黑龙江省典型矿区生态恢复现状与策略*

郭树平

（黑龙江省林业科学研究所，哈尔滨150081）

黑龙江省典型矿区生态恢复现状与策略*

郭树平

（黑龙江省林业科学研究所，哈尔滨150081）

黑龙江省矿产资源非常丰富，矿种数占全国的56.12%。典型的矿山包括石墨矿、砂金矿和煤矿，其石墨资源储量占全国第一位，黄金占第二位，煤炭也具备相当的优势。由于开采时间长、中小型矿山占99%以上，尾矿和固体排放物对环境污染非常严重。为此，在对石墨、砂金、煤炭矿山开采、环境污染、生态恢复现状分析的基础上，提出了黑龙江省典型矿区尾矿和固体废弃物堆放地植物恢复策略。

黑龙江省；矿区；生态恢复；策略

1 黑龙江省主要矿类资源及开发现状

1.1 矿类资源

黑龙江省处于内蒙——兴安和濒太平洋区域成矿构造复合部位，矿产资源非常丰富。全省共发现各类矿种133种，占全国的56.12%。全省已查明资源储量的矿产有82种，占全国的36.28%[1]。矿产资源储量在全国排序第一位的有石油、石墨（晶质），居第二位的有金矿[2]，煤炭资源储量也具备相当的优势。全省已探明的828处矿产地中，大型89处，占全省矿产地数的10.75%；中型203处，占24.52%；小型536处，占64.73%[3]。

黑龙江省重要矿产分布相对集中。石油和天然气主要集中分布在松辽盆地的大庆油田；92%的煤炭资源储量主要分布在东部的鸡西、鹤岗、双鸭山、七台河、宝清——集贤等煤田；有色金属和黑色金属矿产主要分布在黑河市、伊春市、佳木斯市、绥化市、哈尔滨市等地；岩金矿主要产于伊春市、黑河市、大兴安岭地区、双鸭山市、七台河市、牡丹江市等地；砂金矿主要产于黑龙江流域，包括大兴安岭地区、黑河市、伊春市等地；石墨、水泥用大理岩、硅线石等非金属矿产主要分布在该省的东部和中部地区[3]。

1.2 开发现状

黑龙江省共有各类矿山开采企业（除石油、天然气外）4 575家，开发利用的矿种有煤、铁、铜、铅、锌、钼、金、石墨、水泥用大理岩等59种。大型矿山104个、中型矿山188个，大中型矿山占矿山总数的6.4%；小型矿山2 308个、小矿1 975个，占矿山总数的93.6%[3]。2002年全省矿山工业总产值766.84亿元，占全省的31%，其中石油占全省矿业总产值的90.48%、煤炭占7.56%、贵金属占0.25%、有色金属占0.15%、黑色金属占0.02%、建材等非金属占1.40%、水汽矿产占0.05%[6]。

2 黑龙江省矿区环境污染现状与特点

2.1 污染现状

我国现有8000多个国营矿山和11万多个乡镇集体矿山，堆存的尾矿量近50亿t[4]。我国黑色金属矿山每年排出的废石尾矿约6.2亿t、有色金属1.15亿t、煤矸石1.3亿t[5]。尾矿及废石主要污染包括硫化物氧化后释放出的SO2、H2S、CO2、NO等有毒气体，溶于水的化合物以及重金属通过地下水造成的污染，有害成分通过风化、雨淋、径流对土壤的污染，因碎石移动与泥石流对土地和景观造成的危害。尾矿及废石的堆积严重破坏了土地资源、生态环境和自然景观。

黑龙江省矿山固体废弃物主要为尾矿、废石、煤矸石和粉煤灰，共有堆放点2512个，年排放量6 698.81万t、累计积存量47 426.51万t。按照矿山类别，能源矿山固体废弃物年排放量占矿山排放总量的68.55%、贵金属占29.42%、黑色金属占0.06%、建材和非金属占1.86%[6]。按照矿山固体废弃物类别，尾矿累计积存量7 092.13万t、废石18 502万t、煤矸石21 830.74万t、粉煤灰0.53万t，其他1.11万t[6]。

