礦山環境治理技術與治理方案相關資

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礦山自然生態環境治理技術與治理方案前言自然生態破壞是我國當前環境質量惡化的重要原因之一，已成為我國經濟、社會可持續發展的嚴重障礙。二十世紀八十年代以來，隨着國家對礦產資源需求的迅速增加及礦業經濟的迅猛發展，因礦山開採而造成的生態環境破壞問題也趨嚴重，特別是天開採，不但影響自然景觀、造成污染環境，而且還會誘發山體滑坡，造成水土失等地質災害。

採礦業是一個古老的行業，它為人類做出了巨大的貢獻，但也導致了嚴峻的環境問題，威脅着我們的生存。採礦，尤其是天開採礦山，對生態環境的破壞、影響和破壞森林植被與自然景觀，有的礦山位於各類自然保護區、風景名勝區、旅遊度假區、地質遺址保護區、歷史文化保護區、水源保護區、重要基礎工程設施保護區及城鎮周邊等，嚴重影響自然景觀、旅遊資源、文物資源、水資源、森林資源和重要的基礎工程設施的保護和城鎮的發展及環境的改善。某些採礦業如對建築石料、石灰石、水泥配料和磚瓦用粘土等礦山資源的大量開採，與其它資源的開發利用與保護之間的矛盾十分突出。礦山固體廢料的不合理遺棄堆放，導致邊坡失穩，誘發滑坡崩塌、泥石等地質災害；部分重金屬及放元素的礦山廢碴，隨雨水沖刷，造成污染轉移，危害人們的身體健康。

這些不當的採礦造成的森林植被和景觀破壞、良田毀壞、水土失、侵佔土地、環境污染、誘發地質災害等，嚴重影響重要基礎設施及其它資源的保護等，也直接威脅和破壞人居環境、加速生態環境的惡化，影響礦區及其周邊地區居民環境質量的改善與提高，特別是在城鎮周邊、風景名勝區、通幹道（鐵路、高速公路、國道、省道和主航道等）兩側可視範圍內，嚴重破壞旅遊資源、影響觀瞻，制約了資源效益與環境、經濟、社會效益的統一和協調發展。

在我們生活的空間中，生物與生物之間，生物與非生物之間，存在着相互依賴又互相制約的關係。在正常情況下它們之間保持着動態平衡，我們稱之謂生態平衡。但是，就人類來説，如果因人為因素，人的生活環境遭到污染，或是自然環境遭到破壞，人類的生活，甚至生存就會受到威脅。隨着人們生活水平的提高，對自然生態環境瞭解的加深和自我保護意識的加強，採礦業對人身和環境的危害也益受到關注。因此，礦山環境治理和保護已經成為新世紀重要的課題。

環境質量的好壞，與人類生存和人體健康密切相關，而綠化對改善和維護環境質量起着極為重要的作用。植物（以及我們眼看不見的微生物）的生命活動對保護自然環境中的生態平衡，保護礦山環境，促進人們身心健康具有重要作用。開展以植物為主體的礦山生態環境治理（植物修復）對於改善和修復環境質量，實現環境友好，促進環境與經濟、社會發展的和諧與可持續發展具有重大意義。

植物修復，即植物治理技術，就是以人工種植的方法形成連續的植物覆蓋，達到保持地面的長期穩定。這一技術的一大優點，是能建立與周圍環境一致的植被景觀或生態系統，並且以其觀賞價值、生物生產力或自然保護效果而創造效益，這是其他任何方法都難以做到的。

人們對綠化功能的認識，是隨着科學的發展逐步提高的。礦山的綠化是環境保護的重要手段之一。對環境保護這個概念，過去我們往往理解得比較狹窄，好象就是對工廠“三廢”治理而言的，實際上它的內容和方法非常廣泛。用植物綠化礦山的方法保持生態平衡，保護自然環境是重要的方法之一。

在自然生態環境中，綠植物是人類和生物界賴以生存的物質基礎。綠植物通過它的生命活動對生態平衡功能的調節是任何其它物質所不能替代的。增加綠化面積，提高植被覆蓋率，綠化礦山是改善人們的生存環境，提高環境質量最積極、穩定、長效和經濟的手段。

