门头沟废弃矿山生态治理理论与方法研究——以某废弃采石场为例

上海清宁环境规划设计有限公司 汪丹

北京大部分地区位于山岭和水域环绕的平原地区，要建立“多中心城市群结构”，保持良好的城市生态环境，促进可持续和健康的城市发展起着关键作用。由于历史原因，门头沟地区有大量采石场，生态破坏比较严重。

迫切需要在矿区进行环境保护，制定恢复管理和土地再利用规划，有助于门头沟地区的生态恢复和可持续土地再利用，并促进该地区人口、资源和环境的协调与可持续发展[1]。

一、北京门头沟地区废弃采石场现状分析

（一）采石场的分布特征

目前，位于门头沟地区共有127个封闭采石场，面积庞大且零散。采石场的分布与矿产资源的分布有关，在门头沟地区，它们主要分布在南北向的低谷和平行山的低谷中，呈现出总分散度和部分浓度的分布特征。根据对该山地质结构的分析，门头沟山脉的土质以碳酸盐、石灰岩、白云岩、泥岩、黏土灰岩和其他类型为主。山脉两侧的岩石，白云岩岩层相对坚硬，中厚层熔融石灰岩和黏土石灰岩岩层则较薄[2]。

（二）存在的主要问题

门头沟地区多年的采矿活动导致大量封闭的露天矿（破碎）矿坑仍然存在。这些采石场中的大多数已损坏，尚未修复，对地区的山地景观、植被和生物多样性造成了各种破坏，还存在地质灾害的隐患，可能导致山崩和滑坡。

1.破坏景观

废弃封闭的采石场造成的景观破坏在山脉地区最为明显。沿山有许多人工的天坑，其最大直径超过1000m，坑的深度约100米。天坑里满是碎石，参差不齐，裸露的岩石相互穿插，悬崖和危险的岩石很多，有严重的地质灾害隐患。一些采石场（砾石）位于风景如画的地方，靠近交通干线。开阔的山脉与天然森林植被和风景名胜形成鲜明对比，营造出令人不快的视觉效果，对北京形象及其旅游业的发展有不利的影响[3]。

2.破坏植被和生物多样性

大多数封闭的采石场的石头层表面没有天然植被。同时，一些露天矿的堆放和废物的堆放是随机的，这导致植被覆盖被进一步分离和破坏。

3.侵占和破坏农田

岩石场（废金属）的开发占用了大片土地，长期储存土壤和石头占用了大量土地。据不完全统计，封闭的石材开采区总面积约为10km2。其中还包括耕地和林地。由于表层土壤的破坏，一些土地无法重新耕种，即使在土地翻新后也只能用于改建[4]。

4.水土流失

由于废弃的土壤和岩石是随机堆放的，因此未安装挡土墙和排水沟，在雨季易引起土壤侵蚀，导致滑坡以及河流河道的沉积物堵塞。

二、矿山废弃地特征

（一）废石堆积场

废石堆积场是采矿期间产生的废物的集中存放处。堆积物主要是在矿山基础设施建设期间因隧道掘进和室外剥离产生的废物。通常，这包括表土、岩石和混合岩石。岩石地面，有时还有一些生活杂物。垃圾场通常是混乱且疏松的，即使是由人工建设的桩结构，也无法很好地保留水分和肥料。在这类堆积场所，通常会有很高的渗透率，水分和养分的少量流失，沉降不均和地球表面严重变形以及严重的土壤侵蚀。

（二）采矿废弃地

煤炭开采造成了大量的荒地和塌陷区，这降低了初始地面高度，尤其是在地下水位高的低地地区，那里全年都有大量采矿荒地积水，形成湿地。在某些积水地区，水体也受到影响，给环境造成一定的污染。

（三）尾矿废弃地

尾矿废弃地主要用于储存尾矿或浓缩后处置的其他工业废物残渣。由于大量的尾矿和大量不易处理的有害或有益成分，意外堆放将导致环境污染和资源浪费。尾矿有可能自燃或爆炸，尤其是在盘石山。尾矿浸出和侵蚀后，尾矿中的有害元素会泄漏并污染周围的土壤和地下水，风化后的岩石颗粒极小且易碎，在风中飞扬，导致呼吸道疾病，如果下大雨，则尾矿库中泥流的可能性很高。所有这些都会给经济建设，人类生命和财产带来巨大损失。

三、矿山废弃地生态治理

当前，矿山荒地的环境管理主要采用物理，化学，生物学等综合清理措施，以恢复和改善矿山荒地的生态系统功能，阻止或减缓该地区的生态退化，并保持荒地的环境，促进其回归生态平衡、安全运行的状态。

