场地土壤研究：矿山废弃地生态修复技术措施

查看全部 · 发表于 2021-4-6 16:13:26

1导言

社会发展离不开资源的综合利用，矿产资源是科技、经济发展的重要组成部分。随着金属矿产资源需求量逐渐增大，使得金属矿山开发力度加大，致使矿山生态环境遭到不同程度的破坏，如金属矿山开发引起的地质灾害、水土污染等。如果不加以人为的治理和干扰，那么最终将会导致采矿区生态失衡，资源枯竭，对当地的经济发展和农业建设都会带来严重的影响，甚至有可能会引发大的地质灾害，威胁当地居民的生命和财产安全。因此我们有必要研究矿山土地复垦技术，实现矿区生态重建。

2矿山开采对生态环境的影响

2.1矿山开采对土壤和植被的影响

矿山开采有两种方式，露天开采和井下开采。矿山开采不仅要建设工业场地、采矿场，还有表土场、废石堆场等设施建设。矿山工程建设包括将这些场地的土壤和植被移除。表土层剥离时原有的矿区地貌、土壤和植被将被破坏，土地利用类型将被改变，丧失土地原有功能。表土场、废石堆场等设施建设将占用土地，同时还要铲除或压占原有地表植被，减少矿山植被覆盖面积。

露天采场在矿山运营期不断采掘和扩大，对地表生态环境造成持续的扰动影响。随着露天开采的进行，堆存的岩石越来越多，废石堆场占地范围也会随之增大。井下开采可能产生采空区塌陷，破坏岩体原有的平衡状况，地表土壤、植被等也受到破坏。矿区土壤污染和退化、废渣排放、植被减少等因素影响动植物的生存，造成生物多样性的降低，对矿区景观生态格局产生严重破坏。

2.2矿山开采对地表水环境的影响

矿山废水主要来自矿山开采、冶炼和洗矿。采矿过程中产生尾矿、采矿废石以及矿坑排水。矿床开采将矿物暴露在地表，致使矿物的物理和化学性质发生变化，加大了释放至矿山生态环境中的金属污染物。暴露在地表中的采矿废石和尾矿含有硫化物，氧化形成酸性物质，致使矿坑排水变为酸性，重金属污染物在酸性水中的释放能力较自然风化的释放能力要强得多。尾矿、采矿废石伴随着雨水的淋滤和溶解，矿物的可溶成分释放在废水中。矿石冶炼产生电解吸收液、冷凝液、冲渣水、烟气净化废水等。电解吸收液、冷凝液酸性较强，含炉渣微粒的冲渣水温度较高、重金属污染物含量高。

烟气净化废水中带有悬浮物。冶炼过程中产生的废水都含有重金属污染物。选矿过程中产生尾矿水，矿石与选矿用水量的比例为1:5-10，尾矿水水质随选矿种类的不同而又差异，主要含有石灰、硫酸钠、硫酸铜、硫酸等无机药剂，松根油、黄药、黑药等有机药剂以及砷、镉、锌、铅等重金属离子。未经处理而排放的尾矿水对环境产生严重污染，危害水体、动植物及人体健康。尾矿水中含有无机和有机药剂，以及尾矿、采矿废石伴随着雨水的淋滤和溶解，矿物的可溶成分释放在废水中,造成水体污染。

3矿山土地复垦与生态恢复治理的重要性及原则

矿山土地复垦及生态恢复治理是长期的治理过程，不同地域的矿山所处的更大的生态环境存在较大差异，导致矿山生态环境的自我恢复能力差异较大，如气候温暖环境和高寒缺氧环境下矿山生态环境的自我恢复能力。因此，人工干预矿山土地复垦和生态环境恢复治理是十分有必要的。

矿山土地复垦及生态环境恢复治理应遵循以下几个原则：一是长期性发展为原则，即在复垦和恢复过程中要着眼长期发展，确保人为干预措施撤离后生态环境是平稳演变的；二是因地制宜原则，不同区域的矿山生态环境的自我恢复能力存在较大的差异，在气候温暖、适合植被生长的区域内，矿山植被等在较短的时间内可恢复，人工干预量少；而高寒缺氧环境的矿山生态环境的自我修复能力差，需要长期的人工干预才可恢复治理；三是废渣等的充分利用，采矿活动产生大量的废渣，堆积在矿山地表，如何加强废弃物的利用率是当前探讨的另一热点。

4 矿山废弃地生态修复技术措施

4.1重塑地貌

在进行矿山开采的过程，会破坏原有的地形和地貌，我们的生态重建工作最基础和根本的就是要重塑矿区地貌。对于开矿留下的矿坑，更易发生地面沉陷和滑坡等的地质灾害，我们要利用岩土力学和地貌学的相关专业知识，研究原有地貌的结构和成分，在进行矿坑填埋的过程中尽可能的按照原有的地貌层级结构进行颗粒物的补充和还原，从而提高地质结构的稳定性。

4.2采用“边采矿、边复垦”工艺技术

矿山开采严重破坏生态环境，矿区生态系统的恢复仅靠生态系统的自然演变是很难实现的。因此，必须通过人工方法，采取生态恢复、土地复垦措施，生态系统才能达到新的平衡状态、实现新的良性循环。矿山开采企业要把采矿和复垦作为采矿工艺的重要组成部分，实行生态恢复和土地复垦，采取边剥离边恢复边采矿边复垦的措施，矿山开采时及时复垦被扰动的土地，第二年进行植被绿化和恢复，把采矿对生态环境的影响减少到最低程度。

矿山开采企业按开采计划分期采剥，地表不会一次被全部扰动，一边剥离地表，一边土地复垦，在扰动地表的同时进行覆土造地和林草恢复。采取“剥离—采矿—复垦”一体化工艺，地表被扰动后在当年进入生态恢复期，地表裸露的周期大大缩短，生态环境影响的时间减少。露天开采利用废矿垦作为废石堆场，采矿终了进行土地复垦和生态恢复，减少生态破坏。地下采矿终了后，同样要对采场进行生态恢复。对井口区和工业场地全面覆土，开展植被恢复工作。严格表土场土地复垦措施，可直接在表土场堆土表面散播草籽进行绿化，避免表土流失。

4.3生态恢复治理方法。

生态环境恢复治理的着眼点是矿山土地复垦问题，这是由于生态环境是岩石圈、大气圈、水系等的统一体，而直接载体是矿山土地地表。因此，提高矿山生态环境恢复能力的基础是矿山土壤及水系的治理过程中，使得矿山土壤更适合于植被的生长环境，常见的治理方法有物理修复、化学修复和生物修复。

(1)物理修复方法。若矿山土壤及水系未发生明显的重金属污染或者极轻微的污染，矿石废渣中的金属元素含量与区域土地相应元素含量基本相当时，可采用物理修复方式，对整平和回填后的土地进行翻松处理，将浅表轻微污染的土壤进行分散，即间接提高土壤的自我净化能力，再结合不同植物对金属元素的吸附能力等差异，有选择性的种植相应的植被，使得矿山土壤在短期内恢复。

(2)化学修复方法。化学修复方法主要针对矿山土壤和水系污染较为严重，土壤或水系中国含有较多的重金属、有害物质等，此时采用化学试剂的方式将土壤中的硫化物、过氧化物等转换成无害物质，并借助化学反应降低土壤或水系中的重金属离子，可有效的防治地表污染加剧。此外，对于土壤酸化问题，可在土壤中加入碱性炉渣等改善土壤酸碱度，再进行土壤增肥处理，恢复矿山土壤肥力。

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