趙福剛

（1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司；2.中國(guó)冶金礦山企業(yè)協(xié)會(huì)固廢資源綜合利用委員會(huì)）

金屬礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了重要的資源支撐，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展提供了保障。我國(guó)不僅僅是金屬礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)大國(guó)，同時(shí)也是消費(fèi)大國(guó)。礦業(yè)作為基礎(chǔ)性工業(yè)產(chǎn)業(yè)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。然而，礦產(chǎn)資源的開(kāi)采同時(shí)也會(huì)破壞地表的生態(tài)系統(tǒng)，改變礦區(qū)原有的生態(tài)環(huán)境。礦業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)產(chǎn)生的荒廢土地不但浪費(fèi)了大量的土地資源，同時(shí)還存在著多種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與安全隱患。

我國(guó)對(duì)礦山廢棄地嘗試著進(jìn)行生態(tài)修復(fù)開(kāi)始于20世紀(jì)70年代末，一直到90年代之前廢棄地的修復(fù)工作基本上都是處于被動(dòng)的、小規(guī)模、低水平狀態(tài)［1］，并沒(méi)有得到社會(huì)的充分重視。近10 a來(lái)，隨著生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展理念深入人心，國(guó)家高度重視生態(tài)環(huán)境建設(shè)，堅(jiān)持綠色發(fā)展，加大了生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度，以改變生態(tài)環(huán)境面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)。同時(shí)，國(guó)家對(duì)過(guò)去遺留的金屬礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)問(wèn)題也高度關(guān)注，除了國(guó)家加大對(duì)生態(tài)修復(fù)的投入力度外，還制定了一系列的政策以鼓勵(lì)社會(huì)民間資本投入到礦山廢棄的生態(tài)修復(fù)中去［2］。在土壤修復(fù)領(lǐng)域，國(guó)家出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》、《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見(jiàn)》、《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《污染地塊土壤環(huán)境管理辦法（試行）》等一系列法律法規(guī)和產(chǎn)業(yè)政策，以規(guī)范和支持行業(yè)發(fā)展。2019—2020年中央財(cái)政安排了獎(jiǎng)補(bǔ)資金37億元，用于支持開(kāi)展長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶、黃河流域、京津冀周邊及汾渭平原等重點(diǎn)流域和重點(diǎn)區(qū)域廢棄露天礦山的生態(tài)修復(fù)工作。

金屬礦山廢棄地綜合處置的目標(biāo)是將破壞了的自然生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)廢棄地自我循環(huán)的生態(tài)功能。加強(qiáng)對(duì)金屬礦山廢棄地綜合處置技術(shù)的研究具有重要意義，國(guó)內(nèi)相關(guān)科技工作者在這方面也做了大量的工作，并取得了相當(dāng)多的成果［3-13］。該研究在現(xiàn)有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上［14-42］，對(duì)我國(guó)金屬礦山廢棄地的處置技術(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)，為廢棄地的綜合處置提供技術(shù)參考。

1 金屬礦山廢棄地形態(tài)

金屬礦的開(kāi)采過(guò)程是一個(gè)改變礦區(qū)原有生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)行環(huán)境再造的過(guò)程，對(duì)礦產(chǎn)資源所在區(qū)域內(nèi)的植被、表土層、巖層、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下水系等地質(zhì)環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生重要影響。開(kāi)采和加工礦石的過(guò)程中，不可避免地需要占用大量的土地資源來(lái)建設(shè)生產(chǎn)及生活設(shè)施。在礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中及開(kāi)采后期，產(chǎn)生了大量的喪失生態(tài)功能的荒廢土地，這些土地資源不經(jīng)過(guò)綜合處置將無(wú)法得到再利用。喪失生態(tài)功能的廢棄地由于地質(zhì)環(huán)境的變化，破壞了原來(lái)巖層的穩(wěn)定性，容易產(chǎn)生安全隱患；廢棄地中含有的有毒有害物質(zhì)會(huì)影響礦區(qū)的自然環(huán)境，不加以處置還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)散并擴(kuò)大影響面積，從而影響周邊植被和動(dòng)物的活動(dòng)。廢棄地的生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)退化，受損的生態(tài)環(huán)境很難實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)，需要借助人工措施來(lái)進(jìn)行治理。金屬礦山資源開(kāi)發(fā)活動(dòng)所產(chǎn)生的全生態(tài)環(huán)境問(wèn)題見(jiàn)圖1。金屬礦產(chǎn)資源開(kāi)采活動(dòng)由于采用的開(kāi)采方式不同，廢棄地也呈現(xiàn)出多種不同的形態(tài)。

（1）礦山排土場(chǎng)。礦山排土場(chǎng)是礦石覆蓋層表土剝離或井下掘進(jìn)排棄物集中堆放的場(chǎng)所，排土場(chǎng)堆積的固體廢物一般包括腐殖表土、風(fēng)化巖土、堅(jiān)硬巖石以及混合巖土等，排土場(chǎng)中也含有一些可被回收的表外礦、貧礦等。排土場(chǎng)的土層結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，存在的主要風(fēng)險(xiǎn)是排土場(chǎng)的穩(wěn)定性?；?、泥石流以及環(huán)境污染是排土場(chǎng)環(huán)境危害最主要的表現(xiàn)形式，排土場(chǎng)如果不經(jīng)過(guò)處置還易產(chǎn)生揚(yáng)塵等危害。2008年山西省婁煩縣境內(nèi)的尖山鐵礦發(fā)生特別重大排土場(chǎng)垮塌事故，造成45人死亡、1人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3 080.23萬(wàn)元。事故的主要原因就是邊坡處于失穩(wěn)狀態(tài)下時(shí)，仍在進(jìn)行排土作業(yè)，加之不利的地形條件、排土場(chǎng)地基承載力低、降水滲入邊坡底層、扒渣撿礦等因素進(jìn)一步降低了排土場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致大面積垮塌。有些排土場(chǎng)同時(shí)還堆存有大量的腐殖表土，這些腐殖表土具有植物生長(zhǎng)所需的豐富營(yíng)養(yǎng)。排土場(chǎng)是進(jìn)行生態(tài)修復(fù)條件相對(duì)比較容易的客體。

