首都周边地区矿山地质环境治理与生态修复思路

王德利，李玉倩，寇 婷，农冬灵，刘泽群

（北京市地质矿产勘查开发总公司，北京 100050）

首都周边地区矿山地质环境治理与生态修复思路

王德利，李玉倩，寇 婷，农冬灵，刘泽群

（北京市地质矿产勘查开发总公司，北京 100050）

首都周边的燕山—太行山区是我国著名的矿集区，矿业活动是该区最主要的人类工程活动和生产活动，遗留下严重的矿山地质环境问题，不仅造成京津冀生态涵养区内地质灾害频发，生态环境严重破坏和污染，生态涵养功能退化，同时也是下游京津冀主体功能区大气污染、水土污染的主要污染来源之一，是影响京津冀生态涵养区生态环境的重要隐患。本文在充分研究京津冀主要矿山地质环境问题的基础上，提出矿山地质环境治理思路：开展矿山地质环境精细化调查，编制首都周边地区矿山地质环境保护专项规划，实施首都周边地区矿山地质环境治理专项工程，拓展完善矿山地质环境监测预警系统，建设京津冀地质环境综合信息服务系统平台。

京津冀；矿山地质环境问题；治理思路

0 引言

由北京市边界外扩约100km左右，涉及河北省张家口、承德、唐山、保定地区28县，天津蓟县，面积约7.3万km2，位于燕山—太行山区内，为京津冀生态涵养区和生态屏障。沙河、唐河、拒马河、永定河、白河、潮河、滦河等众一系列滋养华北平原的河流发源于此，是平原地区地下水的侧向补给源头和水源质量保护区。

《京津冀协同发展生态环境保护规划》指出，“京津冀地区是全国水资源最短缺，大气污染、水污染最严重，资源环境与发展矛盾最为尖锐的地区。大气污染严重，京津冀地区是我国空气污染最重的区域，PM2.5污染已成为当地人民群众的‘心肺之患’，是京津冀地区首要污染物。水环境状况堪忧，重要江河湖泊水功能区达标率仅为47%，永定河、滦河、大清河等部分河段水质呈V—劣V类。这些问题是当前及未来京津冀协同发展面临的最大挑战。”

该区是我国著名的矿集区，矿业活动是该区最主要的人类工程活动和生产活动，遗留下严重的矿山地质环境问题，成为影响地质环境的主要因素，同时也是影响京津冀生态涵养区生态环境的重要隐患。然而，地质环境问题不以行政区划这种人为因素为界，而是以地貌单元为约束，受地质条件控制，依地质作用原理演化，不但影响发生之处，还将通过河流的下泄、淤积，直接并长期影响、威胁整个京津冀核心功能区——雄安新区、北京城市副中心和奥运廊道地区。

图1 首都周边地区矿山与水系略图Fig.1 Map of the mine and water in the surrounding area of the capital

1 首都周边地区矿山地质环境问题

据统计，京津冀地区已开发4455处矿产地（国土资源部中国地质调查局天津地质调查中心，2015），河北省高峰时有2万多个矿山，目前有采矿证的矿山有6000多个。除此之外,未统计在案的民采、责任主体灭失、闭坑的废弃矿山采场数以万计，集中分布于张家口、承德、保定地区。其中，金属矿、煤矿山主要分布于张家口、承德地区，分别位于潮河、白河、洋河上游，另有部分金属矿山分布于保定地区拒马河上游（图1）；建材非金属矿山主要沿京张、京承、京沈京秦、京保石交通干道沿线密集分布。矿山开采形成了大量的采空区、固体废弃物、废水、废气、矿坑及裸露岩坡，采矿活动对生态环境的破坏日益严重。

1.1 矿山地质灾害

首都周边地区地处西、北部山区，地形复杂，地貌类型多样，基岩破碎、地形切割强烈、沟谷纵横，矿业开发强烈影响和改变着矿区地质环境条件，引发地质灾害。以承德市为例，区内共计矿山地质灾害点43处，以采空塌陷发育最广，有39处，主要发育在6县1区的21个井工开采的矿山中，共计破坏土地面积约541.5亩，其中破坏农用地面积约355亩，破坏建设用地面积约62.2亩（河北省环境地质勘查院，2016）。

