礦山土地復(fù)墾生態(tài)重建涵義及技術(shù)措施
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摘要:礦山是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)及各項事業(yè)發(fā)展的支柱，挖礦及礦物開采后極易引發(fā)生態(tài)環(huán)境問題，若不及時復(fù)墾，會造成更大的后果和經(jīng)濟(jì)損失。鑒于礦山土地復(fù)墾、生態(tài)重建對生態(tài)環(huán)境治理起到的積極作用，本文簡要介紹了國內(nèi)外礦山土地復(fù)墾的研究進(jìn)展，初步探討了礦山土地復(fù)墾與生態(tài)重建的涵義、復(fù)墾工藝選擇的影響因素及相關(guān)技術(shù)措施，以期為建立健全土地復(fù)墾法規(guī)、制定更加合理的政策措施，開展更加深入的科學(xué)技術(shù)研究提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞:礦山;土地復(fù)墾;生態(tài)重建;礦區(qū)
礦業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，采礦和礦業(yè)生產(chǎn)為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供了豐富的原材料和能源。然而，礦山經(jīng)前期無序大規(guī)模開采后，采礦廢物堆積如山、雜亂不堪，部分有害物質(zhì)還可通過雨水淋溶至地下，嚴(yán)重破壞了礦區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境，擾亂了礦區(qū)的生態(tài)平衡。因此，對礦區(qū)土地進(jìn)行修復(fù)，制定科學(xué)合理的土地復(fù)墾和生態(tài)重建規(guī)劃具有重要意義，同時也是可持續(xù)發(fā)展采礦業(yè)和避免生態(tài)破壞發(fā)生的必然選擇。近年來，我國礦山土地復(fù)墾及生態(tài)重建工作雖取得一定進(jìn)展，但也暴露出許多問題，如土地復(fù)墾法律法規(guī)尚不完善、土地復(fù)墾技術(shù)水平相對薄弱、投入資金相對較低、企業(yè)復(fù)墾土地的積極性不高等，這就要求國家制定更加科學(xué)的政策加以引導(dǎo)，用機(jī)制去約束，同時還要擴(kuò)大宣傳，提高公眾對土地復(fù)墾工作的認(rèn)知，讓百姓自覺主動地參與到土地復(fù)墾的監(jiān)督工作中來。
1國內(nèi)外土地復(fù)墾的研究進(jìn)展
早在19世紀(jì)末20世紀(jì)初，美國、荷蘭、德國和澳大利亞等國家就相繼開展了礦山土地的復(fù)墾工作，且在礦區(qū)土地修復(fù)和礦山廢棄物填充等方面取得了顯著進(jìn)展。關(guān)于礦區(qū)土地復(fù)墾理論及應(yīng)用技術(shù)研究可追溯到20世紀(jì)80年代末—90年代，在此期間，在現(xiàn)場施工、土壤修復(fù)、政策法規(guī)及技術(shù)研發(fā)等諸多方面均積累了寶貴經(jīng)驗，形成了體系龐大且完整有序的技術(shù)產(chǎn)業(yè)。上述發(fā)達(dá)國家不僅在礦山開采后的生態(tài)重建中有著豐富經(jīng)驗，而且在采礦對土地生態(tài)環(huán)境的影響機(jī)制、地理信息系統(tǒng)與遙感在土地復(fù)墾中的應(yīng)用、礦山土地污染的植物修復(fù)等多個方面也取得了卓越成效。相比之下，我國礦區(qū)土地復(fù)墾工作起步較晚，始于20世紀(jì)70年代末，當(dāng)時政策不完善且技術(shù)落后，導(dǎo)致相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)滯后，礦區(qū)生態(tài)重建工作更是表現(xiàn)為零星分散、規(guī)模小且水平低的特點。1988年，我國第一部與礦山土地復(fù)墾相關(guān)的規(guī)范性文件《土地復(fù)墾規(guī)定》，使我國礦區(qū)土地復(fù)墾工作正式步入法制化［1］。至此，我國土地復(fù)墾工作迎來了新的發(fā)展機(jī)遇，從原來自發(fā)性、零星單一、無組織、無法可依的階段過渡到現(xiàn)在自覺性、有計劃、多形式、有組織、有法可據(jù)的復(fù)墾階段。