（2）廢石、尾礦堆存場(chǎng)。廢石堆存場(chǎng)是開(kāi)采出的巖石及低品位礦石堆積的場(chǎng)所，組成物質(zhì)雜亂，質(zhì)地松散，保水保肥能力差。尾礦堆存場(chǎng)是借助于現(xiàn)有地形或圍地構(gòu)筑場(chǎng)所，用來(lái)儲(chǔ)存金屬礦產(chǎn)資源加工提取有價(jià)金屬后的尾礦，尾礦的堆存場(chǎng)有濕式和干式2種物態(tài)。同時(shí)，堆存的廢棄物由于礦產(chǎn)資源種類的不同，成分也比較復(fù)雜，有些堆存的尾礦還含有大量的有毒有害元素，這些元素有可能隨著降水滲入地表，從而遷移到周圍環(huán)境中，造成嚴(yán)重而廣泛的農(nóng)田土壤和水體污染，有毒物質(zhì)會(huì)積累在礦區(qū)廢棄地附近的植物、動(dòng)物和人類體內(nèi)。尾礦堆存場(chǎng)是金屬礦山進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的重要客體，是礦山重要的危險(xiǎn)源。2019年1月，位于巴西東南部的VALE公司的豆流壩尾礦庫(kù)發(fā)生嚴(yán)重的潰壩事故（圖2），事故造成165人死亡、160人失蹤。潰壩后的尾礦庫(kù)中大量的鐵尾礦進(jìn)入河流，滲透到地下和河床，對(duì)附近地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的破壞。事故發(fā)生后，當(dāng)?shù)卮罅颗５葎?dòng)物死亡。事故的主要是原因是2018年底的強(qiáng)降雨使得非飽和尾礦吸著力減小從而強(qiáng)度降低，加上壩體尾礦料蠕變，導(dǎo)致尾礦突然喪失強(qiáng)度，臨界穩(wěn)定的壩體最終潰決。

（3）地表露天坑。露天開(kāi)采的金屬礦山通過(guò)穿孔—爆破—采裝—運(yùn)輸—排廢等流程達(dá)到對(duì)金屬礦產(chǎn)資源開(kāi)采的目的，開(kāi)采結(jié)束后一般會(huì)形成1個(gè)露天的采坑。露天采坑邊坡由開(kāi)采結(jié)束后的臺(tái)階組成，邊坡的穩(wěn)定性是對(duì)露天坑治理的關(guān)鍵因素。邊坡的穩(wěn)定受到內(nèi)外部各類因素的影響，內(nèi)部因素包括巖質(zhì)類型、地質(zhì)構(gòu)造，外部因素包括自然氣候、人為因素等［43］。對(duì)于大型露天礦山，露天開(kāi)采需要?jiǎng)冸x礦石層的表土，破壞原有的生態(tài)環(huán)境，金屬礦開(kāi)采后會(huì)形成大型的露天采坑，圖3為安徽馬鋼礦業(yè)資源集團(tuán)南山礦業(yè)公司原凹山露天采坑。露天開(kāi)采會(huì)破壞原有的地形地貌，作業(yè)區(qū)地表原有的植被都會(huì)被毀壞，礦山景觀環(huán)境也會(huì)被破壞。露天開(kāi)采的同時(shí)還會(huì)影響地表、地下水系，金屬礦開(kāi)采活動(dòng)形成的采坑，容易匯聚地下涌水和地表降水，部分水體在硫等元素的參與下，容易形成酸性廢水，廢水滲透至地下或排至地表后，會(huì)污染水環(huán)境。露天采坑的邊坡穩(wěn)定性也是廢棄地一個(gè)主要的安全隱患，一旦采坑邊坡失穩(wěn)，容易產(chǎn)生滑坡、坍塌和泥石流等次生災(zāi)害，形成重大的安全與環(huán)保事故。對(duì)于處于多雨季節(jié)的露天坑，由于大氣降水會(huì)在一定程度上軟化邊坡的結(jié)構(gòu)面，降低邊坡的力學(xué)強(qiáng)度，容易誘發(fā)邊坡的失穩(wěn)破壞［44］。

（4）塌陷采空區(qū)。地下開(kāi)采的礦山在開(kāi)采活動(dòng)結(jié)束后，形成巨大的采空區(qū)，采空區(qū)如果不經(jīng)過(guò)治理，空區(qū)的巖石力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化后，容易產(chǎn)生地表塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)還會(huì)誘發(fā)嚴(yán)重的水資源枯竭。某礦地表塌陷見(jiàn)圖4。礦山采空區(qū)所處地段一般具有土壤貧瘠、土層薄、保水性差、土壤含礫石率高、地質(zhì)疏松等諸多特征，造成采礦區(qū)復(fù)墾與土壤修復(fù)施工困難，人造生態(tài)林木成活率低等問(wèn)題。采空區(qū)一旦塌陷，將引發(fā)地表沉降，造成耕地?fù)p毀。地表一旦發(fā)生塌陷，會(huì)導(dǎo)致地下水位下降，土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素也會(huì)隨著地下水流失，造成地表土壤貧瘠，植被的生存環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)［45］，我國(guó)每年土地塌陷受損的耕地面積約200 km2。一些小礦點(diǎn)被盜采、盜挖后形成了一些“無(wú)主”的礦洞，這些礦洞也必須進(jìn)行修復(fù)治理，以恢復(fù)、穩(wěn)定區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境，減少潛在的危險(xiǎn)源。