矿山泥石流主要发生在以开采金属矿、煤矿为主的山区，以涞源县冯家庄村为例，该村被铁矿及其选厂包围，村南侧有四个大型尾矿库，由于没有加固和防护措施，在“7·21”暴雨引发的山洪中，堆放的尾矿堵塞了泄洪通道，产生了泥石流灾害。

1.2 地貌景观破坏及土地资源占压、损毁

采矿活动一方面直接破坏地形地貌及植被，使地貌景观遭到破坏，另一方面，矿山开采形成的废弃石渣、尾矿、地面塌陷、地裂缝、露天开采形成的采坑等占压、损毁大量土地资源，另外矿山开采、运输过程中产生的扬尘及废弃矿山内废弃土石堆积形成的扬尘更是近年来首都周边地区雾霾天气的重要因素。据北京市环境保护局2014—2016年统计，张家口市目前存在185个未治理的露天矿山，损毁土地面积17.148 km2。京冀主要交通干道京沈、京石、京承、京昆、京秦高速公路两侧露天采石场分布更加广泛。首都城市副中心区域的三河与平谷交界处即遗留有面积达20.5km2的废弃采石场。

1.3 地下水含水层破坏

矿业开发，尤其是煤矿开采对水资源的破坏十分严重，更为严重的是对地下水系统的影响及破坏。以张家口市下花园区为例，作为百年老矿区，多年的采煤活动使得矿区含水层破坏尤为严重，垂深600m内的含水层已失去含水性能，植被覆盖率不足2%。矿区周边居民饮水困难，农作物减产，原本缺水的环境变得更加干旱，加重土地荒漠化。

1.4 矿区水土污染

矿业开发产生的废渣、废水对土壤、环境的影响十分严重。据北京某废弃金矿研究数据显示，矿山开采区和尾矿库附近土壤中重金属污染严重，其中重金属元素铅（Pb）、锰（Mn）、铬（Cr）、镉（Cd）、砷（As）和汞（Hg）的含量分别高于背景值111.4倍、5.6倍、2.7倍、164.3倍、229.8倍和2.2倍，且尾矿及尾矿库在雨水、大气沉降等外力作用下，其内的重金属元素在纵向和横向均发生迁移（秦沛，2017）。而首都周边地区重要水源地上游均有金属矿山分布，位于白河上游的张家口赤城县目前尚存金属矿山93处，尾矿废水中重金属含量往往严重超标，金矿尾矿废水中更是含有剧毒氰化物，只要极少量就可致人死亡，这些尾矿、废水已经对本地生态环境造成了严重影响，如果不及时治理，影响到下游首都重要水源地，后果将不堪设想。

2 对京津冀生态环境的影响

2.1 破坏生态涵养功能

（1）破坏生态屏障功能

燕山—太行山区是京津冀都市圈的重要水源地，也是京津及华北平原的主要生态屏障，构筑成京津冀生态涵养区，生态建设、水源保护是涵养区发展建设的第一要务。区内长期的采矿活动，矿山开采破坏原有生态植被，加剧区内水土流失，土地荒漠化，促使地区生态屏障功能日益衰退。

（2）降低生态环境质量

这一系列矿山地质环境问题全都位于京津冀主要河流上游地区，也是京津冀的上风上水地区，问题发生在山区、生态涵养区内，而其产生的污染物却被水流源源不断的输送到下游，由于远离京津冀主体功能区，它的危害及影响常被人们所忽视，正因为如此它所引起后果是严重的，影响是巨大的，破坏了地貌景观及含水层、污染了水土，降低了涵养区生态环境质量（陈安国等，2009）。虽然发生在山区，但它的作用和后果产生在京津冀主体功能区，要想提高京津冀的生态环境质量，首先应解决矿山地质环境问题。

（3）降低生态环境容量

造成区内矿山地质灾害频发、大量土地资源占压损毁，使得区内生态环境容量下降。矿山地质环境问题是生态涵养区内最大的环境问题，严重阻碍着生态涵养区本身的建设与发展。

2.2 加剧京津冀地区水土污染

（1）水污染

根据官方发布的公开数据（北京市环境保护局，2014—2016），近3年来，官厅水库水质及永定河水质均为Ⅳ类水质，而永定河流域北京段内并无任何厂矿企业及主体生活区，可见污染物来源于上游。另外，根据数据显示，入官厅水库的洋河上游段属Ⅲ类水质，入宣化县后变Ⅳ类水质、桑干河源头段属Ⅰ—Ⅱ类水质，入阳原县变Ⅲ类水质；入白洋淀的主要河流拒马河属Ⅴ类水质，白洋淀水质为劣Ⅴ类，属于重度污染。以上数据表明，上游形成的污染随着水体流动迁移扩散，是京津冀主体功能区主要水系污染的重要来源，必须对源头进行治理才能恢复水质。

