我国废弃矿山生态修复研究【生态修复】.docx

引言建国以来，经历了七十多年的工农业生产和现代化进程，我国已崛起为世界第二大经济体。这期间，国民经济建设对矿产资源的需求十分旺盛，矿产资源开发利用在国民经济建设中的基础地位和作用不断提升。然而，大规模、高强度的矿产资源开发活动，在为国家能源安全、经济发展做出重大贡献的同时，也付出了巨大的生态环境代价。长期以来重开发、轻保护的不合理矿产资源开采利用方式产生了大量废弃矿山，遗留了大量矿山生态环境问题。近年来，我国矿山生态修复工作越来越得到重视，特别是党的十八大以来，国家将生态文明建设提升到前所未有的高度，废弃矿山生态修复成为我国生态文明建设的重要任务。但由于历史遗留废弃矿山数量众多，加之生态问题复杂、影响严重、治理资金投入不足等问题，生态修复工作困难重重，任务繁重，矿区生态安全形势依然严峻。为了加快解决历史遗留的废弃矿山问题，自2000年以来，中国地质调查局先后开展了两轮全国矿山环境摸底调查，基本摸清了我国废弃矿山状况，为下一步开展废弃矿山生态修复奠定了基础。关于矿山生态保护修复理论和技术方法研究一直是国内外专家学者的热门研究方向，据付战勇等，90年代以来关于生态保护与生态修复研究的论文数量随时间成显著增长趋势，国外生态修复理论研究主要包括群落演替、生态系统稳定性、群落构建和生态位等，生态修复技术研究主要包括土壤修复、植物修复、景观修复、再野生化等。国内学者在生态修复也开展了一系列研究，傅伯杰等开展了我国生态区划研究，提出了生态环境胁迫理论与评价指标体系等；白中科等提出了地貌重塑、土壤重构、植被重建、景观重现的矿山生态修复模式。综合国内外研究方向和进展表明：国内外关于矿山生态修复的研究工作还不够系统和全面,某些理论还不够完善,一些技术实用性不强。基于全国矿山地质环境摸底调查数据，在认真学习领会习近平生态文明思想基础上，秉持山水林田湖草是生命共同体的理念，提出了我国废弃矿山生态修复技术思路和对策措施，强调了开展矿山生态修复应充分考虑生态系统的完整性、结构和功能，因地制宜，分区修复，分类施策的观点。1我国废弃矿山生态修复概况1.1 废弃矿山类型及分布根据中国地质调查局以市、县为单元的全国矿山地质环境调查数据统计，截至2018年，我国共有各类废弃矿山约99000座，按矿产类型分，非金属矿山约75000座，金属矿山11700座，能源矿山12300座。按生产规模分，大型废弃矿山共有2000座，中型废弃矿山共有4200座，小型废弃矿山共有92800座。按开采方式分，露天开采的废弃矿山共有80600座，井工开采的废弃矿山共有16400座，其他混合开采的废弃矿山2000座。全国废弃矿山空间分布极不均匀，有的区域密集，有的区域稀疏，整体呈现出大中型矿少、小型矿多，建材等非金属矿多、能源和金属矿少，东部多西部少的趋势。1.2 废弃矿山生态问题受矿山类型、规模、开采方式，以及矿区地质环境条件等因素的影响，我国废弃矿山的生态环境问题具有类型多样、成因复杂、数量众多、分布广泛、危害严重等特点。废弃矿山的主要生态环境问题有矿山地质灾害、矿区土地资源毁损、区域地下水系统破坏和矿区水土环境污染等。矿山地质灾害主要包括地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡和泥石流等。其中，矿区地面塌陷是主要的生态环境问题，尤以煤炭废弃矿山的地面塌陷最为严重。截止2018年，全国废弃矿山共发生地面塌陷灾害约1.2x18处，存在崩滑流地质灾害隐患数量约2.5x18处。从危害程度看，矿区地面塌陷影响范围大、危害重,对矿区周边人民生活和工农业生产造成巨大影响；全国废弃矿山固体废弃物累计积存量约4.96x10。t,累计毁损土地面积超过6.31Ohm2,其中以非金属类废弃矿山毁损土地最多。废弃矿山毁损的土地资源主要集中在我国西北、东北以及华北地区，西南地区也分布较多，总体上呈现出北多南少的特点。