矿业废弃地及其生态恢复与重建.pdf

第 5 期 矿产 保护 与丽 用 2 0 0 1年 1 O月 C O N S E R V A T I O N A N D U T I L I Z A T I O N O F MI N E R A L R E S O U R C E S № ． 5 Oc t ．2 0 0 1 ； ≥ 簿 鲁 醺 矿 业 废弃地 及其生 态 恢 复与重 建 宋 书 巧 。周永 章 中 山大学 地球与 环境学 院 ， 广 州． 5 1 0 2 7 5 摘 要 矿业废弃地分 布广， 对生态破坏 、 环境污 染严重． 它在 区域可持续发展研究和实践中 具有特殊的重要性。矿业废弃地生 态环境与重建的关键是在正确评价废弃地类型 、 特征 的 基础 上 进 行植 被 的恢 复 与重 建 ， 进 而 使生 态 系统 实 现 自行 恢 复并 达 到 良性 循 环 。 植 被 恢 复 与 重建 的关键 是 基 质改 良与植物 种 类 的 筛选 。 关键词 矿业废弃地 ； 生 态恢复与重 建； 区域可持续发展 中 圉分 类 号 2 8 9 文 献 标识 码 B文 章编 号 1 0 0 1 0 0 7 6 2 0 0 1 0 50 0 Mi n i n g W a s t e l a n d a n d i ts E c o lo g ic a l R e s t o r a t i o n a n d R e c o n s t r fi o n S ONG S h u q i a o。ZHOU Yo n g z h a n g E a r t h a n d E n v ir o n m e n t C o l l e g e o f Z h o n g S h a h U n i v e r s i t y ，G o a n g z h o t t 5 1 0 2 7 5 ，C h i n a Ab s 打 t Th e n i n g wa s t e l a n d s ， wh i c h s p r e a d wi d e a n d r 培 s e r i o t t s e n v i ron me n t p o l l u t i o n a n d e c ofo g i c 日 1 d e s t ru c t i o n ，h a v e y , o me s p e c i a l i mp o r t a n o e i nt h e e g i o n a l s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t ．I n t h e p rog r e s s o f e 。 0 r e t o r a t k m a n d r e c o n s t r u c t i o n ， t h e k e y s t e p i s t o P ． t o r e an d r e c o r t s t r t l c t t h e p l an 0 13 t h e b a s i s o f c o r r e c t i v e e v a l u a t i n g t he t y p e s a n d c h a r a c t e fi s t i c s o f mi n i n g wa s t e l a n d s ，wh i c h wi l l p r o mo t e t h e r e s t o r a t i o n o f e c o s y s t e m a n d ma i n t Nn i t s we l l o r d e r e d e ml o g i c a [ c y c l e ． Ke y wo r d smi n i n g wa s t e l a n d；e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n a nd r e c o n s t r u c t [ o n；r e g i o n a l s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t 可持续 发展理 论 已为许 多国家和 群众 所 逐 渐接 受。