黑龙江省矿山固体废弃物占用土地总面积达59 120.94 hm2。从矿山用途方面分析，尾矿库占用土地353.5 hm2、采矿场27 224.99 hm2、固体废料场1 918.28 hm2、地面塌陷29 624.17 hm2。从矿山类型方面分析，能源矿产占用土地46 790 hm2、黑色金属矿产20.49 hm2、有色金属矿产202.03 hm2、贵金属矿产3 457.4 hm2、其它非金属矿产59.88 hm2、建材原料矿产8 590.63 hm2。能源矿产为矿产占用土地总面积的79.14%；其次为建材原料矿产，占14.53%[6]。

2.2 污染特点

2.2.1 砂金尾矿库

黑龙江省金矿均为砂金矿床，主要分布在河流中上游的林区沟谷、河滩或一级阶地。黑龙江省每采万两黄金,要剥离土层、破坏林地500 hm2,其中有林地面积占85.7%以上，每年剥离地表土层、破坏森林达7 000～10 000 hm2[12]。黑龙江省砂金采矿基地70 397.37 hm2，占有沟谷709条，使大量的河谷滩地、沼泽湿地、草地、林地荒漠化，其中大兴安岭地区49 683.38 hm2、小兴安岭地区20 719.99 hm2[6]。尾矿库基本都是大颗粒石块，土壤含量低，养分极其缺乏，重金属污染主要为Mn、Pb、Cu和Zn。

2.2.2 煤炭采矿基地

黑龙江省煤炭矿产占用土地面积最大，四大煤城矿区占用土地面积是全省矿山占用土地面积的72.5%，其中，七台河矿区占用土地20 892.94 hm2，占矿山总面积的35.34%；鸡西、鹤岗、双鸭山分别占16.58%、10.85%、9.7%。从占用土地类型方面分析，荒地和废弃地占43.6%、耕地占30%、林地21.2%、草地5.2%[6]。

2.2.3 石墨采矿基地

黑龙江省石墨资源占全国的52.7%，占全世界的20%，资源总量的95%以上为大鳞片状晶质类型。目前，黑龙江省现有石墨开采企业16家、选矿企业21家、加工企业28家，年生产石墨矿物量约40万t，约占全国的65%[8]。石墨矿开采后形成大量粉末状尾矿颗粒，堆积的废弃物蒸发量大、水分容易流失，尾矿表面干燥，N、P、K和有机质含量极低，严重地破坏矿区生态环境。鸡西柳毛石墨矿总储量7.8亿t，工业储量3.6亿t，每年可生产石墨4万t以上[9]。选矿后留下的尾矿颗粒形成了面积26 hm2、高25 m的大坝[10]。

3 黑龙江省典型矿区固体废弃物堆放地植被恢复现状

黑龙江省矿山土地恢复治理率仅为4.07%，其中，能源矿山恢复率为6.16%、有色金属矿山28.7%、贵金属矿山1.73%、化工原料非金属矿山1.64%。

3.1 石墨矿固体废弃地植被恢复（鸡西柳毛石墨矿）

3.1.1 自然恢复

石墨矿固体废弃地植被的自然恢复十分缓慢，排放2年的坝顶自然恢复的植被主要包括耐旱的苍耳、狗尾草（相对盖度分别为6.5%和8.57%），排放5年的包括大籽蒿、狗尾草（相对盖度分别为15.34%和16.5%），排放10年的包括大藦籽蒿、萝（相对盖度分别为15.33%和17.00%），排放15年的包括岐径蒿、狗尾草（相对盖度分别为25.00%和47.89%），排放20年的包括野大豆、岐径蒿（相对盖度分别为19.70%和53.05%）。排放20年以上区域自然恢复的植被开始转为喜湿植物，包括芦苇、狼尾草（相对盖度分别为26.66%和53.92%），并出现胡枝子（盖度达30%、高度0.9 m）、山杨和旱柳（盖度0.1%、株高0.3 m）[9]。

3.1.2 人工恢复

石墨尾矿废弃地基质呈强碱性,有机质、全N、全P和速效性养分严重缺乏；主要重金属污染源为Hg、Cd、Ni、Zn,含量分别超过国家土壤环境质量二级标准的4.94倍、1.86倍、1.69倍和1.05倍。大果沙棘、旱柳、胡枝子、樟子松对降低土壤中的重金属含量均有良好效果，其中旱柳对尾矿养分状况综合改善效果最好，植被恢复后，pH值略有降低，有机质、全N、速效N、速效K平均含量分别增加99.79%、190.62%、90.04%和41.69%[11]。在治理初期，以栽植抗旱植物沙棘最好。栽植12年的中国沙棘盖度达100%，株高3.7 m；栽植5年的大果沙棘盖度100%，株高3.2m；栽植1年盖度30%，株高0.6m[10]。

