矿业废弃地的生态恢复与重建研究_魏艳

全管理进入良性循环。

4　结语

安全生产是一件利国利民、事关企业发展、社会稳定和职工家庭幸福的大事,增强职工的安全意识,又是减少和克服“人的不安全行为”的前提,

通过开展“对职工进行安全意识问卷调查”,为管理者提供了一个衡量职工安全意识水平的手段。今后可通过问卷调查结果分析,掌握职工的思想脉搏,利用各种安全教育形式,有针对性地对职工、尤其是对中、青年职工进行安全知识教育,进而提高整个职工队伍的安全意识。

Qu estionnaire investigation of safety awareness of staff

WANG Jian -hui ,LIANG Kun -lun

(Lime sto ne M ine o f Benxi Iro n &Steel Co .L td .,Benxi 117002,China )

Abstract :U sing me tho d o f mathema tical statistics ,the questio nnaire investig atio n of safety awa reness of staff in

lime sto ne mine of Benxi I ron &S teel Co mplex w as do ne .

Key words :staff ;safe ty aw areness ;analy sis

收稿日期:2006-09-22

作者简介:魏　艳(1981-),女(汉族),河南西华人,昆明理工大学环境科学与工程学院硕士研究生,主要从事生态学研究。

矿业废弃地的生态恢复与重建研究

魏　艳　侯明明　卿　华　李若愚

(昆明理工大学环境科学与工程学院,云南昆明650093)

摘要:大量的矿产资源开采,对生态破坏、环境污染十分严重,并形成了很多矿业废弃地。本文在国内外矿业废弃地生态恢复现状的基础上,对生态恢复与重建的方法进行了综述,并提出其存在的问题。

关键词:矿业废弃地;生态破坏;环境污染;生态恢复与重建

中图分类号:TD 991 文献标识码:A 文章编号:1671-8550(2007)01-0052-04

0　引言

矿产资源是人类生存和社会发展的物质基础,是社会财富的重要源泉。矿产资源的开发与利用,在对经济的发展起到巨大推动作用的同时,也对全球的生态环境产生了重大影响。矿产资源的开发利用不可避免地要占用和破坏大量的土地并产生环境污染,由此造成原有环境景观的严重破坏并引发一系列难以避免的环境问题,并影响到矿区人民的生产及生活环境。因此,恢复和重建业已退化的生态系统、维持人类生存环境的稳定和持续发展是现代生态学研究的重要课题。

1　矿业废弃地的类型及其特点

矿业废弃地是指为采矿活动所破坏的,非经治理而无法使用的土地。根据其来源可划分为4种类型

[1]

:1)由剥离表土、开采的岩石碎块和低品位

矿石堆积而成的废石堆废弃地;2)随着矿物开采而形成的大量的采空区和塌陷区,即采矿坑废弃地;3)开采的矿石经分选出精矿后的剩余物排放堆积形成的尾矿废弃地;4)采矿作业面、机械设施、矿山辅助建筑物和道路交通等先占用而后废弃的土地。

由于受采矿活动的剧烈扰动,矿业废弃地具有众多危害环境的极端理化性质,其主要特征:

———表土层破坏导致缺乏植物能够自然生根和伸展的介质、水分、营养物质、而毒性物质含量过高;

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矿

　业　工　程Mining Engineering

　第5卷　第1期

2007年2月

———极端贫瘠,N、P、K及有机质含量极低,或是养分的不平衡;

———存在限制植物生长的物质,如重金属含量过高、极端pH值或盐碱化等;

———基质水分含量低,干旱现象普遍。

2　矿业废弃地对生态环境的影响

大量的矿产资源开采对生态环境的影响是多方面的,从对土地资源的占用和破坏、地表景观的改变到对环境的污染和生物的影响等,尤其是重金属含量过高,而其在土壤系统中的污染过程又具有隐蔽性、长期性和不可逆性,因此常给周边地区的生态环境造成重大的影响。

2.1　占用和破坏大量的土地资源

一般情况下,露天采矿所占用土地面积大约相当于采矿场面积的5倍以上。我国现有国营矿山企业8000多个,个体矿山达到23万多个。这些矿山企业在开采矿区过程中对土地的破坏是惊人的。我国矿区破坏土地面积累计达2.88万km2,并且每年以大约467km2的速度增长,进一步加剧了我国人多地少的矛盾[2]。