（2）土壤污染

长期以来，研究区内绝大部分矿山排放的工业废水往往达不到排放标准，直接注入河流内，造成地表水污染及富营养化，并随着水流往中下游迁移扩散。而矿山开采产生的废渣、废气，通过雨水淋滤、污染灌溉、大气降尘也使得矿山周边土壤中的重金属含量增加（陈玲玲，2013）。这些重金属在土壤中不被微生物降解，且迁移性差，污染特点具有长期性、潜伏性、累积性和不可逆性，一旦土壤中重金属含量超过环境容量，要清除污染则相当困难，同时成为下游水体源源不断的污染来源。

燕山—太行山是京津地区主要水系的发源地和流经地，这些水土污染一旦顺流进入下游，将直接影响着京津冀主体功能区的用水安全问题。

2.3 加剧京津冀大气污染

矿山扬尘成为京津冀大气污染的主要来源。矿山开采的各工序钻孔、爆破、铲装、运输，以及废石废渣堆放场的扬尘，是京津冀大气污染的主要因素之一。据资料显示，一个大型尾矿场扬出的粉尘在风力作用下可以飘浮到10～12km之外，降尘量达300t/hm2，可见扬尘影响距离远远超出了矿区范围，容易汇聚成片，对下风处产生影响。而京津冀地区一年中的主导风向是偏北风和偏西风，在此风向下，首都北部及西部矿业开发产生的扬尘及废气极易进入京津冀平原地区。

采矿、炼焦过程中有机、有毒、有害及酸性气体也是京津冀大气污染的主要来源。此外，采矿、炼焦过程中有机、有毒、有害及酸性气体物质释放造成的化学污染也不容小觑，例如，京津周边地区每年供给建筑用石灰岩质砂石料大约需要6亿吨，开采用的炸药排放出的氮氧化物等污染气体，就相当于746万辆小汽车的年排污量，已远远超过北京市全部机动车的排放量。

由于京津地区位于太行山、燕山山脉脚下的海河平原，太行山东麓出现的污染物输送和燕山南麓形成的污染物输送都会给地处太行山和燕山交汇处的北京造成大气环境污染，造成京津地区空气质量下降，加剧大气污染问题。

2.4 矿山地质环境亟需治理

首都周边地区的矿业活动，不仅造成京津冀生态涵养区内地质灾害频发，生态环境严重破坏和污染，生态涵养功能退化，同时也是下游京津冀主体功能区大气污染、水土污染的重要来源。这些问题的危害向京津冀核心区域不断蔓延，将严重制约京津冀生态环境的建设与协调发展。区内以往的矿山地质环境治理项目皆是点源性的，属于补课式、救火式的，并不能从根本上解决区域生态环境问题。这些发育在山区的矿山地质环境问题，由于远离京津冀主体功能区，其危害极易被忽视，从而成为潜在的威胁隐患。矿山地质环境问题是长期演化的，作用是隐蔽的，结果具有不确定性，山区的水土污染一旦顺河流直下到达平原地区将直接危害京津冀主体功能区。而京津冀主体功能区具有独特的区位政治属性，环境污染若演化为群体事件，极易引发政治事件。

《京津冀协同发展规划纲要》明确指出，要在交通一体化、生态环境保护和产业升级转移三个重点领域率先取得突破。矿山地质环境治理工作是落实京津冀协同发展生态环境保护规划的重要抓手，需要首先详细查明生态涵养区内的矿山地质环境问题，综合治理，加强监测，为京津冀协同发展提供地质安全保障。此外，开展首都周边地区矿山地质环境治理，能够消除矿山地质灾害隐患对当地人民生命、财产安全的威胁，对维护首都周边地区社会稳定、构建和谐社会，促进首都周边经济社会的全面协调发展具有重要意义。因此，首都周边矿山地质环境治理与生态修复是京津冀生态环境保护的主体工作内容。