在 可持 续 发 展变 化理 论 框 架 中， 区域 可持续 发 展理 论 具 有 十分重 要 的 意 义。 从某 种意 义上 说 ， 全 球 可持 续 发 展是 区域 可 持 续发展 的大 拼 盘。 在 近几 年 的工 作 中 ， 作 者注 意到 了行业 废 弃 地存 在 的广 泛性 ， 及 其 问题 的解决 在区域 可持 续发展 系统 中的特 殊重要性 。 1 矿业废弃 地类型及特点 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 收稿 日期 2 0 0 1 0 82 9 基金项 且 广西 自然科学基金项 日 桂科 自 o o o 7 o 2 2 } ； 国家教育部骨干教 师、 优 秀青年教 师支持项 目 教人司[ 2 0 0 1 1 3 9号 ； 博士点基金支持项 目 教技发 中 01 2 o o 1 ] 8 5号 作者简介 宋书巧 】 9 6 4一 ， 女． 山东， 在读博士， 副教授， 目前主要研究矿业废弃地生态恢复 与重建。 维普资讯 矿 产保 护与利 用 2 0 0 1 年 分为三 种类型 一是 由剥离 的表 土、 开采 的废 石及 低 品位矿 石 堆 积形 成 的废 石 堆废 弃 地 ； 二是随 着矿物开 采形成 的大量 的采空 区域 及 塌陷 区， 即 开采坑废弃 地 ； 三是利 用各种分 选 方法分选 出精矿 物后 的剩 余物排 放形 成 的尾 矿 废 弃 地 1 J 。 废石 堆废弃 地 开采 矿 石 必 须首 先 剥 离 废石 露 天矿 或 开拓 地 下 矿 ． 由此生 产 出 没有工 业价值 的废石 。我国煤炭 年产量 已达 1 3亿吨 以上， 也要 开拓 或 剥离 出以 亿吨 计 的 废石 。加上其 他金 属 和 非金 属 矿 产 开发， 化 工原 料及 建筑 材料 开采 ， 每 年 从地 球 内部 开 挖的总量 可 达 数 十 亿 吨 _ 2 j 这 种 废 弃 地 的 特点是废 弃物 粒径 常在 几 百乃 至 上干 毫米 ， 难以在 短期 内 自行粉碎 风化 。废 弃地 持水性 差， 空隙大 。 开 采坑废弃 地 往 往形 成 一 个 深坑 ， 常年 积承或 形成潮湿 的湿地 。 尾矿 是在矿 产 资 源 的开 发 利 用过 程 中 ， 在当时采 选技 术和 设 备 条 件下 ， 对 矿 石 巾某 一 元素组 分或 若干 元 素 组分 进 行分 选 、 回收 后， 而排放 的 固体 废料 。 由于 选矿 回收 率 比 较低 ， 所 以尾 矿排放 量 比较大 。据 初 步统计 ， 我国每年 矿 山 排 出的尾 矿 约 2亿 吨 ， 并 每 年 1 0 9 6的速 度 增 加 l 3 ， 。 经 过 选 矿 时 的 粉 碎， 尾矿 颗 粒 一般 较 细 ， 在 0 5 一 l m r - - 之同 。 尾矿 中常 含有 一 些 有价 组 分， 是潜 在 的 矿 产 资源 ， 但 同时往 往 含有 有 毒 元素 ， 如重 金属 、 氰化物等 。一 般来 说 ， 大型 矿 山 里普 瘟 同时 存在上述 三种类 型 ， 如广西大 厂 、 车河矿 区。 对大 厂 的七 号 坝 尾 矿 进 行 的采 样分 析 中 ， 发现七 号坝尾矿 富含 As 、 s b 、 z n ， 其 As 的 含量 可达 2 0 g ／ k g ， S b可达 1 4 g ／ k g ， Z n达 3 2 8 g ／ k g 。在对 车河 坑 马 尾矿 的分析 也得 出类 似 的结 果， A s 、 S b 、 Z n含 量 较 高。 因此 ． 作 者 认为 ， 仅仅根 据 来 源 来划 分废 弃地 尚不 足 对废弃 地进 行 正确 评价 ， 而 应根 据 不 同 的评 价 目的， 在根 据 来 源 所进 行 的废 弃 地类 型 基 础上 ， 按不 同 的划 分标 准进 一 步 划分 废 弃 地 类 型 。 比如， 根据 废弃 地的化 学性质 ， 可分 为 有毒性废 弃地 和无 毒性 废弃地 。根 据废弃 地 的水分状况 ， 可分 为积 水型 废 弃地 、 潮湿型 废 弃 地和干旱型 废弃 地。