3.2 砂金尾矿植被恢复（大兴安岭胭脂沟金矿）

3.2.1 自然恢复

胭脂沟金矿开采100余年，尾矿库已筛淘几十遍。在尾矿低洼处、水分较好的地方，自然恢复中相对盖度和频度较大的是柳兰、藜、大穗薹草、珍珠梅、风毛菊，相对频度达11.11%、18.05%、15.27%、6.94%和11.11%；乔木包括兴安落叶松、樟子松、白桦和兴安柳，相对频度为6.94%、5.56%、2.78%和4.17%[13]。赖草、长刺酸模、石生悬钩子、兴安落叶松、白桦、樟子松对重金属的去除效果较好，

3.2.2 人工恢复

恢复的基质主要是客土与沙子（2∶1）的混合土，压实后带土坨（乔木）或容器苗（灌木）栽植树木。栽植3年后成活率分别为：樟子松85%、兴安落叶松85%、兴安柳78%、紫花苜蓿80%、沙棘87%、丁香80%[13]。沙棘和丁香栽植3年后，土壤有机质提高了17.1%、全N提高了11.1%、全P提高了13.3%、速效P提高了9.6%、全钾提高了12.1%、速效钾提高了15.4%，pH值提高了1.7；Mn降低了6.3%、Pb降低了11.1%、Cu降低了12.5%、Zn降低了12.5%[13]。兴安落叶松、樟子松、柳树栽植后对重金属也具有相似的降低效果。

3.3 煤矸石废弃地植被恢复（鸡西滴道煤矿）

3.3.1 自然恢复

鸡西滴道煤矿矸石山南侧1992年停止排矸，水平高120 m，占地56 hm2，停排后后处于未处理状态，pH值8.26，有机质含量3.24%，全N、速效N和速效P严重缺乏[14]。

废弃2年的矸石山植被稀少，盖度不足1%，5～7年不足10%，10～20年可达30%，7年后陆续出现灌木状的家榆和山杨。废弃2年的矸石山地榆、苦麦菜相对频度为37.04%和25.93%；废弃7年的狗尾草、大籽蒿为18.18%和15.91%；废弃10年的鬼针草、大籽蒿和苦麦菜为21.74%、17.39%和17.39%；废弃12年的鬼头草、小蓟、白头翁为20%、16%和16%；废弃15年的鬼针草、蒙古蒿、万年蒿为15.38%、19.23%和15.38%；废弃20年的鬼针草、万年蒿、风毛菊为18.52%、14.81%和14.81%；废弃25年的鬼针草、万年蒿、风毛菊均为14.71%；废弃30年的猪毛蒿均为14.71%；废弃40年的万年蒿为17.86%；废弃50年的万年蒿和大叶樟相对频度均为11.76%[15]。矸石山的自然恢复是非常缓慢的，如果不进行人工恢复，50年后仍然是荒漠化状态。

3.3.2 人工恢复

在鸡西滴道煤矿矸石山造林2年后，下位由于大块矸石较多，紫穗槐、樟子松、沙棘、家榆的保存率分别为90.4%、40%、45.8%、26.7%、46.7%；上位赤松保存率为93.3%，紫穗槐、樟子松、沙棘、家榆均为100%。植被恢复后，地标植被盖度提高了133.34%、表层基质含水率提高116.89%、风化层厚度增加33.12%、草本生物量增加85.53%；全N、全P、速效N、速效P、速效K含量平均增加56.78%、328.42%、199.38%、413.45%和13.28%[14]。在上位，草木樨播种发芽率达90%，2年生高达1.8 m、根茎达10 mm；2年生五叶地锦当年爬蔓长达77.11 cm,单株盖度达31.6%[15-17]。

4 黑龙江省典型矿区固体废弃物地治理策略

石墨矿开采后形成大量形如流沙的粉末状颗粒，其透气性和透水性好，蒸发量大，表面干燥。在治理过程中，应该进行穴状整地、利用客土营造沙棘林。

砂金矿床通常位于河谷地带及河流两侧，挖金船在挖掘选洗过程中，形成许多尾矿坝，多为较大的石砾，基本处于荒漠状态，仅在下游细沙和土壤含量较高的区域形成沼泽地。在治理过程中，应该按照破坏程度分区治理，平整土地进行覆土后，首选沙棘进行固土，然后营造抗重金属污染的树种，如樟子松或落叶松。