採用植物綠化礦山可以植物的巨大防護作用，諸如防止水土失、涵養水分、加固殘坡積物、增強終邊邊幫的穩定起到防止和減少滑坡、崩塌、泥石等地質災害的作用等。同時礦山綠化後，空氣質量改善。植物有滯煙灰、粉塵的功能，植物能有效的收有害氣體，放氧，從而淨化環境。某些特殊的植物能收、分解或固定有毒物質，淨化有害廢棄物或防止有毒物質擴散污染。

礦山綠化植被，對改善小氣候的功能也是顯著的。在城市周邊，建築物密集地段熱空氣不斷上升，綠地中較冷空氣隨之向市區補充，形成氣，起到調節氣温的作用。嚴冬時，則可減緩風速，減弱寒風侵襲，起到屏障作用。綠化還可以收噪聲，起到消聲器的作用。

通過礦山綠化不僅改善和修復自然環境質量，還可以直接或間接的改善地方的發展環境質量，有力的推動和促進地方產業的發展，實現良生態環境和經濟、社會共同繁榮。如礦山綠化可以有力的促進旅遊業的發展，反過來，旅遊業的發展也對綠化提出了更高的要求。對開採礦山進行植物修復，不但恢復了生態環境，而且對特殊環境進行的綠化（如陡坡的垂直綠化等）還可以產生新的景觀，開闢新的旅遊資源。

隨着生產力水平的提高，人們的生活方式、消費結構正在發生深刻的變化。旅遊業已成為一個新興的方興未艾的經濟產業。據聯合國有關人士估算，早在20世紀70年代後期，旅遊業已超過鋼鐵工業，成為比鋼鐵工業更大的產業。有專家預測旅遊業將成為世界各行業中最大的經濟部門。而且發展旅遊業可以帶動另外一些行業的發展，還可解決一大批就業問題。

礦山環境的治理與社會經濟的發展密切相關。由於對礦山的掠奪式經營或不良經營，給礦山及其周邊的環境造成了巨大的危害。隨着社會經濟的發展，礦山的環境治理也得到了發展，從原始的未加任何治理，到以物理治理（如石砌等）為主，發展到現在的生態治理，即結合當地的社會自然環境和長遠規劃把受破壞的自然景觀，建設成以綠（植被）為主的生態景觀，因地制宜地把礦區建設成森林公園、風景勝地等；對有毒廢棄物，採用植物修復的辦法，清除毒物（如重金屬等）。總之，採用植物綠化環境、治理礦山、美化生態環境、改善礦區生態環境質量，從社會——經濟——自然複合生態系統的觀點出發，突出人地關係，追求整體協調、共生協調和發展協調，從礦區的社會形態、經濟結構、產業佈局、價值倫理等進行區域綜合規劃、評價、整治和管理，已成為共識。

一、國內外天開採礦山自然生態環境治理進展採礦山開採所致的主要問題有，耗費過量的土地資源；被破壞的土地尚難被有效利用，既破壞了原有的自然生態系統，又難以直接成為進一步服務於某種社會、經濟目的用地；礦山邊坡失穩易造成地質災害；礦山廢棄物堆置佔用土地，又造成周圍環境的嚴重污染源等。當礦山位於城市、各類保護區、河或通幹線附近時，採礦土地的破壞，成為干擾區域經濟規劃和實施的障礙、妨礙可持續發展、影響人類生存的重大問題。

隨着全球或區域經濟的迅速增長，人類面臨着越來越尖鋭的發展與環境的矛盾。環境污染及其惡化、資源枯竭、温室效應、森林與植被減少、土壤退化和土地荒漠化、生物多樣的破壞等一系列影響人類生存與發展的重大問題已擺在了我們的面前。為此，1972年6月聯合國在斯德哥爾摩召開了人類環境大會，將全球環境問題列入世界發展的議事程。1987年聯合國環境與發展委員會在提的環境發展報告中明確提出了“可持續發展（sustainabledevelopment）”的概念。1992年6月聯合國在巴西舉行了環境與發展大會，大會通過了以全球持續發展中心議題的“21世紀議程”其核心是強調環境與發展的可持續，即在保護環境和生態不受破壞、資源可持續利用的前提下發展經濟。這次大會的召開標誌着人類進入一個環境和發展的新時代。1997年1月27英國金融時報發表題為“聯合國就世界資源使用情況發出警告”的報道，指出世界對自然資源的消耗速度已超過自然資源再生產的速度，呼籲懸崖勒馬扭轉環境惡化。保護生態環境和維持可持續發展已成為21世紀全人類共同的中心問題。其中，植物在維護生態環境中的重要作用已為人類所共識，並受到了廣泛的重視。