根据废 弃地 有价组分 含 量， 可分 为 具有 提 炼价 值 的废 弃 地 和 不 具 有 提炼价值 的废弃 地。根据矿 种 不同可划 分 为 煤 矿 废 弃地 、 有 色 金 属 矿 业 废 弃 地 、 宿 金 矿 业 废弃 地 、 贵金属 矿业废弃 地等 总体来说 ， 矿业 废弃地分 布 广． 在 自然 地 理 单元 中， 具有特殊 性 ， 是 自然地 理 叠加 人为 活 动的产物， 在 区域 可持 续发 展 研 究 和 实践 中具有特殊 的重 要 性 。一方 面， 作 为 环境 要 素， 一种环 境 问题 ， 直接影 响和威 胁 区域 经济 和 社会的 可持续 发展 ； 另一 方面 ， 作 为一 种潜 在 的资源 ， 是 区域可持 续发展 的重要 支撑 。 2 矿业废弃地对生态环境 的危害 矿业是破 坏大 自然和 过分 消耗 有限资源 的生态地位最 低的 行业 。伴随 着矿 产资源开 发 的矿业废 弃地 对 环 境的 影 响是 多方 面 的 ． 从 对地 表景观 的破坏 、 对 土地 资源 的 占 用到 对环境的污染和 动植物 生境的 影响 等。 2 ． 1 对地表景观 的改变 尽管露天 开采和地 下开采两 类 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 。 者的共 同 之 处在于 ， 排土场 、 尾矿 场均导致 数倍 于开采 范 围的区域 生 态和 自然景 观 的破 坏 ； 不 同 之 处在于 ， 露 天开采 以剥离挖 损土 地为主 ， 明显 地 改变 了采矿 场 的 地 表景 观 ， 而 地 下 采掘 无 需 剥离表土 。从 这一 点 来 看 ， 露 天 开 采 对 地 表 景观 的破坏 大 于 地 下开 采 ， 能使 采 矿 区 产 生不可逆 的变 化 ， 甚 至 使 高 山变 成 人 工 湖 。 但 若地 下坑道 没有 被 及时 填 充 ， 则 有 发 生地 面沉 陷的危 险。 2 2占用 大量 的 土地 资源 矿产 资源 开发 不可避 免地要 占用大 量的 土地 。一般地 说 ， 露 天 采 矿 所 占用 土 地 面 积 维普资讯 第 5期 宋 书巧 等 矿业 废弃 地及 其 生态 恢 复 与重建 4 5 大 约相 当于采矿 场面积 的 5倍 以上。 据不完 全统 计 ， 全世 界 每 年 排 出的 尾 矿 及废石 在 1 0 0亿 吨 上。 我 国现 有 8 000 000 0多 个 国营矿 山和 1 l万多 个 乡镇 集体矿 山， 堆放 的尾矿 达 4 0亿 吨 以上， 且 每年 以数亿 吨 的速 度增 加_ 5 J 。 尾 矿 、 煤 矸 石 、 粉 煤 灰 和 冶炼 渣 已成为我 国排 放 量 最大 的 工业 固体废 弃物 ， 约 占总量 的 8 00％【 。 据估 算 l 7 】 ， 全 世 界废 弃矿 面 积 约 6 7 0万 h m2 ， 其 中露 天 破 坏 和 抛 荒 地 约 占 一半 。 据 美国矿 务 局 1 9 3 00 ～ 1 9 8 0年 5 1年 间调 查 ． 美 国采矿 占地 2 3万 h m2 ， 平 均 每 年 占 用 土 地 4 5 0 00多 h m2 ， 其 中 已有 4 7％恢 复 了生 态 环 境。7 0年 代以来 ， 复 垦率为 7 0 ％左右 。 据估 计 ， 1 9 9 3年底 我国尾 矿 累积堆 放 直 接破坏和 占用 的土地 达 1 ． 7 ～2 3万 k m2 ， 每 年 2 0 0～3 0 00 k m2的速 度 增 加L 8 ] 。 1 9 5 7 ～ l 9 9 00年 ， 我 国 因 矿 山 占地 而 损 失 的耕 地 ． 占 到全 国总耕地 损失的 4 9 ％ ] 。 2 ． 3产 生 环 境 污 染 矿业废弃 物 中的酸性 、 碱性 、 毒性或 重金 属成分 。 通 过 径 流 和大 气扩 散 会 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 。 目前， 我 国 因 尾矿 造 成 的 直接 污染 面 积 已达 6万余公 顷， 间接污 染土地面 积 6 0余万 公顷 。据 资 料 统 计 ， 中 国 煤 矿 现 有 矸 石 山 l 5 0 0余 座 。