支持环首都周边贫困地区精准扶贫，促进经济转型发展，也迫切需要加快矿区生态修复。首都周边的张家口、承德、保定三市分布着20多个国家和省级扶贫开发重点县，贫困人口约235.9万（王玫等，2008）。长期以来，矿业是该区的支柱产业，在一定时期内，带动了当地经济的发展，而矿业的过度开发又导致区内生态系统功能严重退化，环境受到污染和破坏，当地经济转型升级受阻，抑制了区域经济发展水平。开展首都周边地区集中连片的矿山地质环境修复工作，能够恢复矿区地貌景观，消除矿山地灾隐患、改善水土环境，为当地发展生态休闲旅游业、农业等一系列符合生态涵养功能区定位的产业，实现养山富民，推动环首都贫困带经济发展奠定基础。

3 治理思路与建议

建议政府主管部门和京津冀协同发展协同领导机构加强跨区域协作，从源头入手，尽快组织实施京津冀地质环境安全保障工程，集中治理首都周边矿山地质环境问题，有效减少和控制京津地区水体、土壤和大气污染来源。

京津冀地质环境安全保障工程由调查、规划、工程治理、监测预警和地质环境信息服务系统平台建设等内容组成。

3.1 开展矿山地质环境精细化调查

结合高分辨率遥感数据，调查矿产资源开发利用状况、矿山地质环境、矿山环境恢复治理。对治理前后的矿山地质环境进行分类调查、评价；对未治理的区域着重调查各类矿业活动区原地和辐射区的矿山地质环境问题，同时涵盖水土地球化学、大气污染等隐性矿山地质环境问题；对治理后的区域重点放在治理效果评价上，总结治理工程、工艺工法上的欠缺，进行生态效益分析，评估生态恢复效果。

通过精细化调查，全面查清京津冀生态涵养区的矿山地质环境现状，形成三地统一的矿山地质环境调查数据库。为制定首都周边地区矿山地质环境保护专项规划奠定基础。

3.2 编制首都周边地区矿山地质环境保护专项规划

以《京津冀协同发展规划纲要》《京津冀协同发展生态环境保护规划》为纲领，围绕山水林田湖生态保护修复工作核心，以首都周边地区矿山地质环境精细化调查结果为依据，编制《首都周边地区矿山地质环境保护专项规划》（下称“专项规划”）。专项规划应综合考虑土壤、水、大气污染防治，体现与土地利用、城市建设、山水林田湖生态修复等规划深度融合。

专项规划包含整个矿山地质环境的调查规划、保护与恢复治理规划、矿山地质环境监测预警规划、地质环境综合信息服务平台建设规划等四大子规划。

3.3 实施首都周边地区矿山地质环境治理专项工程

按照《京津冀协同发展生态环境保护规划》和京津冀矿山地质环境专项治理规划，快速完成首都周边地区矿山地质环境治理。按照“整合内容、集中联片”的原则，统一山水林田湖综合生态修复工程标准，实现“蓝天、碧水、青山”的区域治理效果。

确立矿山地质环境多功能目标定位，推动矿山地质环境治理与多元要素跨界融合，如与土地整治、精准扶贫、美丽乡村建设、生态修复治理相结合，以矿山地质环境治理为平台，充分发挥矿山地质环境治理的基础作用，打造区域特色业态，促进产业转型、升级换代，彰显矿山地质环境治理的“1+N”效应。

政府主导，构建矿山地质环境治理多元化投入机制，“谁投资、谁受益”，激活要素，撬动、整合资金，唤醒沉睡的社会资金，实现矿山地质环境治理资金多元化、社会化投入，突破财政资金不足的制约瓶颈。

创新矿山地质环境治理多样化实施模式，坚持“山水林田湖是一个生命共同体”理念，山水林田湖综合生态修复，对山上山下、地上地下、流域上下游整体保护、系统修复、综合治理，融治山、治水、土地复垦、生态修复为一体。充分挖掘工业文明资源、矿业文明资源、乡土风貌景观资源价值，在治理过程中融入生态、人文景观保护理念，实现生态保护与文化传承的有机结合，优化城乡空间布局，改善人居环境条件，最终达到矿山地质环境治理与产业导入间的共享。