（5）重金屬污染區(qū)。通常情況下，在礦山的礦石和圍巖中富含有大量金屬硫化物，包括黃鐵礦（FeS2）、黃銅礦（CuFeS2）、閃鋅礦（ZnS）、方鉛礦（PbS）、毒砂（FeAsS）等，硫化物的氧化導(dǎo)致固廢堆場(chǎng)周邊土壤的酸化，形成一定范圍的重金屬污染區(qū)，而且重金屬污染區(qū)是動(dòng)態(tài)的，隨著雨水的滲流，存在擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)，如果不加以治理或隔斷，污染區(qū)還會(huì)逐年擴(kuò)張。重金屬污染區(qū)的主要危害特征：①在強(qiáng)酸性環(huán)境條件下，銅、鋁、鐵、錳及一些微量元素的溶解度迅速增加，對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用；②極端酸性致使干旱時(shí)返鹽嚴(yán)重，高濃度H+和鹽濃度導(dǎo)致植物酶系統(tǒng)失活，抑制植物呼吸作用和植物根系對(duì)水分和營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，據(jù)調(diào)查大多數(shù)農(nóng)作物的生長(zhǎng)在電導(dǎo)率達(dá)1.5～7 dS/m時(shí)便受影響［46］；③土壤酸化造成土壤板結(jié)，抑制土壤有機(jī)質(zhì)分解和土壤離子的交換能力，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)所需的大量元素和微量元素嚴(yán)重不足［47］；④酸性廢水進(jìn)入水體后，降低了水體的pH值，對(duì)水中的浮游生物和魚(yú)藻類產(chǎn)生了致命的威脅，影響了整個(gè)水體的生態(tài)平衡。國(guó)內(nèi)某鉛鋅礦采礦區(qū)域廢棄的尾渣堆場(chǎng)，由于重金屬的污染，廢棄地塊幾乎沒(méi)有高等植物的生長(zhǎng)痕跡。

受重金屬污染的礦區(qū)廢棄地土壤中重金屬超出土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在該區(qū)域種植的作物、植物中重金屬含量高，這些作物若被人類攝入，會(huì)嚴(yán)重影響人類健康［48］。在重金屬污染區(qū)種植的糧食作物被認(rèn)為是人類和動(dòng)物接觸有毒金屬的主要因素之一。有研究發(fā)現(xiàn)，在重金屬污染區(qū)種植的水稻，一些大米中鎘含量超過(guò)了允許水平，該類大米的攝入被認(rèn)為是當(dāng)?shù)鼐用衩咳諗z入較多量鎘的主要因素，會(huì)對(duì)人類健康構(gòu)成潛在威脅，會(huì)有致癌的風(fēng)險(xiǎn)［49］。Lee等［50-51］報(bào)道，韓國(guó)Songeheon金銀礦區(qū)廢棄地引起土壤及水體（包括飲用水）污染，通過(guò)傳播導(dǎo)致由As、Cd、Cu等引發(fā)癌癥的危險(xiǎn)指數(shù)顯著增加。Maramba［52］等報(bào)道了菲律賓廢棄汞礦附近的居民通過(guò)不同途徑持續(xù)接觸汞，包括土壤、水、空氣和魚(yú)類，據(jù)報(bào)道，出現(xiàn)了幾種不尋常的健康影響，如貧血、肝功能升高、牙齦炎、牙齦出血以及麻木、虛弱、顫抖和不協(xié)調(diào)等神經(jīng)系統(tǒng)影響，魚(yú)類、沉積物和居民血液中汞含量也高于標(biāo)準(zhǔn)水平。

（6）廢棄地生產(chǎn)生活設(shè)施壓覆區(qū)。礦山開(kāi)采活動(dòng)結(jié)束后，用于礦石采選活動(dòng)的基礎(chǔ)設(shè)施包括生產(chǎn)廠房、辦公生活設(shè)施以及礦區(qū)的道路等。這些生產(chǎn)生活設(shè)施都占用了大量的土地資源。一些礦山建筑以及設(shè)備設(shè)施比較簡(jiǎn)易，投入成本也低，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)停止后，這些廢棄地上的建筑由于長(zhǎng)久失修也成為了安全隱患，礦區(qū)的道路由于壓實(shí)和去土壤化作用，有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分與水分缺乏，需要進(jìn)行土壤功能的修復(fù)。礦山廢棄地建筑設(shè)施的處理也是廢棄地綜合處置的重要工作，尤其是國(guó)內(nèi)在關(guān)閉大量小散采礦選礦生產(chǎn)活動(dòng)后，騰出了大量的該類壓覆區(qū)，這些壓覆區(qū)可以置換出寶貴的土地資源。

目前，金屬礦山廢棄地主要有上述6種存在形態(tài)，通過(guò)這些形態(tài)可以歸納出礦山廢棄地的主要特征：一是礦山地質(zhì)環(huán)境改變，廢棄地持水保肥能力差，缺乏必要的營(yíng)養(yǎng)元素，如有效磷濃度低、含氮量極低等，導(dǎo)致廢棄地土壤貧瘠、養(yǎng)分不平衡，產(chǎn)生缺水性干旱；二是廢棄地礦區(qū)尤其是有色金屬礦區(qū)域重金屬含量過(guò)高［53］，pH值失衡產(chǎn)生酸化或鹽堿化，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)比較大；三是由于金屬礦山采礦以及人類活動(dòng)，對(duì)礦區(qū)原有的動(dòng)植物生存環(huán)境產(chǎn)生了影響，干擾了動(dòng)、植物的棲息地，使廢棄礦山的動(dòng)植物喪失多樣性［54］，原有生態(tài)系統(tǒng)中的生物數(shù)量和種類減少，生物多樣性急劇下降，生態(tài)平衡遭到嚴(yán)重破壞；四是礦山開(kāi)采活動(dòng)對(duì)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境也產(chǎn)生了破壞，礦石資源開(kāi)采活動(dòng)以及巖石的風(fēng)化、尾礦堆存，也容易造成揚(yáng)塵污染，危害生活環(huán)境。