堆 积 量 约3 0 亿 吨，占 地 约 58 0Oh m 2 。目前 每年 矸 石产 生 量约 1 ． 5 ～2 ． 0 亿吨 。 占 地 约 3 00 0～4 0 00 h mz 。矸 石 山不 仅 占 用大 量 的土 地 ， 若 不 采 取措 施 一部 分还 会 因 自燃 荇 染大 气 环境 。矸 石 山淋溶 水有 时呈现 较 强酸性 、 碱性 或含 有有毒有 害元素 ， 选址不 好 又不 采取 防渗 措 施将 会 污染 周 围土 壤 、 地 面及地 下水体 ， 产 生环境危 害， 目前 已成 为矿 区的主 要 环 境 问题 之 一 l 1 ⋯。 有色 金 属 矿业 废 弃地 中含有 大 量 地有 毒 有 害重金 属 ， 随地 表径流 和地 下径 流 而流 失 ， 强烈 污 染 了周 围 环 境 。 作者考 察发 现， 刁江 流域 的大 厂 和 车 河 两 大 矿 区， 造 成 下 游 1 6 0多 h 农 田被 污 染 。受污染 最严 重 的金洞村 ， 2 0多 h m2沿 河 农 田被尾砂 掩埋 ， 尾 砂厚 度 达 2 0 c m 以上 ， 良 田变成 了尾 砂库 。被 淹 过 的 土壤 ， 砷 超过 国 家允许 的最大 含量 的 2 8 5 ～2 4 1 9倍 ， 镉 超 过 3 9 ～1 9 ． 0倍 ， 铅 超过 1 5 7～3 5 2倍 ， 锌 超 过 0 ． 9 ～5 00 ． 9倍 。在被淹过 的农 田水稻植 株 中 ， 镉 7 00 5 mg ／ k g ， 铅 1 2 8 ． 0 8 mg ／ k g 。 由矿业 废弃地 而产生 的粉尘污 染及放射 性 元素亦 不容 忽视 。据 调查 ， 香 花 岭 矿癌 症 发 病率 高 达 2 8 ． 9 4 8 ％， 死 亡 率 达 1 9． 9 9 9 ％． 而且还 有 随 时 间增 长 的 趋 势L i s ] 。五 公里 尾 矿 库的粉 尘 已严 重影 响 了附近居 民的身体健 康 及农 业 蔬菜 、 渔 业等 的正常 发展 。 美国 自 1 9 9 8年 开始 要 求 采 矿 业 报告 有 毒 物质 排放 量 ， 因为 其有 毒物 质 排放 量就 位 居全 国各行 业之首 。据 2 00 0 1年 的报 告 ， 1 9 9 8 年 采矿业 排放 的有 毒 物质 3 6亿磅 占美 国 有 毒物质排 放量 7 4亿磅 的 1 ／ 2左右 。 2 4地 面塌 陷 和 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， 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 5 k m ， 建筑受 损 面积 71 00 4 m2 ， 农 田受损 面 积 0 ． 7 k m2 。 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 ， 最大达 里 氏 3 ． 4级 _ 1 。 2 ． 5对 生 物群 落 的破 坏 在野 外可 以经 常观察 到， 勘 矿 、 采矿 引起 的地表 与地下 的扰动可 以对生物 群落造 成很 大的危 害， 且 许多 是不 可 逆 的 。裸露 的矿 业 废弃地继 续加 强 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 。如大厂 、 凡 K I 铅 锌矿 、 云 浮硫铁 矿等 。 刁江 曾是 河 池市 有 名 的鱼 乡， 有 鱼 类 2 0多种 。 但 由于 上游 的大 厂 、 车 河 等 选 矿废 维普资讯 矿 产 保护 与利 用 2 0 0 1正 水的污染 ． 导致 鱼虾 几乎绝迹 。 2 ． 6 其他环境问题 目前 ， 矿业 废弃地 复垦 的 比例还 比较 低 ， 尤其 是 在 我 国 ， 约 占 工 矿 废 弃 土 地 总 量 的 1 0 ％_ 1 。因此 每 年 必 须 为矿 山废 弃 物 引发 的各类事故 支付高 额的经 济赔偿 。摄 突 出的 问题 是尾矿 坝垮坝 事故 。 金堆城 钼业公 司栗西 尾矿库 排洪 隧洞塌 陷， 1 3 6万方 尾 矿 矿 砂和 水 泄漏 ， 使 陕西 、 河 南 两省 1 6个县 市水资 源严重 污 染， 直 接经济 损 失 3 2 0 0万元 [ 1 3 一 。