摘要：

文章以撫順沃谷銅鋅礦為例，在分析預(yù)測(cè)礦區(qū)土地破壞與污染狀況的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)地形地貌等特點(diǎn)，提出了廢棄地污染控制的3個(gè)階段。根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚣巴寥罈l件，選擇當(dāng)?shù)剡m宜的先鋒植物種類(lèi)，提出了遼寧省金屬礦山廢棄地生態(tài)復(fù)墾規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，以重建人工生態(tài)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：

金屬礦；尾礦庫(kù)；生態(tài)復(fù)墾

中圖分類(lèi)號(hào)：S157.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：1019754/jnyyjs20190315026

前言

根據(jù)遼寧省國(guó)土資源廳2001年對(duì)全省182家大中型礦山企業(yè)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，累計(jì)產(chǎn)生廢渣421億m3，占地面積為22026km2，破壞土地面積57939km2，復(fù)墾面積僅3249km2，復(fù)墾率只有56%[1]。采礦過(guò)程及采后留下的尾礦、廢石廢渣中的重金屬淋濾釋放、選礦廢水所含有毒元素進(jìn)入到土壤、地表水、地下水等，均會(huì)造成嚴(yán)重污染[2]。尾礦庫(kù)閉庫(kù)后，庫(kù)中水分蒸發(fā)后，若不進(jìn)行復(fù)墾，遇風(fēng)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失，對(duì)周?chē)髿猸h(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，加強(qiáng)礦山廢棄地植被修復(fù)和生態(tài)規(guī)劃，已成為礦山可持續(xù)發(fā)展的重要問(wèn)題。根據(jù)采礦工藝和流程，預(yù)先對(duì)礦區(qū)進(jìn)行復(fù)墾規(guī)劃設(shè)計(jì)[3]，可實(shí)現(xiàn)“邊破壞、邊復(fù)墾”，保護(hù)礦區(qū)環(huán)境的前提保障。本文以撫順沃谷銅鋅礦為例，對(duì)金屬礦的尾礦庫(kù)的污染防治對(duì)策與生態(tài)復(fù)墾規(guī)劃設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究探討，為進(jìn)一步提高省內(nèi)礦山廢棄地植被重建效果和生態(tài)恢復(fù)成功率提供技術(shù)依據(jù)。

1研究區(qū)概況

沃谷銅鋅礦位于遼寧省撫順市新賓滿(mǎn)族自治縣葦子峪鎮(zhèn)小那吽村北側(cè)，中心地理坐標(biāo)：E124°38′00″，N41°30′20″。礦區(qū)范圍為05141km2，開(kāi)采深度為720～-440m標(biāo)高。本區(qū)屬中溫帶大陸性氣候區(qū)。年平均氣溫46℃，年最高溫度36℃，最低溫度-405℃。年平均降水量780mm，降水多集中在6[CD1]8月份，占全年降水量的65%，年極端最大降雨量出現(xiàn)于1995年為12426mm，年極端最小降雨量出現(xiàn)于1978年為534mm，十年一遇1h暴雨量為5408mm，十年一遇6h暴雨量為10478mm，十年一遇24h暴雨量為15810mm；年平均無(wú)霜期127d左右；凍土深度12m左右；≥10℃積溫為3605℃；年平均蒸發(fā)量1275mm；多年風(fēng)向?yàn)镾和NW；年平均風(fēng)速15～34m/s，最大風(fēng)速為16m/s。項(xiàng)目區(qū)地處長(zhǎng)白山余脈東南延伸部分的低山丘陵地帶，地形起伏變化較大，地形坡度在15°～35°之間。區(qū)內(nèi)地形標(biāo)高一般海拔586～714m，相對(duì)高差15521m。最低標(biāo)高在礦區(qū)南部，高程為600m，最高標(biāo)高在礦區(qū)西北部山脊上，高程為7387m。礦區(qū)植被類(lèi)型屬于長(zhǎng)白植物區(qū)系與華北植物區(qū)系過(guò)渡帶，地帶性植被類(lèi)型為溫帶（亞熱帶）落葉闊葉林，礦區(qū)主要樹(shù)種有落葉松、刺槐、楊樹(shù)、榆樹(shù)、油松；灌木有榛子、荊棘等；草本植物主要以黃背草、狗尾草、旱茅、白茅、野谷草為主。礦區(qū)周?chē)r(nóng)作物以玉米、大豆為主，地勢(shì)低的地方生長(zhǎng)茂密的灌木叢，基巖出露較少，植被覆蓋率可達(dá)80%。