金屬礦山廢棄地綜合處置的主要目標(biāo)是通過(guò)技術(shù)手段最終實(shí)現(xiàn)廢棄地土壤功能的修復(fù)［55-56］。一是對(duì)露采的邊坡進(jìn)行加固，對(duì)地下開(kāi)采形成的采空區(qū)進(jìn)行回填或崩落，確保采空區(qū)的穩(wěn)定性，恢復(fù)采區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，以減少安全隱患；二是通過(guò)控制和降低廢棄地的環(huán)境污染因素，對(duì)廢棄地被破壞的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)，通過(guò)恢復(fù)廢棄地的自我生態(tài)修復(fù)功能，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的再造。金屬礦山廢棄地的綜合處理需要進(jìn)行科學(xué)地規(guī)劃，結(jié)合廢棄地所在區(qū)域的氣候、水文、地質(zhì)等條件，因地制宜地選擇處置的技術(shù)和方式［57-58］。對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)需要選擇鄉(xiāng)土化的植物群落。

針對(duì)不同的形態(tài)需要采用不同的生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行治理，本著“宜耕則耕，宜林則林，宜工則工、宜景則景”的原則，采用“無(wú)害化、減災(zāi)化、綠色化、效益化”的技術(shù)手段，推動(dòng)金屬礦山廢棄地的綜合治理與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相融合，建設(shè)“綠水青山”，實(shí)現(xiàn)礦山廢棄地向土地資源、林地資源、旅游資源、生態(tài)資源的轉(zhuǎn)換，確保人與自然的和諧發(fā)展。

礦山廢棄地綜合處理與處置就是要結(jié)合礦石開(kāi)采活動(dòng)對(duì)土地資源、水環(huán)境、大氣環(huán)境以及生物多樣性等的影響，探討各類生態(tài)恢復(fù)治理技術(shù)的實(shí)施效果，促使修復(fù)區(qū)恢復(fù)生物的多樣性，完善修復(fù)區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

2 金屬礦山廢棄地地表地質(zhì)環(huán)境修復(fù)

金屬礦山廢棄地綜合處置涉及地質(zhì)災(zāi)害防治、地形地貌景觀修復(fù)、土地復(fù)墾、礦巖復(fù)綠、水土污染防治等多專業(yè)領(lǐng)域。為全生態(tài)修復(fù)已經(jīng)受損的廢棄地，從而有效地加以綜合處置，需要對(duì)廢棄地進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查分析，調(diào)查要素包括礦產(chǎn)地質(zhì)、水文地質(zhì)、資源開(kāi)采方式、地質(zhì)災(zāi)害、水土保持、土地用途、土地?fù)p毀、土壤類型、土壤污染、植被類型、“三廢”排放等。修復(fù)工作涉及到礦床學(xué)、采礦學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、災(zāi)害學(xué)、土壤學(xué)、植物學(xué)等多學(xué)科的交叉［59-60］。金屬礦產(chǎn)資源的開(kāi)采區(qū)域不僅僅是巖石圈表層的地質(zhì)體，還包括區(qū)域內(nèi)的大氣圈、水圈、動(dòng)植物圈，這些圈層之間相互的物質(zhì)和能量的流動(dòng)形成了一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)［61］。金屬礦山廢棄地處置涉及到邊坡生物防護(hù)、景觀修復(fù)與再造、土地重新規(guī)劃與土地復(fù)墾等諸多環(huán)節(jié)。礦區(qū)生態(tài)修復(fù)重建的各個(gè)環(huán)節(jié)需要將各個(gè)學(xué)科有機(jī)結(jié)合、緊密融合，實(shí)現(xiàn)資源效益、生態(tài)效益、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

礦山開(kāi)采后由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)邊坡、排土場(chǎng)、采空區(qū)、尾礦庫(kù)的修復(fù)首先需要考慮的是修復(fù)場(chǎng)地的地質(zhì)災(zāi)害的處置。對(duì)礦山廢棄地修復(fù)之前，需要調(diào)查項(xiàng)目所在區(qū)域的氣象水文、地形地貌、地層巖性、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和礦山不良地質(zhì)環(huán)境等問(wèn)題。根據(jù)礦山廢棄地的地質(zhì)條件采用不同的地質(zhì)環(huán)境修復(fù)技術(shù)。對(duì)于廢棄地地表地質(zhì)環(huán)境的修復(fù)，小于40°的邊坡坡面一般采取噴播綠化技術(shù)，40°～75°的坡面采用各種護(hù)坡技術(shù)；大于75°的坡面則采用人工造坡技術(shù)等。

2.1 造坡技術(shù)

由于巖質(zhì)邊坡的立地條件極差，難以長(zhǎng)期為綠色植物提供充足的養(yǎng)分、水分和根系生長(zhǎng)空間，所以復(fù)綠極其困難。巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)的主要工作是重塑植被生長(zhǎng)所需的環(huán)境，主要影響因素包括巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性、邊坡綠化技術(shù)的選擇、植物群落的建設(shè)、低成本的養(yǎng)護(hù)技術(shù)等。針對(duì)坡度比較大，植生條件比較惡劣的巖質(zhì)邊坡一般采用造坡技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境修復(fù)。

2.1.1 人工邊坡技術(shù)

人工邊坡技術(shù)是利用廢棄地現(xiàn)有的地質(zhì)環(huán)境條件，針對(duì)高陡的開(kāi)采坡面角，將廢石骨料、生物質(zhì)泥土堆置到坡面處以降低坡面角，按照設(shè)計(jì)的坡度逐級(jí)向上壓實(shí)。通過(guò)人工干預(yù)的方式，達(dá)到設(shè)計(jì)的坡面角后，再修筑攔擋墻等措施以防治堆置物的流失。最后在人工設(shè)計(jì)的邊坡上進(jìn)行種植復(fù)綠。高陡硬巖坡面人工堆置邊坡見(jiàn)圖5。對(duì)于堆置坡面的材質(zhì)在結(jié)構(gòu)面的設(shè)計(jì)以及后期養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，要確保能夠貯藏住植物所需的營(yíng)養(yǎng)元素和水分，以利于植物生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。人工邊坡復(fù)綠措施一般要求施工現(xiàn)場(chǎng)有大量土石方堆積，否則需要耗費(fèi)大量搬運(yùn)成本。