仅 1 9 9 4年 以来， 江西 省 因尾 矿库 坝 堆放 、 维 护不 当等 原 因， 在瑞 昌、 定 南、 于 都、 簿兴 、 寻 乌等 地 的矿 山先 后 发 生 滑坡 、 崩 塌、 泥石 流等 灾 害 ， 直接 经 济损 失 达 3 0 0 0多万 元 。最 严 重 的一 次 是 云 锡 大 谷 都 尾 矿库 溃 坝 事 故， 3 6 8万 吨尾 矿 和泥 浆 向下 游倾 泻 ， 淹埋 万 亩 农 田和 村 庄 ， 伤 亡 近 2 0 0 人 ， 导致 选矿厂停产 3年 之久 _ l 。 作者在 野外考 察 中发现 ． 刁 江流 域 金 洞 村 7 0年 代修 建 的一 座 长 3 0 m， 高 l O m， 库 容 3 00 0m， ，灌 溉 农 田 3 0 h m 左 右 的拦 河 坝 ， 已 被车 河镇 采 选矿 企业 排放 的尾砂 填平 。 更为严重 的是 由尾矿坝垮坝 所带 来的损 失和 负面影 响具 有 长期性 。因垮 坝而分布 于 流域 坡面、 沟谷 之中的尾 砂， 将对 环境 的影 响 由点 扩大为面 ． 加 大 了对 周 围环 境 的影 响 和 治理 的难度 ， 加 大 了水 土流失量 。 3矿 业 废 弃 地植 被 恢 复 与 重 建 方 法 矿业废 弃地 对 环境的危 害和 对 区域 可持 续发 展的影 响 日益 受到 人 们 的重视 ， 其 生 态 恢 复与重建 已为世 界各 国所 普遍 关注 。 对矿业 废弃地 的治理应 特别 注重 长期 效 果和 可持 续 性 ． 趋 向于从 恢 复 生态学 的角 度 出发 ， 对 矿 业 废 弃 地 进 行 综 合 整 治 。T． P Yo u n g L I S ] 认 为 恢 复 生态 学 是建 立 在植 物 科 学基础上的， 且可能会继续下去， 至少在陆地 生态系统 中。植物 包含 了陆地生 态 系统 生物 量 的绝大部 分， 奠定 了营 养金 字塔 的基础 ． 生 态恢 复主要 是植 物 的恢 复， 植物 演替 和 群 落 是恢 复生态 学 的主 要研 究 内容， 生态 重 建 本 身就 是恢 复 生 态 学 研 究 内容 之 一 。笔 者 认 为 ， 生态恢复 和生 态重建是有 差 别的 ， 生态恢 复 e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n 更 注重 于恢 复 到 以 前 的状态． 或 者说 未受 伤 害或 完 美的状态 ； 而 生态重建 e c o l o g i c a l r e c o n s t r u c t i o n 则 更注重 于根据废 弃地 目前 的环 境特 点 ， 人 为地 设 计 一 个 与环 境相适应 的生态 系统 。但 实 际运 作 中 ， 二者 总是 联 系 在一 起 的 。在 生 态恢 复 的 过 程 中， 尤其是 在初始 阶段 ． 为 了加快恢复 的 速 度 ， 有 时不得 不 引进 某些物种 ， 在大 多数 情 况 下 ， 要 完全 地恢 复 到 以前 的状 态是 不 现 实 的 ； 而 在生态重 建 的过程 中， 必须根 据 当地 的 自然与 社 会经 济条 件 ， 建立 与 当地 环 境 相 适 应 的生态 系统 ， 因此 ． 生态重 建 中交 叉着部 分 的生态恢复 过程 。舒 俭 民等 _ 1 认 为， 生态恢 复 最本质 的 目的就是 恢复 系统 的重 要功能 并 达 到 系统 的 自维持状 态。美 国生态 重建学 会 将 生态重 建 恢复 定 义 为 将 人类 所 破 坏 的 生态 系统 恢复成具 生物 多样性和 动态平衡 的本 地 生 态 系统 i n d i g e n o u s e c o s y s t e m ． 其 实 质是将人 为破坏 的 区域环 境恢复 或重建 成 一 个与当地 自然界相 和谐 的生态 系统 。 由此 可 见， 将 生态恢 复 与 生 态重 建分 离 开 米 是完 全 没有必要 的 。 