3.4 建设京津冀地质环境综合信息服务系统平台

目前，京津冀地区的地质环境监测网建设不平衡，监测网覆盖面、监测指标、监测频率均不统一。位于首都周边地区的地质环境监测网建设几乎是空白，北京则已建成“首都地质资源环境承载能力监测预警平台”（八大监测系统）。为此，首先需要建设并完善已有地质环境监测网，统一监测标准、动态信息数据库，整合监测系统，建立矿山定期监测与应急监测相结合的监测体系；打破行政边界，将北京市已建成的监测网向相邻河北区域外延、扩充，加快形成京津冀区域一体化的矿山地质环境监测网络。同时，建立矿山地质环境监测预警机制，监测预警矿山地质环境引起的突发事件。

在此基础上，建设京津冀地质环境综合信息服务系统平台，融合大数据的三维可视化地质环境综合信息平台，最终形成京津冀地区数据即时传输、监测信息共享。依托云计算技术，构建京津冀一体化的地质环境综合承载能力监测预警体系，统一为京津冀地区提供地质环境综合信息服务。

4 结论

首都周边地区的矿业活动，不仅造成京津冀生态环境严重破坏和污染，生态涵养功能退化，同时也是下游主体功能区大气污染、水土污染的主要污染来源之一，是影响京津冀生态环境的重要隐患，亟需开展矿山地质环境治理与生态修复。建议尽快组织实施京津冀地质环境安全保障工程：开展矿山地质环境精细化调查；制定首都周边地区矿山地质环境保护专项规划；实施矿山地质环境治理与生态修复专项工程；建立矿山地质环境监测预警机制，将北京市已建成的监测网向相邻河北区域外延、扩充，加快形成京津冀区域一体化的矿山地质环境监测网络，建设京津冀地质环境综合信息服务系统平台。

本文中引用的资料数据，除公开发表的政府公报、政府规划之外，大量数据是集合北京市地质矿产勘查开发总公司，多年在河北省内从事矿山地质环境调查、治理工程勘查、设计项目数据而成。

北京市环境保护局，2014、2015、2016. 北京市环境状况公报[R]．

陈安国，张举钢，周吉光，等，2009. 河北省矿山地质环境问题及其治理的对策[J]. 石家庄经济学院学报，32(6)：47-50．

陈玲玲，2013. 环首都经济圈：环境保护问题分析与对策选择[J]. 山西师大学报，(40)：28-31．

承德市国土资源局，2017. 承德市绿色矿山建设规划（2016—2020年）报批稿[R]．

国土资源部中国地质调查局天津地质调查中心，2015. 京津冀地区国土资源与环境地质图集[M].

河北省环境地质勘查院，2016. 张家口地区废弃矿山调查资料[R]．

秦沛，2017. 对北京市矿山地质环境监测的几点认识[J]. 城市地质，12(1)：82-85．

王玫，李文廷，2008. 环京津贫困带生态环境现状及发展对策[J]. 河北学刊，28(6)：143-146.

The Mine Geological Environment Management and Ecological Restoration in Areas around the Beijing Capital

WANG Deli , LI Yuqian , KOU Ting , NONG Dongling , LIU Zequn
(Beijing Geological and Mineral Exploration and Development Co., Ltd, Beijing 100050)

The Yanshan-Taihang Mountain area is the famous mine concentration area around Beijing capital.The mining activity is the most important human engineering and production activity in this area, and the serious geological problems of the mine are not only caused in the ecological conservation area of Beijing-Tianjin-Hebei—the ecological environment is seriously damaged and polluted, the ecological conservation function is degraded; but also it is an important source of air, water and soil pollution in the main functional areas of the downstream Beijing-Tianjin-Hebei region. In addition, it is the primary problem affecting the ecological environment of the ecological conservation area of Beijing, Tianjin and Hebei. On the basis of fully studying the geological and environmental problems of the main mines in Beijing, Tianjin and Hebei, this paper puts forward the following ideas: to carry out the fine investigation of the geological environment of the mine, to compile the special plan of the mine geological environment protection in the surrounding area of the capital, and to carry out the special project of the mine geological environment, to expand and improve the mine geological environment monitoring and early warning system, to establish the Beijing-Tianjin-Hebei geological environment comprehensive information service system platform.

Beijing-Tianjin-Hebei; Mine geological environment; Governance ideas

A

1007-1903（2017）04-0024-06

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.04.004

王德利（1963- ），男，高工，主要从事矿产资源勘查开发、资源储量和矿山环境治理修复方面的研究。E-mail：1099458333@qq.com