浙江某廢棄鉛鋅礦設(shè)計(jì)采用削坡、填方、擋墻、擋壩、截排水溝等技術(shù)措施進(jìn)行廢棄鉛鋅礦山的穩(wěn)定性綜合治理。根據(jù)礦山邊坡類型和立地環(huán)境條件，設(shè)計(jì)主體采用圍堰造坑回填功能性客土+厚層基材噴播綠化+種植女貞和紅葉石楠及點(diǎn)播胡枝子或種子袋埋置等喬灌木綠化技術(shù)工藝，使受損的山體邊坡得到森林化生態(tài)修復(fù)的目的（圖6）。

2.1.2 臺(tái)階爆破削坡技術(shù)

對(duì)于地質(zhì)條件比較復(fù)雜的邊坡，一般在修復(fù)前需要通過(guò)技術(shù)手段對(duì)邊坡危巖進(jìn)行處理，臺(tái)階爆破削坡技術(shù)是其中一種典型的技術(shù)手段。臺(tái)階爆破削坡技術(shù)是通過(guò)人工爆破的作業(yè)方法對(duì)邊坡進(jìn)行削坡卸載，清除邊坡上崩塌、滑坡的隱患，確保邊坡復(fù)綠作業(yè)時(shí)的安全。同時(shí)根據(jù)邊坡的高差，通過(guò)爆破作業(yè)也能達(dá)到實(shí)現(xiàn)削坡和降低坡面角的目的。經(jīng)過(guò)臺(tái)階爆破削坡處理后的邊坡，再通過(guò)穴坑培植營(yíng)養(yǎng)土壤，栽植綠色藤類植被，最終達(dá)到復(fù)綠的目的。臺(tái)階爆破削坡技術(shù)的關(guān)鍵在于爆破參數(shù)的選擇，確保能夠既消除安全隱患又便于邊坡的栽植復(fù)綠。何振邦等［62］在某礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理工程中采用了爆破削坡處理技術(shù)，詳細(xì)介紹了采用該技術(shù)時(shí)預(yù)裂爆破中的鉆孔參數(shù)、爆破參數(shù)的選取和計(jì)算，以及爆破作業(yè)過(guò)程中的飛石安全距離，確定了安全警戒范圍，為臺(tái)階爆破削坡技術(shù)的應(yīng)用提供了典型案例。

2.2 護(hù)坡技術(shù)

2.2.1 格構(gòu)護(hù)坡技術(shù)

格構(gòu)護(hù)坡技術(shù)是最常見(jiàn)也是使用較多的一種護(hù)坡技術(shù)，尤其是在公路、鐵礦及路堤的邊坡防護(hù)中經(jīng)?？梢?jiàn)，該技術(shù)因具有施工效率高、蓄水保土能力強(qiáng)、觀賞性比較好等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。格構(gòu)護(hù)坡技術(shù)一般是采用漿砌塊石或鋼筋混凝土在巖土質(zhì)邊坡上按照一定的形狀堆成骨架，也被稱為格構(gòu)梁，再通過(guò)錨桿或錨索進(jìn)行固定。在骨架形成的空間中種植綠色植物，進(jìn)行涵養(yǎng)培植，最終實(shí)現(xiàn)邊坡復(fù)綠的目的。菱形、方形、拱形和人字形格構(gòu)梁是比較常見(jiàn)的方式。格構(gòu)護(hù)坡技術(shù)因?yàn)槭┕は鄬?duì)比較成熟，在金屬礦山廢棄地邊坡治理中也得到了廣泛的應(yīng)用。白建光等［63］針對(duì)北方干旱—半干旱地區(qū)礦山邊坡，采用格構(gòu)護(hù)坡技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，對(duì)施工的流程以及所使用的復(fù)綠植物進(jìn)行了詳細(xì)介紹，取得了理想的效果。穆嘉琳［64］等利用錨桿格構(gòu)梁+生態(tài)袋綠化的方式對(duì)京張高鐵居庸關(guān)附近礦山廢棄地坡度較大邊坡進(jìn)行穩(wěn)定綠化，坡頂采用格構(gòu)式錨桿擋墻、格構(gòu)式擋墻底部設(shè)置仰斜式重力擋土墻。居庸關(guān)附近礦山廢棄地經(jīng)過(guò)修復(fù)地質(zhì)災(zāi)害、水土流失明顯減少，同時(shí)促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)多樣性建設(shè)。

2.2.2 魚(yú)鱗坑客土培植技術(shù)

針對(duì)坡度較小、巖質(zhì)邊坡表面砂石土質(zhì)含量較高的廢棄地，一般采用坑穴植綠的技術(shù)進(jìn)行修復(fù)處置。這類坑穴與鯉魚(yú)體表的鱗片相似，也稱為魚(yú)鱗坑。魚(yú)鱗坑客土培植技術(shù)是針對(duì)硬質(zhì)邊坡，采用風(fēng)鎬挖掘穴坑，穴坑近似半月形，將挖出的土石塊堆在穴坑的下方向形成堰體，再將客土填充到坑穴內(nèi)，在坑穴內(nèi)種植適宜的植物（圖7）。魚(yú)鱗坑客土培植技術(shù)要求修復(fù)區(qū)域坡度不能太大，且當(dāng)?shù)貧夂驐l件能有一定的降水量，以確保植物的生長(zhǎng)。

2.2.3 植生槽（袋）技術(shù)