矿 山恢 复生态学是 以生 态演替 的理 论 为 基础 的， 在退化 生 态 系统 中的植 被 恢 复 是恢 复 生态学 的首 要工 作， 因为 所有 的 自然 生 态 系统 的恢复 和 重建 ， 总是 以植被 的恢 复 为 前 提 的 。植被 恢复是重 建任何 生物群 落 的第 一 步 ， 它是 人工 手 段促 进 植 被 在短 期 内得 以 恢 复 。从理论 上来说 ， 只要 不 是 在 极 端 的 条 件 下 ． 没 有人 为 的破坏 ． 经 过 一 定 的 时 间， 植 被 总会按 照 自然 的演替 规 律 而 慢慢 恢 复 的． 但 通常这 个过 程太 漫 长。 在 刁 江流 域 ， 有 些 已经废 弃 了十几年 的尾 矿仍是 寸草不 生。 主 维普资讯 第 5期 宋书 巧 等 矿 业废 弃 地及 其 生 态恢 复 与重 建 要原 因一是 尾矿 中含铁 量 高达 3 0 ％以上 。 铁 被氧 化成 F e 2 03 ， 尾矿库 表 层十分 坚硬 ； 二 是 尾矿 中还 含有其 他重 金属 元 素。在这样 的尾 矿库 ， 不经过 基 质改 良， 植物 是 无法 生长 的。 有报道指 出 ， 在 废 弃 的露 天煤 矿地 上 出现木 本植 物 定 居， 最 快 也 在 5年 之 后 。 在 经过 2 0 -- 3 0年后 ， 这 些 木本植 物 的冠 层盖度 才 达到 l 4 ％～3 5 ％左 右 。对 于 一 些受 重 金 属 污 染 的废弃地 来说 ， 因 为 土壤 具有 极 为恶 劣的 性质 ， 植被 的 自然恢 复 就更 为 困难 。适 合 于 这种环 境 的植 物 物 种未 必能 传 播 到 这 些地 区， 而传播 到这 些地 区 的种 又不 一定适 合这 种环境 。因此 ， 在大 多数情 况下， 自然演 替过 程 是 比较缓 慢 的， 一般 需要 5 O ～ 1 0 0年 的时 间才 能获得 满 意 的植 被 覆 盖， 尤其 是在 矿 业 废 弃地 上[ 1 8 J 。 进行生 态环 境恢 复 与重 建的首要工 作是 鉴定 限制生 态 环 境恢 复 的 因子 和有 毒 物质 ． 并清 除这些不 利 因素， 否 则 ， 恢 复工作要 么无 法开 始． 或 几年之 后仍 以失 败告 终 _ 3 。从 植 物生 长所需 条 件分 析 ， 植 被恢 复 最关 键 的两 个条件 是土壤 条件和 植物种类选 择。 3 ． 1 矿业废弃地基质改 良 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。L i n G a o等 【 认 为 ， 在生 态 环 境 恢复 与 重 建的过 程 中， 研 究用 于 废弃 地基 质 改 良的 复 垦材料 和土地 整理技术 是非常重 要的 。 影 响 植 物 生 长 的 土 壤 条 件 主 要 有 三 种_ l ， 分 别是 物 理 条件 、 某 些 营 养物 质 的缺 乏 和毒性 。因此 ， 基质 改 良的 目的有 三个 一 是 改善 基质 的 结构 等 物理 条 件 ； 二 是 改善 基 质 的营 养状况 三是去 除基质 中的有 毒物质 。 矿业 废 弃 地 的 基 质 改 良可 分 为 两 种 情 况 ， 一是废 弃地 上根 本 没有 土壤 层， 必须 先覆 土 ， 再 改 良， 或 者 是废 弃 地 的 毒性 很 大． 唯 一 可 以选择 的方法 是 在废 弃地 上面 铺 一层 隔离 层 ， 以阻挡有 毒 物 质 通过 毛细 管 的 作 用而 向 上迁 移 ； 二是废 弃地上有 土壤层 ， 可进行 直接 改 良， 或 虽然没有 土壤层 ， 但具备 进行 直接改 良的条件 。不妨把 第一 种情 况 称 为 客土 法 。 将 第二种情 况 称为直接 改 良法 。 3． 1 ． 1客 土 法 客 土法 的关 键是寻找 土源和 确定覆盖 的 厚度 与方式 。为解 决 土源 问题 ， 有 些 国 家 或 企业要 求， 在采 矿 工 程 动 工 之 前 ， 先 把 表 层 3 0 c m 及 亚表层 3 0 6 0 c m 土 壤取 走， 并认 真加以保存 ， 待工 程结 束后 再 把 它 们 放 回原 处。 目前西 欧大多数 国家都要 求凡涉及 露天 开采 的工程都 采 用这 一 技 术， 我 国 海 南 田独 铁矿 ， 云南 昆 阳磷矿 也 进 行 了该 项 工 作 。