盡管如此，我國擁有廣闊的領(lǐng)土且地理環(huán)境差異極大，不同礦種與礦區(qū)之間存在較大差異。通常，鉛鋅礦、煤礦和鐵礦的土地恢復(fù)率較高，但小型礦山對土地破壞較重且不易恢復(fù)。從土地復(fù)墾的效果來看，煤礦復(fù)墾效果最好，甚至可以實現(xiàn)地貌重塑、土壤重構(gòu)、耕地總量占補平衡的效果，其次是非金屬礦，金屬礦最差。現(xiàn)階段，我國礦區(qū)土地復(fù)墾、土壤重構(gòu)工作正朝著生態(tài)修復(fù)的方向發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)微生物改良法、植物修復(fù)法、重構(gòu)土壤剖面及植被恢復(fù)技術(shù)［2］，對修復(fù)后土壤肥力的各項指標(biāo)也做出了明確的量化要求，這足以證明，我國礦區(qū)廢棄地復(fù)墾工作已逐步規(guī)范和系統(tǒng)。
2礦山土地復(fù)墾與生態(tài)重建的涵義
采礦過程中因破壞和剝離土壤原有剖面，易造成土地生產(chǎn)力下降，而土地復(fù)墾就是將采礦后的土地修復(fù)為符合生態(tài)效益要求，與周邊環(huán)境保持協(xié)調(diào)的行為活動。土地復(fù)墾研究的基礎(chǔ)在于適宜性評價，這主要依賴于地理信息系統(tǒng)(GIS)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)兩大重要技術(shù)支撐。此外，聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)的土地適宜性評價方法還能測算土地復(fù)墾的潛力。生態(tài)重建是指借助人工支持和誘導(dǎo)，對采礦導(dǎo)致的土地結(jié)構(gòu)缺損、功能退化的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行前瞻性地謀劃，重建并使之成為一個符合國際需求和價值取向的可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。在生態(tài)重建原理中，最重要的當(dāng)屬生態(tài)演替原理，即一種生態(tài)系統(tǒng)有序地被另一種生態(tài)系統(tǒng)所取代。在礦山生態(tài)重建過程中，還要注意生物之間的相互制約原理，實現(xiàn)新生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的守恒。生態(tài)重建在某種意義上講也是植被重建，在采礦之前有必要對土壤質(zhì)量及原有植被生長情況進(jìn)行全方位調(diào)研，以選擇適生的植物，同時要考慮到礦區(qū)水土保持現(xiàn)狀以及適生植物在當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)適應(yīng)能力。如，在一些干旱和半干旱的氣候地區(qū)，要重點選擇耐旱的灌木或禾本科草種，如果有造林條件，應(yīng)預(yù)先設(shè)計造林密度，確保在生態(tài)重建的同時獲得預(yù)期的收益。此外，還要考慮到植物種類，在選擇上應(yīng)遵循:所選植物為超富集植物，其易于從土壤中吸收重金屬以實現(xiàn)土壤的植物修復(fù);在復(fù)墾區(qū)收獲的糧食作物必須經(jīng)過檢測，合格后方可流入市場;所選植物種類要合理、合法［3］。如果土地復(fù)墾強調(diào)的是礦區(qū)土地可利用能力的恢復(fù)，那么生態(tài)重建就是在此基礎(chǔ)上建立一個協(xié)調(diào)環(huán)境、穩(wěn)定生物群落的人工生態(tài)系統(tǒng)。土地復(fù)墾是生態(tài)重建的基礎(chǔ)，而生態(tài)重建則是土地復(fù)墾的目標(biāo)，這句話能夠準(zhǔn)確描述兩者間的關(guān)系。
3復(fù)墾工藝選擇的影響因素