（一）物理工程措施

（1）物理分离修复技术：是指使用过滤、离心、磁选、浮选和其他物理手段从土壤胶体中分离污染物。该技术设备简单，易于操作，加工效率高。但是，土壤中腐殖质和黏土的含量很高，因此对土壤的处理效果较弱。

（2）固化/稳定修复技术：是一种无害处理技术，该技术使用水泥和其他硬化剂或硫酸盐、磷酸盐和其他稳定剂，与土壤混合，以覆盖或反应污染物。这项技术对土壤本身的物理和化学性质影响很小，但是并不能从根本上去除污染物。仅起缓释作用，不能很好地清洗有机污染物。

（3）提取修复技术：是利用固、液、气之间的浓度梯度产生驱动力，从而从土壤中排放污染物并进行土壤的地面处理。受污染的组件。该技术效率高，结构影响性小，在某些地下水位较高的地区使用时有一定的局限性。

（4）动力学修复技术：主要使用电能将水或土壤中的重金属从表面分离出来进行处理。该方法不会改变土壤结构，对低渗透性土壤仍具有良好的效果，但在某些污染物浓度接近背景值的土壤中，其处理效果较弱。

（5）表土保护技术：研究表明，开发适合耕种的土壤需要很长时间，因此可以在开采前对表土进行保护，并在开采后回填保留的土壤，以帮助恢复。该技术的应用原理简单，生态恢复速度相对较快。但是，存在污染物迁移到表层土壤和地下水中的潜在风险，需要采取一些保护措施。

（6）土壤改良技术：在废弃土地的生态恢复过程中，通过向土壤中添加氮，磷、钾等营养物质和有机物质，改善土壤本身的理化性质，有助于生态恢复过程中植被的生长，缩短了植被更新的周期，并加速矿井的清理、和生态土地恢复的过程。

（7）直接加工技术：主要用于处理某些垃圾填埋场的废水。通过化学方法、膜处理方法等直接对废水进行处理，处理后的废水中的一部分可再用于矿物质冲洗、农业灌溉、生产生活。

（二）生物工程措施

按照分区规划，门头沟区现有的18.63平方公里废弃工矿用地将有13.19平方公里，即70%退还成绿化用地。

（1）植被恢复：主要利用附着在植物和植物根部的微生物吸收和积累、转化、分解和吸附污染物，以从土壤中去除污染物。方喜等人已经用人工林恢复了矿渣荒地，并发现人工植被可以显著增加荒地中土壤微生物的生物量和酶活性。植被恢复技术的挑战之一是植物的选择。在分析生长环境时，如果条件允许，可以考虑选择一些可以积累或富集污染物的植物。

（2）动物恢复：土壤是许多物种和动物的家园，为改善畜牧业，可以移入无节肢动物，主要用于改善土壤结构，增加土壤通透性、土壤保水力和分解有机物的能力。土壤污染物可以提高土壤生产力，促进生态平衡。

（3）微生物恢复：在合适的土壤温度和pH值以及其他环境条件下，大量的微生物繁殖。微生物在矿山荒地恢复项目中的作用日益重要。一方面，土壤中的微生物会降解土壤中的矿物质，从而促进农作物的吸收。另一方面，微生物可以分解腐殖质上的有机肥料和动植物残留物，与空气中的氮结合并改善土壤特性的理化特性。

（三）其他工程措施

门头沟区域的5.44平方公里废弃工矿用地，可用于支持地区绿色产业发展和新农村产业升级。其中一部分属于集体矿山用地，将结合新农村建设产业发展，合理点状分配到各村周边，用于村集体产业、市政设施等调整用地。可以考虑综合利用尾矿，以最大限度地提高环境和经济效益。首先，可以对尾矿进行进一步加工以回收有价值的元素，或将其用作有害物利润转化的辅助资源。第二，利用废石和尾矿填充地下工程，节省材料并降低土地定居率。

以门头沟某废石场的生态修复实际为例，该场地的矿区塌陷区是重点修复区域，通过引入固水保水的动植物建设，将其变成人工湿地，以增加旅游和休闲区的面积，并调整区域气候并改善矿区的生态环境。通过众多生态技术的综合利用，基于生态恢复目标，调节城市发展与建筑以及采石场的再利用之间的协调关系。对于靠近城市且交通便利的主要建筑区域的采石场，可以促进其变成场地友好产业，改进区域的建设成效。

四、结语

发起并实施一份关于门头沟废弃采石场生态恢复和再利用的管理计划，将在帮助保护门头沟的生态环境，加强山区生态保护和维护山区景观方面发挥重要作用，在此过程中，应当科学的实施管理计划，明确主要职责，通过科学的决策和计划，来增强管理和控制的双向力量，对各项工程进行有效的投资，并对其进行严格的监督和维护，以改进门头沟区域生态环境和山地景观，从根本上保护和恢复“城市绿肺”的生态功能。