没 有开展这 项工 作 的矿 山， 考虑 到 土 壤 的地 带 性及工 程费 用， 土 源应 尽 量在 当地 解 决 。在 可能 的情 况下 ， 可 以考虑 利用 城 市 生活 垃 圾 和城市 污泥。覆土 方式和 厚度根据 废弃地 类 型 、 特 点及 生 态恢 复 与重 建 的 目标 而 定。 一 般覆土 5～ l O c m 即 可 。如 果 想 在 覆 盖后 的 废弃地上 种植 农 作物 或果 树 ． 则 覆土 厚 度 应 不小 于 5 0 c m， 如 湖 南水 口山铅 锌矿 ， 在废 弃 的尾矿 上 覆 盖 约 l m 的土 层 ． 然 后再 种植 农 作物和 果树 ， 取得 了很好 的经 济效 益 和社 会 效 益。卞正 富 等 如 以 开 滦矿 区 范矿 为试 验 点 ， 研 究了不 同的 覆 土方 式对 矸 石酸 性 控 制 的影响， 认为通过条 带式 覆土 或全面 覆土 ． 得 到较好 控制 ， 而 穴植覆 土 不能 有效控 制 。 3． 1． 2直 接 改 艮 法 废 弃地类型 不 同 、 废 弃 地 所 处 的 区域 不 同 ， 废弃 地土 壤基质改 良具体 方法亦 不 同 基质 物理条 件 的改 善 矿业 废弃 地 的土 壤结构不 可避 免 地遭 到 破坏 ． 大多 数 变 得 紧 密 。据研 究 ， 当土壤容 重超过 1 ． 8时 ． 就 会限 制植物 根 系 的生 长 _ 1 。基 质 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 。短期 内可以采用犁 地和 施用农 家肥等方 法 ， 但从长远 角度来 看 ， 植被 覆盖才 是解决这 个 问题 的永久性 方法。 维普资讯 矿 产 保 护 与利 用 2 0 0 1主 E 基质营 养状 况 的改 善 用于 改 良废 弃 地 营养状 况 的材 料极 其 广泛 化 肥 、 有机 废 弃 物 、 绿肥 、 固氮植 物都被用 于废弃地 的改 良。 在野 外调查 中作 者发 现 ， 位 于 刁 江流 域 的车 河坑 马选矿 厂尾矿库 内植物 生长状况 良 好， 与 刁江流 域 其它 尾 矿库 寸 草不 生 的 状况 形 成强烈 对 比。而该 选 厂并未进行任何 专 门 的废弃地 复垦工 作， 唯一不 同是。 民工 的工棚 沿尾矿库 而建 ， 生 活污 水和 生 活垃 圾 直接 排 放到 尾砂 库 中 。在 生 活 污 水 直 接 排 放 的地 方 。 植 物生长 茂密 。共 有五种 植物 。 分别是假 俭草 、 节节 草、 五节 芒 、 荩 草 和类 芦 。说 明利 用生活 污水和 生活垃圾进 行尾矿库 改 良是’ 种很好 的方法 。 种植 固氮植 物是经济 效益 与生 态效益俱 佳的 土壤 基 质改 良方 法 。据 研 究， 固氮 植物 每年 每公 顷可 阻 固氮 s O ～ 1 5 0 k g l J 。 固氮 植物 可 是 豆 科的 ， 也 可以 是 非豆 科 的。 我 国有 4 4种非 豆 科 固氮 树 种， 包 括胡 颓 子、 沙 棘属 、 赤 杨属 、 杨梅属 、 马桑属 、 术麻 黄属 等。 基质 中有 毒 物 质 的 清 除 Ge mme ] _ 2 曾 指出， 废弃地如果存在不利的 p H条件、 盐浓 度或 者高浓度 毒性 的重 金属离子 。 那 么， 即使 对废弃 物添 加 各 种 主 要 养 分 N、 P 、 K 也 不 能促 进植物 生长。废 弃地 中可能含有 多种 有 毒物 质， 关键 是 找 出影 响 植 被恢 复 的限 制 因 素 ， 并根据 限制 因 素 进 行基 质改 良 若 基 质 中 p H 值 太低 的话 ， 可 加 入 适量 石 灰进 行 中 和 。废弃 地 中的 重 金 属 往 往 能 阻 止 植 物 生 长 。 束 文圣等 【 2 2 】 认为 ， 尾矿 的重 金属毒 性 ， 尤 其是 有 效 态 z n和 C d的毒 性是 铅 锌 尾 矿 影 响植物定居 的限制 因子 。治理此类废 弃地可 采用两种方法， 一是在废弃地上覆盖一 层隔 离物 质 ， 以阻隔 重金属 向上迁移 ， 可以是 压实 的粘土或 高密 度 的聚 乙烯膜 。 