金属非金属矿山（含尾矿库）生态环境修复技术实践与应用

2018-02-03石玉青

中国资源综合利用 2018年4期

石玉青

（鹤庆北衙矿业有限公司，云南鹤庆 671507）

矿产资源是国家经济建设的重要基础，随着社会的高速发展，其需求量不断增大。人类在获取矿产资源的同时，矿山经过长期的开采，会对矿山生态环境带来无法避免的伤害。比如，露天采矿改变了山体结构，对地貌形态造成破坏，矿区占用了耕地和林地，占用了动植物的生存空间。在矿产资源加工的过程中，矿山企业会排放大量固体废弃物和废水。废水中含有很多有毒有害物质，一旦渗透到地下或流到地表水中，会造成水资源污染。矿渣堆放会占用大量土地，矿渣里的金属污染物随雨水溶入地表水中，并在动物或人类身体里富集，严重威胁矿区生物系统和居民的健康。因此，在获得矿产资源的同时，矿山环境生态修复工程也必须进行。本文主要分析了目前金属非金属矿山出现的环境问题，并提出了经济、快速的矿山生态修复技术，为矿山污染环境下的生态治理研究提供有益参考。

1 矿山生态环境现状

1.1 矿区地表环境破坏

矿山开采分为地下开采和露天开采，地下开采对地表环境破坏较小，但形成采空区，破坏山体结构稳定。露天开采对地表环境破坏大，占用土地，破坏植被。由于很多老矿山开采初期没有设计合理的开采方式，没有统一规划和有效管理，私挖乱采，许多老矿区采空区不进行回填，多年后地表塌陷，原来的耕地和林地变成了废弃矿区，难以再利用。随着时间的推移，土地复垦难度越来越大。

1.2 对水环境的污染

矿山开采用水量巨大，矿区内生产和生活都会产生大量的生产污水和生活污水。矿区对废水处理不当，它会随着雨水等地表径流进入河流，污染地表水，部分渗透到地下，污染地下水。例如，矿山的尾矿库中，废水通常会含有重金属物质，选矿时会应用有毒的工业化学物质。这些废水运输和存储过程中很容易发生泄露，给外部环境造成污染，特别容易污染地表水。此外，废水中有毒化学物质也会和尾矿的矿石发生各种化学或物理反应，形成新的污染源，渗入地下水，进一步污染水环境[1]。

1.3 矿区生态系统和自然景观的破坏

矿山开采多占用林地和耕地，使拥有大量植被覆盖的林地被破坏，使农田遭受破坏，原有的生态地貌在开采过后变成了采矿区和尾矿堆积区。整个生态景观和环境受到严重破坏，导致矿区粉尘增加，而空气净化和涵养水源的能力缺失。虽然某些矿区会在地表种植一部分植物，但是新种植的植物覆盖率低，地表土壤依然疏松，没有对抗自然灾害的抵抗力，土体结构稳定性差。整体来看，目前矿区生态环境问题仍然较为严重，恢复程度较低。原生态系统退化严重，自然景观遭到严重破坏，生物多样性较低[2]。

2 矿山生态环境修复技术

针对矿山生态环境现状，我国越来越重视生态修复技术工作的研究，现主要使用的治理技术有以下三类。

2.1 地质地貌工程保护修复技术

2.1.1 地质修复技术

地质修复技术主要用于采矿对地质结构的破坏，对矿区内的采空区、不稳定边坡进行修复。用大型推土机对矿区内的土地进行回填整平，使矿区内的坡度和沟坎消失，矿区地面尽量平整；对矿区内形成的边坡和陡坎，采用坡面加固排危技术处理，稳定边坡结构，排除地质隐患；对矿山采空区用井下废石就地充填综合技术，废石可以井下就地消化，实现井下废石不出坑，也彻底解决井下生产矿山的废石排放问题。例如，滇池流域的采矿废弃地就使用地质修复技术，通过场地整治、削坡、护坡等工程措施以维持地表基底稳定[3]。