植生槽法是指在邊坡的坡面按設(shè)計(jì)間距打入錨桿，并在坡面外端預(yù)留一定長(zhǎng)度，以此預(yù)留錨桿為載體，在其上構(gòu)筑鋼筋混凝土種植槽，在槽內(nèi)回填土壤，并栽植喬、灌、藤類植物，通過(guò)一段時(shí)間的生長(zhǎng)后用以遮蔽坡面的一種技術(shù)。其結(jié)構(gòu)形式除了可采取直板式外，還可采取“V”形、“U”形、“L”形，種植槽的基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖8。植生槽法主要是針對(duì)高陡邊坡，坡面比較光滑，難以布置有效的阻擋設(shè)施，來(lái)保證營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和土壤的依附。植生槽法相當(dāng)于在惡劣的巖質(zhì)環(huán)境下人工給植物構(gòu)筑一個(gè)生長(zhǎng)空間，最后改變整個(gè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。植生槽法可以在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)綠，但后期的維護(hù)和管理成本比較高［65-66］。植生槽技術(shù)的不足之處:①針對(duì)順層巖質(zhì)邊坡，如果使用風(fēng)鎬等設(shè)備鉆孔可能會(huì)導(dǎo)致邊坡巖體的失穩(wěn)，產(chǎn)生次生地質(zhì)災(zāi)害；②如果使用鐵質(zhì)錨桿或鋼筋骨架，長(zhǎng)時(shí)間后容易氧化銹蝕，種植槽有掉落的風(fēng)險(xiǎn)，破壞生長(zhǎng)的根系；③種植槽內(nèi)植物的生長(zhǎng)空間有限，如何選擇合適的植物種類也比較困難；④種植槽的施工風(fēng)險(xiǎn)和難度都比較大，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

植生袋是配合植生槽應(yīng)用的技術(shù)，為解決植生槽內(nèi)植物播種和補(bǔ)種存在的問(wèn)題，將植物的生長(zhǎng)因素進(jìn)行封袋。植生袋里包括培植植物的種子、營(yíng)養(yǎng)土壤等，植生袋自身具有可降解性。常用的植生袋一般包括4層，最外層使用尼龍纖維網(wǎng)，第2層采用無(wú)紡布，第3層放置植物種子，內(nèi)層采用能夠在短期內(nèi)自動(dòng)分解的無(wú)紡棉纖維布（或紙漿層）。土壤和肥料放置在內(nèi)層，以滿足植株幼苗的生長(zhǎng)。隨著植生袋內(nèi)植物的生長(zhǎng)，植株的根系可以穿透植生袋，產(chǎn)生強(qiáng)大的牽引力，從而實(shí)現(xiàn)護(hù)坡的目的。植生袋主要配合種植槽，在一些高硬巖質(zhì)邊坡修復(fù)中得到應(yīng)用［67］，其具有占地面積小、植物成長(zhǎng)快、便于灌溉、種植種子成活率高以及復(fù)播等優(yōu)點(diǎn)。

2.2.4 鑫三角護(hù)坡技術(shù)

鑫三角護(hù)坡技術(shù)融合了格構(gòu)護(hù)坡和植生袋技術(shù)的特點(diǎn)。鑫三角護(hù)坡技術(shù)是由生態(tài)袋、連接扣和加筋土工格柵3部分進(jìn)行組合，通過(guò)鑫三角標(biāo)準(zhǔn)扣把上下相鄰鑫三角生態(tài)袋固定為一個(gè)三角形的穩(wěn)定體，形成一個(gè)穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)；鑫三角工程扣用于連接生態(tài)袋與加筋土工格柵，使鑫三角系統(tǒng)與邊坡形成一個(gè)統(tǒng)一整體。在鑫三角生態(tài)袋內(nèi)填充種植土和生長(zhǎng)基質(zhì)，一般在底層的鑫三角生態(tài)袋裝填礫石，根據(jù)坡面的角度，逐層擺放生態(tài)袋，最終與頂部平齊，用土進(jìn)行完全覆蓋。鑫三角護(hù)坡技術(shù)一般適用于建造各種綠色植被邊坡和擋土墻。

2.2.5 掛網(wǎng)噴播護(hù)坡技術(shù)

掛網(wǎng)噴播護(hù)坡技術(shù)是一種常見(jiàn)的相對(duì)比較便捷的護(hù)坡技術(shù)，通過(guò)在目標(biāo)坡面上掛置三維植被網(wǎng)或鋼絲網(wǎng)，用錨桿或錨釘進(jìn)行固定，以達(dá)到防止邊坡水土流失和失穩(wěn)、加固邊坡的目的，最后將生長(zhǎng)基質(zhì)攪拌后噴灑到巖面上對(duì)坡面進(jìn)行噴播復(fù)綠。掛網(wǎng)噴播護(hù)坡技術(shù)一般要求巖質(zhì)邊坡的坡度不能太大。王忠偉等［68］研究發(fā)現(xiàn)，掛網(wǎng)噴播技術(shù)一般適用于坡度＜50°時(shí)，效果比較理想；坡度＞50°時(shí)，由于掛網(wǎng)自重、錨固條件、對(duì)邊坡的加固以及生長(zhǎng)基質(zhì)的噴播都受到限制，很難達(dá)到預(yù)期的效果。掛網(wǎng)噴播護(hù)坡技術(shù)因?yàn)閷?shí)施起來(lái)相對(duì)比較容易，在對(duì)破損山體的修復(fù)上得到了廣泛應(yīng)用，并取得了很好的成效［69-70］。

格賓網(wǎng)是一種應(yīng)用比較典型的掛網(wǎng)。格賓網(wǎng)大都采用箱型設(shè)計(jì)，通過(guò)機(jī)器編織成雙絞六邊形，網(wǎng)線一般采用鍍鋁或鍍鋅的優(yōu)質(zhì)不銹鋼絲，網(wǎng)箱內(nèi)填充砂石和營(yíng)養(yǎng)質(zhì)，一般就地取材，現(xiàn)場(chǎng)填充。網(wǎng)箱的排列要求層與層之間縱橫交錯(cuò)疊砌、上下聯(lián)結(jié)，不能出現(xiàn)通縫。網(wǎng)箱放置后再鋪上厚土，分層壓實(shí)。格賓網(wǎng)施工相對(duì)較簡(jiǎn)便，能承受較大范圍的變形，而且耐腐蝕，在廢棄礦區(qū)導(dǎo)流、泄洪渠等地方應(yīng)用較多。

2.2.6 植被混凝土護(hù)坡技術(shù)

