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矿山开采诱发严重的社会问题

采矿资源是农业生产的物质基础。随着人类的兴衰和社会的发展，采矿业的数量迅速增加。矿山开采是目前最大规模改变土地利用方式和损坏陆地生态系统的有组织的人类活动。我国93%以上的一次能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料以矿产品为原料。我国现有国营大中型矿山企业8000多个,小型矿山23万个,数目众多、规模巨大的矿山开采对土地和生态环境造成了严重破坏。矿山废弃地是指采矿剥离土、废矿坑、尾矿、矸石和洗矿废水沉淀物等占用的土地,采矿作业面、机械设施、矿山辅助建筑物和矿山道路等在运营结束后也成为矿山废弃地。采矿业中各类型占地的比例如下:采矿本身用地占59%,排土场20%,尾矿13%,废石堆占5%,塌陷区占3%。据报道,截至2005年底,全国采矿活动破坏的土地面积已经高达400万hm2,其中破坏森林面积106万hm2,破坏草原面积263万hm2。20世纪80年代以来,我国矿山治理工作取得较大进展,废弃地复垦系数从5%提高到了当前的12%;但这一数值远低于发达国家,同时仍以每年3.3万~4.7万hm2的速度增加。

矿区表土常被清除或流失,采矿后遗留的土壤通常是心土或矿渣,大型设备碾压后土壤板结严重,物理结构不良,持水保温能力差,氮、磷、钾和有机质等含量只有原表土层的20%~30%。矿区土壤pH值较低,重金属离子溶解性增加,降雨溢流进一步污染周边土壤。重金属进入食物链后对人体健康造成严重的直接危害。重金属污染已成为全球环境的严重问题。矿山开采造成地形地貌的破坏与景观破碎化,改变原有的局地水循环过程,破坏地表径流的下渗过程和地下水的流向。采矿活动导致生物栖息环境消失和物种多样性的降低。矿区地表植被的破坏和水系的紊乱极易诱发泥石流、山洪暴发、沙尘暴与荒漠化等次生环境灾害。矿山开采不仅破坏和占用大量土地资源,而且对生态环境造成持久而严重的负面影响,直接危害人体健康和采矿业的可持续发展。几乎在所有情况下,开采活动都超过了生态系统的恢复力承受限值,依靠矿山废弃地自身演替的恢复需要耗时100~1000a;因此人工干预的矿山废弃地土地复垦和生态重建就成为十分必要的环境保护手段。目前,矿业废弃地复垦与生态恢复已成为世界各国共同关注的课题和跨学科的研究热点,日益受到人们的广泛重视。

1采矿区的土壤恢复与生态恢复

1.1可供利用的原则

生态恢复是指生态系统结构及其原先功能的再现。土地复垦是生态恢复的核心内容,我国将土地复垦定义为:生产建设活动和自然灾害损毁的土地,采取整治措施,使其达到可供利用状态的活动。生态恢复(restoration)是一个概括性的术语,包含修复(rehabilitation)、复绿(revegetation)、复垦(reclamation)、重建(reconstruction)等含义。生态重建则是指在不可能或不需要再现生态系统原貌的情况下营造新的生态系统。生态重建并不意味完全恢复原有生态系统,其关键是恢复生态系统必要的结构和功能,使之实现自我维持。

1.2矿山生态恢复技术

生态演替理论是指导矿山废弃地土地复垦和生态恢复的基础理论,即引入到矿山植被恢复过程的先锋植物经过一系列演替阶段,最终达到顶级群落,其核心原理是整体性原理、结构稳定与功能协调原理、自生原理与循环再生原理。自然演替是一个缓慢的过程,最少也需要50~100a才能在矿山废弃地上恢复植被;如果废弃地完全没有表土,则恢复时间可能要超过1000a。矿山生态恢复过程一般由人工设计,采用人为措施,可使演替的时间大大缩短。生态恢复的目标是一个结构复杂的多层次系统,能够实现多样的功能。具体恢复过程还会应用以下原理:生态位原理、限制因子原理、热力学定律、植物入侵原理、生物多样性理论、生态适应性理论、种群密度制约及分布控制原理、生物与环境的协同进化原理、生态等。矿山废弃地生态恢复应当以生态学理论为基础,结合矿山边坡稳固技术、工程绿化技术、土壤改良技术恢复严重受损的生态环境,实现矿山废弃地的生态复垦与可持续利用。矿山废弃地土地复垦应当持有生态学视角,以植被复原与生物多样性保护为目标,选用适宜的方案改良土壤,利用生物工程恢复生态格局,控制重金属的迁徙,利用煤炭垃圾或粉煤灰回填或促进植物生长,在生态复垦中更强调景观美化、可持续发展、人与自然的和谐等问题。

220土地复垦与生态恢复

近1个世纪以来,全世界废弃矿区面积约670万hm2,其中露天采矿破坏和抛荒地约占50%。发达国家对矿区废弃地的治理可追溯至19世纪末期。早在20世纪20年代,国外煤矿开采就开始致力于矿区土地复垦和生态恢复方面的研究,最早开始矿区废弃地土地复垦和生态恢复的是德国和美国;但是矿山废弃地土地复垦和生态恢复成为环境科学研究的热点领域也不过40a左右,其中历史较久、规模较