废弃矿山对土地资源的毁损，不仅加剧矿区土地资源短缺矛盾，还导致土地经济和生态效益严重下降；采矿过程中强制性疏干排水以及采空区上部塌陷开裂使上覆地下水漏失，严重影响和破坏了区域地下水系统，导致地下水位下降、泉流量减少甚至干枯，造成矿区及周边区域地下水资源破坏、地表植被枯死等一系列生态环境问题。特别是平原盆地区的废弃煤炭矿区，历史时期的采矿活动造成的含水层破坏和地下水补、径、排条件的改变，地下水位下降十分严重，严重破坏了地下水系统循环,加剧了区域水资源短缺的矛盾，影响了当地居民的生产生活用水；矿产资源开发过程中产生的各种固体废渣、废水，含有大量重金属和有毒有害元素，有的未经达标处理，不合理堆积、排放，通过雨水淋溶和风扬作用扩散传播到矿区周边的土壤和水体中，对矿区及其下游的水土造成严重污染。某些有毒物质不宜降解，在生态系统生物链中不断累积，最终会引起十分严重的生态环境问题，尤以金属废弃矿山酸性废水造成的水土污染最为严重。1.3 矿山生态修复进展与存在问题自2000年以来，中央财政投入矿山地质环境治理专项资金，重点针对废弃无主矿山、矿产资源枯竭型城市、矿产资源集中连片开采区开展矿山环境治理和生态修复工作。截止2015年，累计投入资金约318亿元，完成矿山环境治理与生态修复面积约2.01Ohrv,治理矿山崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害4916处,治理修复矿山数量1773个，38个资源枯竭城市的矿山环境得到初步治理，33片矿产集中开采区域生态环境得到修复和改善。然而，我国废弃矿山数量众多，问题复杂，受投入资金和治理修复理论限制,以往的治理修复工作对于废弃矿山的生态环境改善发挥了一定的作用，但区域性的总体效果仍不明显。究其原因包括四个方面：一是矿山环境治理与生态修复工作缺乏区域生态系统完整性考虑，管山的治山、管水的治水、管林的护林、管田的治田，各自为战，不能形成生态修复合奏；二是治理修复之前对矿区的生态系统类型构成和特征、主要生态环境问题的底数不清，生态修复的针对性不强；三是治理修复的重点区域和解决的关键问题不突出，对于采矿活动影响国家生态安全格局的区域和工程实施能否系统解决区域性生态问题等缺少总体考虑和顶层设计；四是废弃矿山治理和生态修复的技术方法和理念还有待提高。2我国废弃矿山生态修复的几个关键问题2.1 废弃矿山生态修复影响因素基于我国废弃矿山生态问题的多样性、复杂性、多因性和地域性特征，废弃矿山生态修复要综合考虑区域自然地理气候条件、生态系统稳定性以及废弃矿山类型特征等多种因素。区域的自然地理、气候条件决定着生态修复的快慢。区域的降雨量与积温等水热温湿条件、地球化学元素循环等化学条件、物质能量循环等物理条件以及海拔、地形地貌、坡度等自然地理条件决定着矿山生态修复期限。受废弃矿山影响的区域具有充沛的降雨量、适宜动植物生长的温度、充足的化学营养元素、顺畅的物质能量循环以及中低海拔、坡度平缓的地形地貌等，能够加快生态系统修复，缩短修复期限；反之区域生态系统修复缓慢，修复期限延长。区域生态系统的结构及其稳定性决定着生态修复方式。原有生态系统结构与功能稳定性良好的矿区，一般拥有较高的生态阈值。一方面，在受到采矿活动作用下，仍能保持自身结构与功能的完整性，系统不会产生突变，表现出很强的抗压性；另一方面，在外部影响消除后，生态系统能够自我调整和自然修复，又表现出很强的自我修复性。我国东部部分地势平坦的平原丘陵地区，拥有良好的自然本底禀赋，土壤肥沃、含水率高，地表植被良好，生物种群结构健康，原生生态系统稳定性好，在适度的矿产开发活动下，系统仍能保持自身结构与功能的稳定性和完整性,并在扰动消除后一段时间内通过自然修复和人工干预能够达到扰动前状态；而对于生态脆弱敏感区域，如西南岩溶石漠化和黄土高原水土流失区，生态系统稳定性较差，这些区域的废弃矿山在没有人工干预条件下很难恢复到之前状态，因此，这类区域的废弃矿山生态修复应当以工程措施为主，人工修复与自然修复相结合。废弃矿山类型特征决定着生态修复的难易。