植被混凝土護(hù)坡技術(shù)是將改性水泥、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)質(zhì)、適配的植物種子與混凝土外加劑按照一定的比例進(jìn)行攪拌混合，形成植被混凝土。在邊坡上鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)或塑料網(wǎng)，并通過(guò)錨桿或錨釘進(jìn)行固定，將植被混凝土噴射到鋪網(wǎng)后的邊坡上，形成一個(gè)約10 cm厚的植被混凝土層，然后再鋪上無(wú)紡布防曬保墑，經(jīng)過(guò)灑水養(yǎng)護(hù)，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，達(dá)到護(hù)坡綠化的目的［71-73］。植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)的核心在于植被混凝土的制備，該技術(shù)涉及到生物學(xué)、土壤學(xué)、硅酸鹽學(xué)等，同時(shí)還要結(jié)合邊坡的巖石性質(zhì)，考慮混凝土噴射后的凝固特征。植被混凝土添加劑又是制備的核心，添加劑要能夠確保種子在混凝土中能夠成活，并生根、發(fā)芽和成長(zhǎng)。植被混凝土與普通混凝土的區(qū)別還在于需要確保混凝土中有足夠多的空隙，以確保植物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)質(zhì)的吸收以及良好的生長(zhǎng)環(huán)境。植被混凝土還需要具有較好的穩(wěn)定性，不能產(chǎn)生龜裂，以防形成次生災(zāi)害。

2.2.7 纖維噴播護(hù)坡技術(shù)

隨著纖維材料的不斷發(fā)展，一些纖維的強(qiáng)度與鋼絲網(wǎng)、混凝土相比都能達(dá)到或超過(guò)相應(yīng)的技術(shù)要求。纖維材料技術(shù)的發(fā)展衍生出纖維噴播護(hù)坡技術(shù)，其與植被混凝土技術(shù)類似，纖維噴播護(hù)坡技術(shù)也是將營(yíng)養(yǎng)質(zhì)、復(fù)合肥、保水劑、黏合劑等經(jīng)攪拌混勻后噴播到巖質(zhì)邊坡上，然后在表層覆蓋無(wú)紡布并固定好，形成土壤生境重建，促進(jìn)植被群落的生長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用較多的是一種富特拉纖維噴播材料，因?yàn)槠溥€具有保溫保養(yǎng)的作用，在高海拔低溫地區(qū)也得到了成功應(yīng)用。

2.2.8 其他護(hù)坡技術(shù)

（1）輪胎護(hù)坡技術(shù)。輪胎護(hù)坡技術(shù)是利用廢棄的汽車輪胎，將其用錨桿和鐵絲固定在坡面（通常小于45°）上，將配置好的客土撒在輪胎內(nèi)部，然后壓實(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境選擇植物種植。在輪胎內(nèi)部播種植被后，進(jìn)行適當(dāng)?shù)仞B(yǎng)護(hù)，確保土壤含有足夠的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)，確保種子的生長(zhǎng)。

（2）生態(tài)植被毯護(hù)坡技術(shù)。生態(tài)植被毯護(hù)坡技術(shù)是將植物纖維層和植生種子、保水劑、黏合劑、營(yíng)養(yǎng)質(zhì)等混合，與木漿紙層聚合成三維復(fù)合毯結(jié)構(gòu)。植物纖維層起到鎖住植生種子、肥料和保水劑的作用，同時(shí)后期降解后也能增加土壤肥料。將生態(tài)植被毯固定到坡面上，起穩(wěn)固植物種子、保護(hù)巖質(zhì)坡面不受風(fēng)雨侵蝕以及植物種子隨雨水流失等。生態(tài)植被毯技術(shù)成本低，工藝簡(jiǎn)單，養(yǎng)護(hù)管理成本也較低，得到了廣泛的應(yīng)用。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)金屬礦山廢棄地地質(zhì)環(huán)境的處理主要以造坡或護(hù)坡技術(shù)為主，根據(jù)護(hù)坡條件的不同，還衍生出三維植被網(wǎng)噴播技術(shù)、飄臺(tái)法、藤本護(hù)坡技術(shù)、爆破燕窩等技術(shù)，但總的原理和施工技術(shù)措施都類似。

2.3 地下采空區(qū)治理技術(shù)

地下金屬礦產(chǎn)資源的開(kāi)采活動(dòng)結(jié)束后，若不進(jìn)行處置，會(huì)形成巨大的采空區(qū)。采空區(qū)一般會(huì)改變圍巖以及周邊巖層的應(yīng)力狀態(tài)，采空區(qū)一旦失穩(wěn)，容易引起地質(zhì)體滑坡、地表沉陷、地下透水等地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)還會(huì)影響地表的水體分布，使地表動(dòng)植物的生境改變，從而破壞整個(gè)礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，同時(shí)對(duì)地表的人居環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生重要影響，形成各種潛在的安全隱患［74］。根據(jù)國(guó)務(wù)院安委會(huì)2016年發(fā)布的《金屬非金屬地下礦山采空區(qū)事故隱患治理工作方案》，截至2015年底，全國(guó)金屬非金屬地下礦山共有采空區(qū)12.8億m3，是地下空間重要的隱患源。一些中小型金屬礦山，由于之前的粗放式開(kāi)采，有些甚至無(wú)設(shè)計(jì)施工圖或未按設(shè)計(jì)圖施工，留下了很多安全隱患。還有一些歷史遺留的采空區(qū)，如果不進(jìn)行治理，都將嚴(yán)重危害礦山的安全生產(chǎn)及周邊社會(huì)經(jīng)濟(jì)和居民的生產(chǎn)生活安全。根據(jù)《方案》要求，對(duì)于采空區(qū)一般通過(guò)充填法、崩落法、封閉法、搬遷居民等治理方式進(jìn)行綜合處置，同時(shí)應(yīng)結(jié)合具體礦山的采礦方法、地質(zhì)條件、采空區(qū)規(guī)模、地表生態(tài)布置、周邊人居條件等特點(diǎn)采取相對(duì)應(yīng)的處理方法［75］。