2污染分析

礦山開(kāi)采服務(wù)期內(nèi)產(chǎn)生的尾礦全部集中堆放在尾礦庫(kù)，該尾礦庫(kù)位于選礦廠北側(cè)200m山溝內(nèi)，占地面積603hm3。尾礦庫(kù)匯水面積044km2，平均坡度129‰，尾礦庫(kù)縱向溝長(zhǎng)250m，尾礦庫(kù)初期壩修建在溝口處，尾礦庫(kù)最終堆積標(biāo)高695m，總壩高41m，其中初期壩高25m，堆積壩高16m；尾礦庫(kù)總?cè)莘e為13133萬(wàn)m3。

相比于原地貌土壤組織結(jié)構(gòu)，該尾礦庫(kù)的尾礦砂基質(zhì)中N、P、K及有機(jī)質(zhì)含量極低。保水保肥能力較差，土壤相對(duì)貧瘠。土壤基質(zhì)中含有毒重金屬Cu、Zn、Cd、As等，經(jīng)雨水沖刷和淋溶，這些有毒有害物質(zhì)極易滲到土壤之中，造成土壤的酸化、土壤重金屬污染，影響植物代謝，抑制植物生長(zhǎng)，影響營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，最終導(dǎo)致干旱加劇[4]。因此，如何對(duì)污染進(jìn)行控制是土地復(fù)墾首要解決的問(wèn)題。

3污染控制與生態(tài)復(fù)墾設(shè)計(jì)

31污染控制

311 鈍化階段

尾礦主要采取分層堆放的方式，因此，鈍化措施是在每層尾礦堆存完后進(jìn)行，在每個(gè)平臺(tái)堆放尾礦，并推平壓實(shí)過(guò)程中，撒上磷石灰（Ca5（PO4）3OH）[5]等化學(xué)改良劑，可促使重金屬形成不溶性化合物（磷酸鹽），其形態(tài)有利于這些重金屬的固定，同時(shí)可降低生物可利用性。

312阻隔階段

對(duì)尾礦庫(kù)內(nèi)堆存的尾礦采用高密度聚酯乙烯薄膜進(jìn)行苫蓋，防止尾礦砂內(nèi)的有毒有害物質(zhì)遷移，同時(shí)防止由于降雨造成污染物的淋洗，并向周?chē)h(huán)境擴(kuò)散。通過(guò)對(duì)尾礦砂進(jìn)行薄膜苫蓋可起到阻隔污染物的作用。

313修復(fù)階段

前2個(gè)階段已初步控制了污染物的擴(kuò)散和淋溶，為尾礦庫(kù)后期植被恢復(fù)創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件。在對(duì)尾礦庫(kù)進(jìn)行表土回覆后，結(jié)合當(dāng)?shù)貢r(shí)節(jié)，選擇當(dāng)?shù)剡m宜的黑麥草、高羊茅、白三葉草等耐重金屬、耐酸的草種，隨后的1～2a，繼續(xù)栽植刺槐、楊樹(shù)等喬木，建立更為穩(wěn)定的喬灌草模式的植被群落，從而達(dá)到防止水土流失、固定污染物的目的。

32土壤改良

撫順沃谷礦區(qū)自然條件較為優(yōu)越，但土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，心土層有機(jī)質(zhì)含量較少，通透性較差，需采取措施進(jìn)行土壤改良。

321綠肥法[6]

綠肥是目前作為土壤改良最有效的方法之一，綠肥一般為豆科植物，在尾礦庫(kù)回覆表土后，在土地復(fù)墾第1年和最近幾年可栽植一年生或多年生的豆科草本植物，在自然條件較差，較貧瘠的土地上，豆科植物都能很好的生長(zhǎng)。這種植物含03%～06%的氮素，含15%～25%的有機(jī)質(zhì)，腐爛后可起到膠結(jié)和團(tuán)聚土粒的作用，對(duì)提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤理化性質(zhì)具有重要的作用。

322有機(jī)肥法

有機(jī)肥分為2種，分別為生物活性有機(jī)肥和生物惰性有機(jī)肥，其中活性有機(jī)肥包括動(dòng)物糞便、人糞尿、污水污泥等；惰性有機(jī)肥包括泥炭類(lèi)物質(zhì)及各種礦質(zhì)添加劑的混合物。這些有機(jī)肥含有植物生長(zhǎng)、發(fā)育所必需的各種營(yíng)養(yǎng)元素，還能夠改良土壤[7]。他們被廣泛的應(yīng)用于礦山廢棄地基質(zhì)改良[8]。

沃谷銅鋅礦區(qū)的廢棄地可采用施有機(jī)肥的方式進(jìn)行土壤改良，可通過(guò)稻殼稻桿等對(duì)表土層進(jìn)行覆蓋，待稻殼稻桿腐爛后增加土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量，適合植物生長(zhǎng)，達(dá)到廢物綜合利用的同時(shí)，獲得良好的生態(tài)環(huán)境。