也 可 以是 厚 度 在 1 ． 0 ～1 ． 5 m 的粗 石砾 层 ； 二 是在 此类废 弃 地 中种 植耐重 金属 污染 的植物 。 3 ． 2植 物 种 类 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 。选 择 原 则 1 生长 快适 应性 强 、 抗逆 陛好 ； 2 优 先 选择 固氯树 种 ； 3 尽量 选择 当地优 良的 乡土树 种 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 。作者 认 为 ， 那 些 在 矿 业 废 弃地上 自然定 居 的植 物 ， 能 适 应废 弃 地 上 的 极端条 件． 应 该作为优 先考虑 的植物 。 根据 很多 学 者 的 研 究， 已有将 近 2 0 0种 植物在 不同类 型 的尾 矿 库 上 自然 定 居 生 长。 王宏镔等 【 对 云南 会 泽铅 锌 矿 矿 渣 废 弃 地 的研究表 明 。 禾 本科 与茄 科 植物 对 铅 锌 矿 渣 这种恶 劣生境 具较 强 的 忍 耐能 力 ， 许 多 一 年 生和两年 生植 物 如 白茅 、 辣 蓼 、 白草 、 铁 线 草 等可 以 作为 先 锋 植 物 选 用 。据 作 者 野 外 调 查 ， 节节草 、 五节 芒 、 狩牙根 、 土荆芥 、 菅草 、 假 俭草 、 白茅 、 类 芦 等能 在 As 、 S b 、 Z n 、 C A 等 复 台污染 的土 层 中生 长 良好 ， 可 作 为 刁江 流 域 矿业废 弃地植被 恢复的先 锋植物 。 3 ． 3 微生物的应 用 微 生物 在增 加 植物 的营 养 吸 收 、 改 进 土 壤结 构、 减少重 金 属毒 害及 对 不 良环境 的抵 抗等方 面具 有 不可 低 估的 作用 ， 在 植被 恢 复 与重建中的作 用受到越 来越 多的重视 。 3 ． 4植 被重 建 方 法 在选 定了植物种类 并进 行了废 弃地 基 质 改 良的情况 下 ， 如何 才 能既 节约 费用 又 达到 恢复 与重建 生态 环境 的 目的呢 我 们 认 为 ， 有两种方 式可 选择 ， 一是 在 废弃 地 上 普 遍 种植植物 。 无 疑在经费 充足 的情 况下 ， 这是 一 种快 速恢 复植 被的 良好方 法 。 但问题是 。 需要 较多 的人工 和 费 用 ； 二 是将 废 弃地 划 分 成 若 干个 小块 。 相 问地 种 植 植物 ， 当然 ． 小 块 的台 理面积 有待 于继 续 的研 究 ， 这 样的 做法 节约 了人工 和经 费， 且 为植 物 的 自然恢 复提 供 了 空间。 由于 每个 留空的小块 都被周 围的植 被 维普资讯 第 5期 宋 书巧 等 矿 业废 弃地 及 其 生态恢 复 与 重建 4 9 所包 围 ． 因此在植 被没 有恢 复之前 ． 其对环 境 的不 良影 响是 比较小 的 4矿 业 废 弃 地 生态 系统 恢 复 与 重建 植被 的恢 复与重 建是矿业废 弃地生 态系 统恢 复与 重建 中非 常 重要 的 环节 ， 随 着植 被 的恢 复， 系统 内 的动物 和微 生物 也将 越 来越 丰富， 最 终可形成 自维持 的生态 系统 ． 并逐渐 有某 些动物和 微 生物 品种 的引入。 生态 系统的恢 复与重建强 调的是 系统 内 部各 个成分 之 间协 调 共 生、 持续 生 存和 想对 稳定的关 系 。生态 系统恢 复与 重建是 一项综 合性 很强 的工 作 ， 要 求跳 出废 弃地 的狭 隘范 围 ， 站在 区域 小 流 域 的 高度 思考其 生 态系 统的恢 复及其 可持续发 展 问题 。在对废 弃地 的土壤 和植物 恢 复 与 重建 的同 时， 应 以小 流 域为单 元对 区域进 行 综合 整 治 ． 实 现 区域 生 态环 境 的 良性 循 环。根 据 这 一 思路 ． 在研 究 大厂 、 车河矿 业废 弃地 及 其 生 态恢 复 与重 建 时， 作 者正在 尝试 从其 所在 的 刁江 流 域开 展 调查 研 究工作 ， 根据 区域可持 续发 展 战略， 设 计废 弃地 生态系统类 型 、 恢复 与重 建的模式 。 参考 文献 [ 1 ]