礦區(qū)的土地復(fù)墾要充分考慮礦區(qū)的屬性，不同的礦區(qū)具有不同的屬性。要做好前期調(diào)研，對礦區(qū)地形、地貌、水系和植被等地表特征、采礦前后環(huán)境污染變化及氣候氣象條件差異、礦區(qū)地表土壤肥力、pH和鹽漬度等理化特性、采礦手段、廢石及尾礦填充方法、采礦與復(fù)墾設(shè)備的通用性、復(fù)墾區(qū)植被種植及綜合利用的可能性、復(fù)墾周期與復(fù)墾后的經(jīng)濟(jì)效益等影響因素做綜合分析。由于各礦床的賦存條件不同，因此采用的復(fù)墾工藝也不同，應(yīng)根據(jù)礦體的賦存情況及開采方法制定周密的復(fù)墾計劃，并力爭做到邊開采邊復(fù)墾。在復(fù)墾時充分利用現(xiàn)有的采礦設(shè)備，能夠提高設(shè)備的使用效率、降低復(fù)墾成本、縮短復(fù)墾周期。以東衡村礦區(qū)水田復(fù)墾項目為例，為節(jié)約資金，用回收市政河道淤泥填充，利用現(xiàn)有設(shè)備在表土運輸過程中一車表土“來”，一車礦渣“走”，隨時平整場地，力爭不跑空車，取得了較好復(fù)墾效果［4］。
4礦山土地復(fù)墾及生態(tài)重建的技術(shù)措施
目前，我國礦區(qū)最常見的土地復(fù)墾方式依然是農(nóng)業(yè)復(fù)墾和林業(yè)復(fù)墾［5］。眾所周知，我國人口眾多、人均耕地面積不足，新的土地管理法更是加大了耕地保護(hù)力度，并規(guī)定復(fù)墾土地應(yīng)優(yōu)先在農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域使用，更側(cè)重于復(fù)墾土地補充農(nóng)耕地。農(nóng)業(yè)復(fù)墾通過種植農(nóng)作物或綠色植物，以植被恢復(fù)的手段來穩(wěn)固土壤、抑制水土流失，充分發(fā)揮植被涵養(yǎng)水源的作用，不斷提升礦區(qū)土壤肥力。傳統(tǒng)的土地復(fù)墾技術(shù)有工程復(fù)墾和生物復(fù)墾，工程復(fù)墾是對因采礦造成破壞的礦區(qū)土地進(jìn)行回填和平整，一般用粉煤灰或矸石填充，重塑礦區(qū)地形地貌，必要時做好防洪排澇工作，核心在于造地，為后者奠定基礎(chǔ);生物復(fù)墾主要是在復(fù)墾土地上種植合適的植物，以增加綠化面積并逐步恢復(fù)生態(tài)平衡，施工過程要全程實現(xiàn)環(huán)保，保障資源的合理規(guī)劃和使用。與傳統(tǒng)復(fù)墾技術(shù)相比，復(fù)墾新技術(shù)主要包括充填技術(shù)、礦山尾礦的多層覆蓋技術(shù)以及人造表土技術(shù)。利用礦區(qū)尾礦、尾砂及其它廢棄物進(jìn)行回填復(fù)墾，不僅減少了尾砂排放，而且有效控制了地面沉降、礦坑塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。為了避免填充物層間的交叉污染，可以在各層之間設(shè)置隔離濾網(wǎng)加以阻隔，此后再進(jìn)行客土回填?？屯粱靥钋耙獙蛠淼耐寥?或淤泥)理化性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)檢測，尤其是重金屬及有機(jī)污染物等各項指標(biāo)的背景值，否則一旦盲目填充將付出更大修復(fù)成本;多層覆蓋技術(shù)是在礦山廢棄物上加3層覆蓋材料，由上而下分別是厚土壤、石塊覆蓋層以及有機(jī)材料，層間夾隔地質(zhì)濾網(wǎng)，該技術(shù)可有效控制尾礦酸化和污染遷移。礦區(qū)土壤通常肥力貧瘠，缺少熟化的表土，在草炭等各類基質(zhì)中加入營養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì)(膨潤土、珍珠巖和沸石等)制備人造土壤，可作為自然表土的改良劑或直接作為表土使用，其不僅可用于已破壞土地的復(fù)墾，也可作為復(fù)墾表土的改良劑。在礦區(qū)土壤修復(fù)中，微生物復(fù)墾技術(shù)也是國內(nèi)外研究的熱點，利用叢枝菌根活化土壤潛在養(yǎng)分，充分挖掘土壤潛能，實現(xiàn)低耗資下的快速恢復(fù)土壤肥力的技術(shù)手段。綜上，為了更好地開展礦山土地復(fù)墾和生態(tài)重建，有必要加強各種新技術(shù)的研究開發(fā)，合理運用高科技手段提高土地復(fù)墾施工的質(zhì)量和效率，制定復(fù)墾技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加強監(jiān)督管理，建立更完善的土地復(fù)墾監(jiān)督管理體系，有效開展土地復(fù)墾工作［6］。
參考文獻(xiàn)
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作者：楊輝 李春陽 楊德亮 單位：吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院