2.2　对地表景观的改变

露天开采必须砍伐植物和剥离表土,因而地表植被往往荡然无存,取而代之的是大片的裸地;地下开采常导致地表沉陷、裂缝,影响土地耕作和植被正常生长,从而引发地貌和景观生态的改变。尽管两种采矿方式对土地的破坏途径、程度和方式不同,但都不可避免地造成地表景观的改变,导致数倍于开采范围的区域生态和自然景观的破坏。据统计,我国因采矿直接破坏的森林面积累计达106万hm2,破坏草地面积达26.3万hm2[3]。

2.3　环境污染,危害人体健康

矿业废弃物中含有大量的酸性、碱性、毒性或重金属成分,这些物质通过径流和大气扩散,污染水、大气、土壤及生物环境,其影响的区域远远超过了矿区的范围。

重金属污染是矿业废弃地普遍存在且最为严重的问题,这些重金属在风吹、水蚀作用下能迅速向四周扩散并在土壤中积累,当积累达到一定量后就会对土壤-植物系统产生毒害,不仅导致土壤退化,农作物产量和品质降低,而且还将通过径流和淋洗作用污染地表和地下水,使水文环境恶化,并可通过直接接触、食物链等途径危及人类的生命和健康。

2.4　破坏生物群落的生态平衡和生物多样性

探矿、采矿引起的地表与地下的扰动可以对生物群落造成极大的危害,且许多是不可逆的。裸露的矿业废弃地继续加剧着这种破坏,造成废弃地周围甚至更大范围内生物多样性的减少和生态平衡的失调。如刁江曾是河池市有名的鱼乡,有鱼类20多种,但由于上游的大厂、车河等选矿废水的污染,导致鱼虾几乎绝迹[4]。

2.5　地面塌陷,诱发地震

采矿业对地质结构的强烈扰动,无论是正在开采或已废弃的矿山,都有产生地面塌陷和诱发地震的危险。广东凡口铅锌矿地表开裂影响区近5km2,建筑受损面积7万m2,农田受损面积0.7km2,河流中断,矿坑涌水加剧。大同煤矿因采空区顶部冒落产生地震几十次,最大震级为里氏3.4级[5]。

因此,矿区生态环境的修复治理是我国一项十分紧迫的任务,它是关系到矿区的生态安全和采矿业能否持续发展的关键。

3　国内外矿业废弃地生态恢复的现状

3.1　国内矿业废弃地生态恢复现状

我国矿业废弃地的生态恢复工作始于20世纪50年代末,但是直到80年代这项工作基本上还是处于零星、分散、小规模和低水平的状况。1988年我国颁布了《土地复垦规定》,使我国采矿废弃地的生态恢复工作步入了法制化轨道,其恢复的速度和质量均有较大的提高[2]。据统计[6],1990～1995年全国累计恢复各类废弃土地约53.3万hm2,其中1526家大、中型矿山恢复矿区废弃地约为4.67万hm2,占全国累计矿区废弃地面积的1.62%,但是对389座乡镇矿区的调查表明,乡镇小型矿区对土地破坏十分严重,生态恢复率几乎为零[7]。从总体上看,我国各类矿山废弃地的生态恢复工作并不乐观。

3.2　国外矿业废弃地生态恢复现状

国外的矿业废弃地生态恢复技术研究和实施工程起步较早,特别是在欧、美等一些发达国家,其基础研究起点可追溯到19世纪末期,大规模的生态恢复工程在20世纪中期普遍展开,并在施工技术、土壤改造、政策法规、现场管理等领域取得了大量成果和成功的经验,且各有特色。

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2007年第1期 魏　艳等　矿业废弃地的生态恢复与重建研究

美国[8]的矿业生态恢复起步于20世纪30年代,1977年颁布了《露天采矿管理与恢复(复垦)法》,除此之外,各州均出台了许多土地复垦相关法规,使土地复垦工作走上了正规的法制轨道。在完善管理制度的同时,又采用严格的执法手段,其主要措施是采矿许可证制和复垦保证金制,并采用各种政策募集复垦基金。

澳大利亚的矿区恢复已经取得长足进展和令人瞩目的成绩,被认为是世界上先进而成功地处理扰动土地的国家。土地复垦、生态恢复已纳入开采工艺,由政府出资进行[2]。

德国是世界上重要的采煤国家,年产煤达2亿t,以露采为主。德国政府对煤矿废弃地的复垦、生态恢复十分重视,早在20世纪20年代就开始对露天煤矿矿区废弃地进行复垦。到1996年全国煤矿采矿破坏土地1534km2,已经完成复垦、生态恢复的面积有823km2,恢复率达53.5%[9]。