废弃矿山的类型、规模、开采方式和产生问题的理化性质决定着矿山生态修复的难易。能源和非金属矿山开发对区域生态环境造成的破坏多以物理破坏为主，如地面塌陷、山体破碎和土地损毁等，生态修复相对容易；金属矿山开发对区域的影响多以化学破坏为主，如水土环境污染等，生态修复难度大。大型矿山比小型矿山产生更大的扰动破坏效应，大型矿山对区域生态的残留影响也更大，进行生态修复更难；露天矿山对于地表影响更大，井工矿山的采空区塌陷、含水层破坏更为严重，露天矿山的生态修复更容易，井工矿山的生态修复更难。2.2 废弃矿山生态修复理念废弃矿山生态修复应着眼于整个生态系统，充分考虑各生态要素相互依存、相互影响、相互制约等特点，坚持山水林田湖草是一个生命共同体理念，将所在区域受损生态系统作为一个有机整体，统筹山水林田湖草各生态要素进行系统修复，整体设计，统筹推进，分步修复受损生态功能。根据矿山所在区域的生态功能区划与生态系统特征，综合考虑矿区自然气候条件、矿山环境问题及其危害等，统筹兼顾各类场地的地形地貌特征，分析矿山生态修复的适宜性。依据生态功能重要性、区域经济发展水平以及修复紧迫程度，准确把握好自然修复与人工修复之间的关系，合理选择废弃矿山修复方式。按照尊重自然、顺从自然原则，在无修复紧迫性的前提下，优先选择自然修复；对于迫切需要进行生态修复的区域，优先考虑影响人类生命财产安全的矿山生态问题，在消除地质灾害隐患、保障人民群众生命财产不受威胁的基础上，根据区域特征修复原有受损生态服务功能，兼顾地貌、重建植被，营造景观，满足人民群众对美好生态环境的向往。2.3 废弃矿生态修复模式遵循生态效益、经济效益、社会效益相统一的原则，在综合分析区域土壤、气候、地貌、生物等多种自然因素和社会经济发展水平、种植习惯等社会因素的基础上，评估废弃矿山土地自然、经济属性，结合周边土地利用类型以及废弃矿山生态修复方式，评估废弃矿山正负环境效应及其复垦潜力，确定其作为耕地、园地、林地、牧草地等不同用途用地的适宜程度，依据区域空间发展规划，合理制定废弃矿山生态修复模式。（1）农业用地模式：主要在平原区，对于位置偏僻的煤炭和建材型非金属废弃矿山，满足矿区开采前主体为农业土地利用类型，开采后水土污染较轻、土壤质量下降较小、土壤肥力无明显损失且水资源较为丰富等条件，可采取土地平整措施，挖深垫浅、划方整平,将其整理成为农业用地，耕种当地优势农作物，恢复土地的生产能力。特别在黄淮海及东北华北平原高潜水位稳沉采煤塌陷区，适宜开展农林渔复合型废弃矿山生态修复，在积水较少或无积水塌陷区利用煤肝石充填塌陷坑造地发展农业种植;在浅层积水塌陷区挖塘造地发展水产养殖；在土壤质量较差或废石渣、尾矿库区域覆土开展人工林种植。（2）建设用地模式：位于城镇或城乡结合部附近的废弃矿山，满足露天开采、地面较平整、地表坡度较平缓或者井工开采、采空区已回填、轻微塌陷区已达稳沉状态等条件，可采取相应工程措施，进行地基稳定处理，消除崩滑流等地质灾害隐患后用作建设用地。将矿山环境治理与土地开发利用相结合，将其建设成商业住房、工业开发区等，缓解城市用地紧张问题，促进城市转型发展。（3）生态景观模式：在城镇附近、自然生态景观良好或拥有悠久矿业开发历史和丰富矿业文化底蕴的矿业园区，可以通过创建生态景观公园、矿山主题公园等方式，以特色休闲旅游为主导，将自然景观资源与矿山文化资源相结合，提升城市生态品质，打造城市旅游品牌。特别在我国若干座资源枯竭型煤城，利用废弃采矿园区建设矿山公园或利用积水采煤塌陷区建设生态景观公园，一方面满足了人民群众对于美好生态环境的需求，另一方面弘扬了矿业文化，促进了矿山经济转型，推动了矿山经济的可持续发展。（4）自然封育模式：对位于人迹罕至的偏僻地域或生态脆弱敏感区的废弃矿山，不宜大面积开展人工整治修复工程或将矿区平整复垦为农业用地、建设用地。应以自然修复为主,主要采取封育手段，限制人类活动对于矿区生态环境影响，自然恢复矿区原有生态系统结构与功能。3废弃矿山生态修复分区我