2.1.2 地貌修复技术

在矿山污染环境下，人们不仅要对地质地形进行修复，也要对地貌地表环境进行修复，为之后的生态系统修复奠定基础。经过几十年的发展，地貌修复技术现在主要分为物理工程技术、生物装置技术和人工装置技术三种。三种技术可以搭配使用，从而达到最佳效果。例如，在治理龙凤岭废弃采石场时，人们使用了生态植被毯加上双向格栅，再结合植被恢复基材喷附技术、基质喷播技术、基质型容器苗种植技术等技术进行植被修复。值得注意的是，人们要根据当地实际情况选择适合的植物。

2.2 生态植被技术

2.2.1 植物配置养护技术

考虑矿区所处区域内的生态环境系统和当地的实际情况，在选择适合当地生长的植物时，人们要考虑经济、美观、生态等因素。例如，在云南省大红山矿区植被恢复的过程中，实际情况首先要求植被恢复以快速恢复为要求，之后移交给地方管理。根据当地农村林业产业发展的需求，人们选定乔灌结合、竹灌结合的方式，选用芒果树与三叶豆混植、竹子与车桑子混植2种配置方式布局在大面积的平地或平缓地；选用榕树与构树混植，三叶豆与凤凰树混植2种配置方式布局在坡地、台面、陡坡地、零碎地块[4]。

2.2.2 植物营造技术

植物营造技术通常使用喷播、鱼鳞坑和围堰栽植、容器苗栽植。三种技术各有特点，喷播是最经济的造林方法，也可以混播，利用草种的互补性，在喷播草种的同时，混合木本种子一起喷播在边坡上。选择所喷播的草种应该是成长迅速，耐旱、耐贫瘠，根系发育好的多年生品种。根据当地冬季气候温度情况，人们还应考虑品种的抗冻性。容器苗造林，具有缓苗快、成活率高的显著优势[5]。

2.3 土壤基质修复技术

2.3.1 物理修复技术

土壤的物理修复技术包括表土转移和客土回填两种。表土转移法使用范围有限，仅用于新开矿山和新建尾渣场，现在广泛应用在露采铁矿山的土壤修复工作中。另一种客土回填技术虽然效果明显，但是费用昂贵，它是采用外借根植土的方式。在使用两种技术时，人们要综合考虑多种因素。例如，湖北黄梅马尾山铁矿通过比较两种技术的经济性，采用表层客土全覆盖、乔灌草间植的方式进行植被恢复，不仅改善了区域环境，而且提升了水土流失的防治效果。

2.3.2 化学修复技术

化学修复主要运用化学方法，使用化学添加剂减少或去除污染物。人们根据污染物的化学性质，选择适合的化学添加剂，运用合适的化学方法，对污染物进行吸附、迁移、淋溶、挥发、扩散和降解，减少污染物在环境中的含量，使污染物浓度达到正常指标。使用这种方法时，人们要特别注意所使用的化学添加剂不能产生二次污染。与其他污染修复技术相比，化学修复技术使用时间较早，相对成熟。它虽然是一种传统的修复方法，但是随着新材料和新化学试剂的不断涌现，修复效果不断提升。

矿山尾矿库的重金属或有毒有害物质进入土壤，使矿区周边土地普遍过度酸碱化，土壤pH值严重偏离正常范围，不适宜植被生长，必须添加酸碱调节剂进行基质改良[6-7]。人们可以采用石灰、碳酸氢盐对酸化的土地进行基质改良，中和酸性；可以采用石膏、碳酸氢盐、硫酸亚铁等对碱化土地进行碱中和。对于被重金属污染的土壤，人们可以利用化学物质（包括钙酸盐、含磷材料、铁氧化物、铁、α-淀粉酶、腐殖酸等）的吸附沉淀、氧化还原、催化还原、络合等作用，达到减弱重金属离子的迁移能力和固定重金属离子的目的。

2.3.3 生物修复技术

生物修复技术是指使用生物方法，利用动物、植物、微生物让残留在土壤中的污染物被吸收、降解、转化，使污染物浓度降低，土壤指标恢复到安全范围内，或是让有毒有害的污染物变成无害化，或是让污染物稳定，不向周围环境扩散。它的优点是经济、不会对环境造成再次污染，缺点是修复时间长，使用的动物、植物、微生物受外界环境影响大，修复效果不稳定。