与国外的矿业生态恢复工作相比,我国的任务还十分艰巨。

4　矿业废弃地生态恢复与重建方法

4.1　基质改良

矿业废弃地中一般缺乏N、P、K等营养元素,但这些难以由自然过程所恢复,或者需要很长时间,必须通过人为方式恢复。土壤作为植物生长的介质,其理化性质和营养状况是生态恢复与重建成功与否的关键。

4.1.1　表土转换

在开发之前,先把表层30cm及亚层30～60cm的土壤剥离并保存封藏,以便工程结束后再把它放回原处,这样虽然植被已破坏,但土壤基本保持原样,土壤的营养条件及种子库基本保证了原有植物种群迅速定居建植,无需更多的投入[10]。目前西欧大多数国家都要求凡露天开采的工程都采用该技术,我国仅有少数矿山采用此技术。

4.1.2　化学改良

化学改良主要是指化学肥料、EDTA(乙二胺四乙酸)、酸碱调节物质及某些离子的应用。矿区废弃地的土壤营养缺乏,结构不良,缺乏N、P、K等大量元素,解决这类问题的办法是添加肥料或利用豆科植物的固氮能力来提高土壤肥力[11]。矿山废弃地施肥可以补充作物所需的养分,但是速效的肥料极易被淋溶,因此在施用时应采取少量多施的办法或选用长效肥料效果更好。利用固氮植物改良废弃地是经济与生态效益俱佳的方法,它可以提高氮肥的利用率,但需要采取一些辅助措施,如施加磷肥、调节过酸或过碱等对废弃地基质做改良及人工补种一些豆科植物以扩大其种群优势[12]。4.1.3　施加有机物质

利用有机物质进行废弃地改良有重要意义,符合以废治废的原则,具有很好的环境和经济效益,且其改良效果优于化学肥料[10]。污水污泥、生活垃圾、泥炭及动物粪便都被广泛地用于矿业废弃地植被重建时的基质改良[13]:1)它们富含养分,可以改善基质的营养状况,且养分释放缓慢,可供植物长期利用;2)所含的大量有机物质可以螯合部分重金属离子,缓解其毒性,同时改善基质的物理结构,提高基质的持水保肥能力;3)作物秸秆也被用作废弃地的覆盖物,可以改善地表温度,维持湿度,有利于种子萌发及幼苗生长;秸秆还能改善基质的物理结构,增加基质养分,促进养分转化。

4.2　植被恢复

矿区的表土和植被往往被破坏的面目全非,整体的生态系统受到损害。植被恢复除了本身起着构建退化生态系统的初始植物群落的作用外,还能促进土壤的结构与肥力以及土壤微生物与动物的恢复,从而促进整个生态系统的结构与功能的恢复与重建。从植物生长所需条件分析,植被恢复最关键的是植物种类选择和土壤条件。

4.2.1　植物种类的选择

在矿业废弃地植被恢复与重建的初始阶段,植物种类的选择至关重要,要因时因地选择适宜的植物种。根据矿业废弃地极端的环境条件,植物种类选择时应遵循如下原则[14]:1)选择生长快、适应性强、抗逆性好、成活率高的植物;2)优先选择具有改良土壤能力的固氮植物;3)尽量选择当地优良的乡土和先锋树种,也可以引进外来速生树种;4)选择树种时不仅要考虑经济价值高,更主要是树种的多功能效益,主要包括抗旱、耐湿、抗污染、抗风沙、耐瘠薄、抗病虫害以及具有较高的经济价值。尤其那些在矿业废弃地上自然定居的植物能适应极端条件,具有很强的忍耐性和可塑性,应该作为优先考虑的植物[15]。

4.2.2　土壤条件

土壤作为植物生长的介质,其理化性质和营养状况是生态恢复与重建成功与否的关键。目前,在

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该领域研究较多的主要问题有:1)土壤物理条件的改善。Bradshaw [16]的研究表明,当土壤容重超过1.8时,就会限制植物根系的生长。土壤物理条件改善的目标是提高土壤孔隙度、降低土壤容重、改善土壤结构,其常用手段是犁地、施肥、掺混锯末及粉煤灰等;2)土壤营养状况的改善。贫瘠土壤可通过种植速生草本植物,加快腐植质层的形成来提高土壤肥力。酸性土壤可通过施用石灰和磷矿粉来改良酸性;碱性土壤则可通过合理施肥和化学调节剂来调节酸碱性;3)土壤中有毒物质的清除。Baath [17]的研究表明,废弃地如果存在不利的pH 值条件、盐浓度高或高浓度毒性重金属离子,那么,既使在废弃地添加各种主要养分(N 、P 、K )也不能促进植物生长。