煤矿矸石山上层结构较细，可以穴状整地，客土栽植沙棘；下层由于多为大块煤矸石，必须进行覆土压实，栽植沙棘、樟子松或落叶松。

黑龙江省矿产丰富，也是林业大省，更是中国纬度最高的地区。该地区矿区生态破坏后的恢复需要一个漫长的时期，因此在进行矿山开采时更应该重视保护，否则破坏后的修复是得不偿失的。

［1］杨帅.黑龙江省绿色矿山建设评价指标体系研究［D］.吉林:吉林大学硕士论文，2012.

［2］黑龙江省商务厅.黑龙江省矿业经济产业投资发展潜力报告[EB/OL].http://www.hljswt.gov.cn.

［3］中华人民共和国国土资源部.黑龙江省矿产资源总体规划(2008～2015年)[EB/OL].http://www.mlr.gov.cn.

［4］王运敏，常前发.当前我国铁矿尾矿的资源状况利用现状及工作方向［J］.金属矿山，1999(1):1-6.

［5］陈永贵，张可能.我国矿山固体废物综合治理的现状及对策探讨［C］.中国环境科学出版社：中国环境保护优秀论文集，2005.

［6］李福来.黑龙江省典型金属矿山固体废弃物现状评价和整体利用研究［D］.吉林:吉林大学，2014.

［7］高松凡.黑龙江省石墨产业发展现状研究［J］.统计与咨询，2003(5):12-13.

［8］人民网黑龙江频道.黑龙江省以资源促产业，石墨开发利用石头强劲[EB/OL].http://www.hlj.peapie.cn，2016.

［9］宁方文.鸡西市柳毛石墨矿废弃地植物多样性研究［J］.森林工程，2007(4)：1-3.

［10］宁方文.鸡西柳毛石矿废弃地植被恢复及土壤特征研究［D］.哈尔滨：东北林业大学，2007.

［11］孙景波.石墨尾矿废弃地植被恢复过程中重金属和养分变化特征及相关性［J］.水土保持学报，2009(3)：102-106.

［12］王倜，张雪华，王春辉，等.林区砂金废弃矿区生态复原技术研究［J］.林业科技，1996(4)：13-14.

［13］金谷峰.大兴安岭典型采矿基地土壤重金属污染分析与生态恢复的研究［D］.哈尔滨：东北林业大学博士论文，2014.

［14］王笑峰.矸石废弃地生态恢复机制及优化模式研究［D］.哈尔滨：东北林业大学，2009.

［15］金谷峰.煤矿矸石山植被恢复机理研究——以鸡西市滴道矿区和城子河矿区为例［D］.哈尔滨：东北林业大学，2004.

［16］谢昧思，赵尘.基于分形理论的路域生态系统恢复研究初探［J］.森林工程,2012,28(1):52-55.

［17］陈秀娟，初禹，李继红.基于RS与AHP的鹤岗煤矿区矿山生态环境评价［J］.森林工程，2012,28(4):26-30.

第1作者简介：郭树平（1957-），男，研究员，黑龙江省领军人才梯队森林培育学科带头人。

Status and Strategy of Ecological Restoration of Typical Mining Areas in Heilongjiang Province

GUO Shuping
（Forestry Research Institute of Heilongjiang Province,Harbin150081）

Heilongjiang province is rich in mineral resources,accounting for 56.12%of the national total type number of minerals.Typical mine including graphite ore,alluvial gold and coal,and the graphite resources reserves of our country first,gold accounts for the second,coal also has considerable advantages. Because of long mining time,small and medium-sized mines accounted for more than 99%,tailings and solid emissions on the environment pollution is very serious.Based on the analysis of graphite,alluvial gold and coal mine exploitation,environmental pollution and ecological restoration,this paper put forward the strategy of plant recovery from tailings and solid waste dumps in Heilongjiang province.

Heilongjiang province;Mining areas;Ecological restoration;Strategy

S 718.57

C

1001-9499（2017）01-0049-04

2016-11-10

（责任编辑：王岳）

*“十二五”国家科技支撑计划课题：“三北”地区防护林体系构建技术研究与示范(2015BAD07B03)项目资助