（一）礦山環境生態治理的觀念最初，治理礦山土地主要是使它賦予使用價值，所以過去一段時期內各國都曾使用“復墾”一詞。如我國的1989年1月1起施行《土地復墾規定》。據初步統計，1988~1989年全國開發復墾耕地近7000km2，超過同期非農業建設佔地面積。可以説，全國耕地大幅度淨減少的勢頭已得到控制。第二種提法就是國外大多采用“recl－amation”這一術語，雖然其涵義既包括“復墾”又可含其它的社會經濟目的，但它也是單純以人類利益為出發點的。

從真正持續發展的觀點看，即從維護生態持續能力的觀點看，採礦土地的治理，應服務於包括人類在內的整個自然界。因此，上面提到的僅側重於人類直接利益的兩種提法——“復墾”和“reclamation”都實為片面。於是採礦土地的治理應當有兩類目標選擇:在條件許可的情況下建設一個與當地自然界相和諧的人類生態系統（如農業生態系統、城市生態系統等）；或建立一個自然生態系統（它可以是被破壞的生態系統的恢復，也可以是一個新的自然生態系統的創造），以彌補、充實和豐富這一地區原有的自然生態系統。不論是哪一類選擇，整個治理本質上都是生態學的，而且都應在生態系統水平上進行。鑑於此，我們將採礦土地的治理概括為“生態治理（ecologicalmanagement）”並以此替代“復墾”和“reclamation”的提法。

（二）國內外礦山生態環境治理技術措施進展由於先期強調“復墾”使大多數研究和實踐主要針對礦山地面、礦碴堆場，即使是在坡面上也大多采用放緩邊坡30度下復墾種植，在這方面各國都取得了長足的進展。主要方法有充填式和非充填式復墾。充填式復墾又包括堆墊地貌的復墾利用和礦山固體廢棄物回填低窪地的復墾利用。非充填式復墾主要有土地平整式、梯田式、疏排法復墾等形式及挖深墊淺式復墾。這些方式都是在比較容易復墾的礦山地面使用。總的來説，方法單一，手段簡單。這一時期對土壤的保護利用和植物種源選擇上做了大量有益的探索，取得巨大的成就。

隨着社會經濟的發展，高等級公路、鐵路的建設，以及景區、保護區建設等，人們已經不能滿足於僅僅對礦山的“復墾”利用。開展了包括石坡面在內的礦山“生態環境治理”這一恢復“自然生態”與“人工生態”的更高境界的治理活動。該項治理主要包括邊坡穩定治理和自然生態環境治理（“復綠”），邊坡穩定治理目前已取得比較成的經驗和方法。如何“復綠”上研究起步稍晚，國外也不過半個世紀。國內剛剛起步，還沒有形成統一的固定模式，或最佳方案。目前採用的方式主要有:1）噴漿噴播型:可有錨網固定和非錨網固定二類型。此技術在國內已引進使用。如本，在通幹線兩側大坡度巖面，錨網固定噴漿，然後噴播含種籽（主要是草籽及小量耐旱先鋒灌木種籽）及保水劑、高效能肥料、膠着劑等材料，形成植被。