33生態(tài)復(fù)墾設(shè)計(jì)

331篩選植物種類(lèi)

生態(tài)復(fù)墾設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是能夠選出快速恢復(fù)植被的植物種類(lèi)。在選擇過(guò)程中需選擇生長(zhǎng)快、耐酸、耐重金屬能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)的當(dāng)?shù)貎?yōu)良樹(shù)種。根據(jù)本項(xiàng)目區(qū)所在地的氣候、土壤、水土流失等情況，采取喬灌草結(jié)合的植被恢復(fù)方式，確定擬選植物品種及其生態(tài)習(xí)性如表1。[FL）]

332措施設(shè)計(jì)

3321復(fù)墾初期

主要以灌草結(jié)合為主。先鋒植物有草本黑麥草、高羊茅、白三葉草及灌木沙棘。在第1年先種植黑麥草、高羊茅和白三葉草，隨后第2年，進(jìn)行種植灌木沙棘和胡枝子。由于胡枝子的特性為根系發(fā)達(dá)，當(dāng)年生長(zhǎng)速度一般，但從第2年開(kāi)始生長(zhǎng)速度加快。胡枝子地上和地下生物量積累快速，水土保持效果明顯。復(fù)墾初期，對(duì)其進(jìn)行撫育管理為1a 1次，松土深5～10cm。以后每隔4a，隔帶交替修剪1次。

3322復(fù)墾中后期

部分灌草結(jié)合區(qū)改造為喬灌草地。引種的喬木采用刺槐和楊樹(shù)，兩者生長(zhǎng)力強(qiáng)，同時(shí)有富集重金屬和保持水土的作用。栽植喬木可從每年的1[CD1]2月進(jìn)行，需采用一年生苗，主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。整地規(guī)格為06m×06m×06m。栽植當(dāng)年撫育管理為2次以上，只割草，不松土，苗木扶正，適當(dāng)培土。第2年和第3年每年撫育1～2次，第4年如尚未郁閉，繼續(xù)撫育1次。喬木撫育面積要逐年擴(kuò)大，松土深度不超過(guò)10cm。

4結(jié)語(yǔ)

對(duì)遼寧省金屬礦山廢棄地進(jìn)行植被重建與生態(tài)復(fù)墾設(shè)計(jì)是礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的重要途徑。其中尾礦庫(kù)的污染控制和生態(tài)復(fù)墾是重中之重。礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾設(shè)計(jì)規(guī)劃是一項(xiàng)涉及面廣、綜合性強(qiáng)的系統(tǒng)工程，結(jié)合國(guó)際礦區(qū)的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)多個(gè)學(xué)科的基本原理進(jìn)行綜合應(yīng)用，按照因地制宜的原則，對(duì)每個(gè)礦區(qū)的廢棄地進(jìn)行切實(shí)可行的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)植被恢復(fù)重建，進(jìn)而達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益及生態(tài)效益的統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)

[1]

遼寧省國(guó)土資源廳.遼寧省礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理專(zhuān)題研究報(bào)告[R].沈陽(yáng)：遼寧省國(guó)土資源廳，2001.

[2] 周連碧. 我國(guó)礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建的研究與實(shí)踐[J].有色金屬， 2007， 59（2）： 90-94.

[3] Bravo R， Nawrot J R. Slurry discharge management-beach profile prediction[J]. International Journal of Surface Min-ing， Reclamation and Environment， 1996， 10（2）： 69-71.

[4] 趙中秋，周增科，梁登，等. 金屬礦復(fù)墾中的污染防治與生態(tài)復(fù)墾設(shè)計(jì)探討——以廣東云安縣高棖鉛鋅礦為例[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)， 2010， 33（12）：106-110.

[5] Ma Q Y，Traina S J，Logan T J. In situ lead immobi-lization by apatite[J]. Environ. Sci. Tech，1993（27）：1803-1810.

[6] 馬彥卿.微生物復(fù)墾技術(shù)在礦區(qū)生態(tài)重建中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，2001（1）：66-68.

[7] 王志宏，李?lèi)?ài)國(guó).礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)基質(zhì)改良研究[J].中國(guó)礦業(yè)，2005，14（3）：22-27.

[JP3][8] 鐘順清.礦區(qū)土壤污染與修復(fù)[J].資源與環(huán)境，2007，23（6）：532-534.[JP]

作者簡(jiǎn)介：

周欣（1987-），女，遼寧省鐵嶺市人，工程師，碩士學(xué)位，研究方向：水土保持與生態(tài)復(fù)墾設(shè)計(jì)。