(qū)百姓深受其害,撫順市在對(duì)礦區(qū)環(huán)境進(jìn)行全面調(diào)查后,以國(guó)家“振興東北老工業(yè)基地”政策為契機(jī),將原有廢棄礦坑、采坑塌陷地成功打造成了特色旅游景區(qū),既緩解工礦企業(yè)與當(dāng)?shù)鼐用竦拿埽泊龠M(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型升級(jí)[69]。湖北黃石國(guó)家礦山公園是我國(guó)第一家國(guó)家礦山公園,是鐵礦遺址開發(fā)的典型代表,這種開發(fā)模式既有助于保留采址的原有風(fēng)貌,展現(xiàn)礦區(qū)曾經(jīng)的輝煌成績(jī),又能夠啟迪和教育后人,增強(qiáng)游客的環(huán)保意識(shí),對(duì)其它礦山廢棄地的開發(fā)利用具有重要借鑒作用[66]。
5結(jié)語(yǔ)
礦山廢棄地是區(qū)域內(nèi)空氣污染、水污染、水土流失的主要發(fā)生源,嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境和地貌景觀,嚴(yán)重威脅礦區(qū)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。在耕地資源日益緊缺的今天,礦山廢棄地的修復(fù)工作對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性發(fā)展、人地和諧共處和糧食供應(yīng)安全具有重要意義。在我國(guó),抓緊學(xué)習(xí)國(guó)外礦山先進(jìn)治理理念,借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù),加大我國(guó)礦山治理技術(shù)的研發(fā)力度,加大治理資金的投入力度,明確政府、企業(yè)和個(gè)人的責(zé)任,加快我國(guó)礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)速度,應(yīng)當(dāng)成為今后環(huán)境治理工作的重中之重。
作者:楊華明;李建文 單位:中南大學(xué)資源生物學(xué)院礦物材料及其應(yīng)用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室