2）放緩邊坡覆土型:如澳大利亞、美國等礦山大多把邊坡開成30度坡角以下，並擴大境界，與周邊形成緩坡，覆土然後復綠。

3）台階型:把礦山邊坡或廢料堆坡面開挖成1~5米高，0。5~1米寬的護坡道或台階，在台階上覆土植草植樹。

4）植生袋、植生盤型:如本在含有一定土壤的碴土堆坡面上進行階梯狀水平開溝，放置含草籽和各種基質的網袋或放置經過加工壓縮的植生基質盤。

5）堆土袋型:用袋土草袋治坡堆砌，再在草袋間撒種籽蓋土。

6）其它:還有框架法、直升飛機噴播法、原生植物移植法、以及復草皮法、抗侵蝕被、網席法等多種形式。國內，還有四旁綠化法、藤本攀緣法、暗台階復土法等。

二、採礦山自然生態環境治理原理與技術（一）治理原則生態治理的目的是使自然——社會——經濟系統的綜合效益最大化。礦山開採必須遵循最小量化原則、無害化原則、資源化原則、生態系統的恢復和重建原則、立法原則（這裏暫不討論資源化和立法原則等問題），最終達到地形、植被在視覺和環境上與周圍的區域生態融為一體。同時，復綠後的坡地要經受雨季和乾旱的考驗。

自然生態系統的形成和演替是一個漫長的過程。比如在陸地生態系統中，從岩石開始的演替稱之為旱生演替。其演替順序一般是:這種演替過程是很長的，可達百萬年。即使從草本羣落階段開始，也需幾個世紀的歷史。表1是美國東部丘陵區次生演替過程。在自然條件下，這種次生演替需要經幾十年至數百年才能發展到頂級羣落。

表1美國東部丘陵區次生演替過程主要植物矮草草草+灌松林櫟+山核桃演替年齡1~22~315~20~2535~36150~200因此在礦山環境中，如果不通過人工建造一個新的生態系統，演替是相當漫長的，所以利用人為介入是必要的。但我國經濟相對落後，國土面積大，礦山數量多，採用大量投入的方法一開始就想建成一個完整的生態系統是不可能的，也是不合理的。因此，應本着儘量採取適量的人工投入，使人工生態系統本着由低級向高級階段過渡的辦法，就是模擬自然生態系統形成演替規律，人工壓縮演替週期的辦法，進行礦山生態環境修復。可以據礦區乾旱、貧瘠等環境資源狀況，結合小量工程手段以抗較強的先鋒樹種、草種和抗旱灌木等，建成人工生態系統，利用生物對環境的改良作用，提高當地的生態位。然後再進行第二期生態恢復工程。如一開始用旱生植物，這種做法雖然慢了一些，但總體卻是穩妥而高效的。

（二）礦山生態治理系統設計礦山生態環境治理，已被視為一項有着高度經濟、社會、生態環境效益的事業。一切需要恢復的採礦土地，最終將成為建設用地（用於工業或居住目的）、農業用地、娛樂、休閒用地（公園式體育運動場地）和保護用地（野生動物、地質遺蹟、重要基礎設施）等恢復自然植被等。據此採礦土地生態治理的設計應具有相應結構和功能的生態系統。

在採礦土地上重建哪一類生態系統，不僅取決於需要，而且取決於可能。如，據開採後的礦山景觀特徵，人們順勢利用採礦活動形成的新的景觀特點，設計成象紹興東湖建成旅遊勝地；慈溪旦山石礦，把原先凹陷開採的礦境改造成湖，周邊進行景觀綠化、建廣場、涼亭、雕塑、植大樹及園林小品等，形成了一個市民觀光、休閒的好去處。

假設，杭州旅遊西進，而周浦大理石礦山關停後留下大規模高百米的直立緻密穩固大理石巖面，如一味復綠將是一塊硬骨頭，不但需要大量工程，並且投入鉅額資金，今後效益並不明顯。可以考慮形成旅遊休閒等開發項目，設想這個巖面也是資源，並且是不可多得的雕刻資源（當然這需要相關專家論證）。當地環境優美，地理優越，旅遊市場旺。如果我們把礦山凹陷採區建成湖，坡面建成石級台階，加護欄，適地造半懸式亭台，削直巖壁，形成世界的磨崖石刻場所，讓全世界的雕刻家、企業家、名人竟標雕刻，展示自己。周邊加以景觀營造，形成新的景點。可能會成為一個新的景區亮點。