5　措施

———加强立法,成立专门的管理机构,负责全国矿区生态环境修复治理的法规制定、治理实施、规划审批、监督检查等工作;

———严格实行开采许可证制度并制定严格的修复治理标准;

———矿山生态恢复应与矿山开发同时进行,应在开发前期就制定出详细的生态规划方案和具体技术措施,将早期的恢复措施结合到开发工艺过程中去,并进行环境经济分析,实现开发与恢复同时进行;

———因地制宜地进行生态恢复,并坚持可持续发展的原则,达到生态、经济和社会效益的协调统一。

6　结语

我国是人多地少的国家,当前高速发展的社会

化进程对土地资源提出了更高的要求,因此如何做好矿业废弃地的恢复与重建工作有着重要的现实意义,这关系到我国生态经济的可持续发展,要根据矿山废弃地的特点,有针对性地采取有效措施进行不同目标的恢复工作,在依靠科学技术的同时,加强执法、完善制度,使我国矿区废弃地的生态功能得到恢复,发挥其应有的作用。

参考文献:

[1]　莫测辉,蔡全英,王江海.城市污泥在矿山废弃地复垦的应

用探讨[J ].《生态学杂志》,2001,(2):44～47.

[2]　林惠琴.依靠科技进步,实施矿山复垦[J ].《福建水土保

持》,2004(1):40～43.

[3]　耿殿明,姜福兴.我国煤炭矿区生态环境问题分析[J ].

《中国煤炭》,2002(7):21～24.

[4]　宋书巧,周永章.矿业废弃地及其生态恢复与重建[J ].

《矿产保护与利用》,2001(5):44～46.

[5]　朱华平.中国矿产资源开发中的环境对策[J ].《西北地

质》,1996,17,(2).

[6]　张震云,张晋昌,张中慧等.山西平朔ATB 矿退化土地的

林业复垦与生态重建研究[J ].《山西林业科技》,2000,6:17～23.

[7]　李天煜.我国采矿废弃地生态恢复事业问题剖析[J ].《有

色金属》,2003(6):45-47.

[8]　胡振琪,赵艳玲,毕银丽.美国矿区土地复垦[J ].《中国

土地》,2001(6):43-44.

[9]　李洪远.工业废弃地的生态恢复与景观更新途径[J ].《城

市经济》,2005,15～17

[10]卫智军,李青丰,贾鲜艳等.矿业废弃地的植被恢复与重建

[J ].《水土保持学报》,2003(4):172～175.

[11]M arrs R H ,Brad shaw A D .Nitrogen accum ulation ,cycling

and the reclamation of China clay w astes [J ].Journal of Environmental M anagem ent ,1982,15:139～157.

[12]王志宏,李爱国.矿山废弃地生态恢复基质改良研究.《中

国矿业》,2005(3):22～23.

[13]彭少麟.恢复生态学与退化生态系统的恢复[J ].《中国科

学院院刊》,2000(3):188～192.

[14]包志毅,陈　波.工业废弃地生态恢复中的植被重建技术.

《水土保持学报》,2004(3):160～163.

[15]杨　修,高　林.德兴铜矿矿山废弃地植被恢复与重建研究

[J ].《生态学报》,2001(11):1933～1940.

[16]Bradshaw A .Restoration of mined lands -u s ing natu ral

processes [J ].E cological E ngineering ,1997,8:255～269.

[17]Baath E .Effect of heavy m etals in soil on microbial p roces ses

and pollu tion [J ].Water ,Air and Soil Pollution ,1989,58:1722～1736.

Study on ecological restoration and reconstruction in mining wasteland

WEI Yan ,HOU Ming -ming ,QING Hua ,LI Ruo -yu

(Kunming Unive rsity of Science and T echnology ,K unming 650093,China )

A bstract :T he ex ploita tion of mineral resource ,w hich br ings serio us environment pollution and eco log ical destructio n ,produces a lo t of mining wastelands .O n the fo undatio n of the pre sent situatio n of ecological restor ation in mining w asteland ,this paper review ed the w ay s of ecolog ical restora tion and reco nstr uction ,a nd the n put forw ard some existed questio ns .

Key words :mining wasteland ;eco log ical destructio n ;environment po llution ;eco lo gical resto ratio n a nd reconstructio n

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