2.3.1 易塌陷采空區(qū)的治理

采空區(qū)的塌陷形成過(guò)程一般從開(kāi)始下沉到最終穩(wěn)定需要1～3 a［76］，易塌陷區(qū)治理的主要目標(biāo)是加固塌陷區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，使地表的沉降盡快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并在可控的范圍內(nèi)?？刂频乇沓料莸闹饕椒òň鲁涮?、注漿減沉等技術(shù)，隨后對(duì)地表實(shí)施生態(tài)修復(fù)措施［77］。

充填開(kāi)采法是首先將礦塊分為礦房和礦柱，先對(duì)礦房進(jìn)行采掘，隨后回采礦柱。回采礦柱的過(guò)程中對(duì)礦房進(jìn)行充填，將開(kāi)采的廢石或尾礦通過(guò)水泥等膠凝材料充填到采空區(qū)，以控制開(kāi)采引起的上覆巖層及圍巖地變形和破壞，從而確保開(kāi)采作業(yè)的安全性，減少變形對(duì)地表構(gòu)筑物的影響［78］。一般充填開(kāi)采法能夠控制地表的下沉系數(shù)在0.02～0.60［79］。隨著國(guó)家環(huán)保政策的趨嚴(yán)，大部分省份已經(jīng)不再批建尾礦庫(kù)，要求地下開(kāi)采的金屬礦山必須采用充填采礦法，以減少固廢的排放，同時(shí)減少安全隱患。

對(duì)于歷史遺留的無(wú)主采空區(qū)或采礦技術(shù)資料缺失的易塌陷采空區(qū)，目前一般采用爆破崩塌，將巷道口封閉，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行封育隔離。對(duì)于一些重金屬污染或暫時(shí)難以處理的空區(qū)，一般也采用封育隔離的方式進(jìn)行緩處理。

2.3.2 穩(wěn)定采空區(qū)的綜合處置

金屬礦產(chǎn)資源開(kāi)采形成的采空區(qū)與煤礦相比，穩(wěn)定性相對(duì)較高，塌陷沉降形成的災(zāi)害相對(duì)比較少，但如果放任不進(jìn)行綜合處置，隨著時(shí)間的推移，在外部作用力的影響下將導(dǎo)致采空區(qū)上覆巖層產(chǎn)生運(yùn)移，也會(huì)形成安全隱患。對(duì)金屬礦采空區(qū)進(jìn)行綜合處置可帶來(lái)更多的價(jià)值。對(duì)于巖層結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定的采空區(qū)，除了加強(qiáng)監(jiān)測(cè)外，還可進(jìn)行多元化的綜合利用。金屬礦采空區(qū)可考慮以下幾種功能主體。

（1）采空區(qū)作為儲(chǔ)藏空間。按照防空洞模式建設(shè)，以硐室群為主的地下儲(chǔ)藏室可作為各類糧食儲(chǔ)藏、果蔬冷藏的倉(cāng)庫(kù)。儲(chǔ)藏室的制冷與通風(fēng)、防災(zāi)等利用礦山原有排水、通風(fēng)、供電、運(yùn)輸、應(yīng)急等系統(tǒng)，不需重復(fù)建設(shè)。采空區(qū)內(nèi)的制冷采用清潔、低碳的二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)，該技術(shù)已在冬奧會(huì)場(chǎng)館中得到了應(yīng)用，不存在技術(shù)瓶頸。地下空間具有隔音隔震、低本無(wú)輻射、恒溫恒濕的特點(diǎn)，為此，利用地下空間作為地下儲(chǔ)庫(kù)比較合適，這也是目前其最主要的開(kāi)發(fā)利用模式。

（2）采空區(qū)作為旅游或商業(yè)項(xiàng)目。利用采空區(qū)形成的地下空間開(kāi)發(fā)旅游項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)外有很多成功應(yīng)用的案例，例如：波蘭的維利奇卡“地下水晶宮”和哥倫比亞的錫帕吉拉“鹽教堂”，加拿大蒙特利爾和巴黎國(guó)際廣場(chǎng)的地下城，南京牛首山文化旅游區(qū)等都是以原來(lái)的城郊礦山為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)出的旅游、購(gòu)物、文化藝術(shù)等文旅項(xiàng)目。

（3）利用采空區(qū)抽水、壓氣蓄能。利用采空區(qū)形成的地下空間進(jìn)行抽水、壓氣蓄能主要是利用空區(qū)的高差和空區(qū)比較大的儲(chǔ)藏空間，調(diào)節(jié)利用峰谷期進(jìn)行蓄能。某壓氣儲(chǔ)能站利用某地下空間，將地下采空區(qū)的井口進(jìn)行耐壓封閉，將采空區(qū)作為一個(gè)壓縮空氣的儲(chǔ)存硐室。在用電低谷時(shí)段儲(chǔ)氣蓄能，在用電高峰時(shí)段釋放氣體驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電向電網(wǎng)供電。抽水蓄能原理也類似，一般利用高差低谷用電蓄水或高峰段放水發(fā)電。

（4）采空區(qū)作為極深實(shí)驗(yàn)室。地下研究設(shè)施、極深地下實(shí)驗(yàn)室或地下科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、極深地質(zhì)處置庫(kù)等特殊地下構(gòu)筑物均可在礦山地下空間中建造。國(guó)外眾多著名實(shí)驗(yàn)室都是建在采空區(qū)形成的地下空間內(nèi)。由于巖石能夠遮蔽宇宙射線，地下空間實(shí)驗(yàn)室輻射最少、雜質(zhì)最少。2009年美國(guó)就在南達(dá)科他州某廢棄金礦地下1 500 m處建立了極深地實(shí)驗(yàn)室，用于開(kāi)展粒子物理前沿領(lǐng)域的暗物質(zhì)探測(cè)、中微子和質(zhì)子衰變等實(shí)驗(yàn)。

（5）采空區(qū)作為填埋場(chǎng)。當(dāng)前，我國(guó)城市生活垃圾排放量特別大，傳統(tǒng)的填埋方式需要大量的土地資源，可以充分利用城市周邊的采空區(qū)形成的地下空間進(jìn)行垃圾填埋，一方面充分利用了廢棄的地下空間，減少了安全隱患，同時(shí)也緩解了填埋場(chǎng)占用土地的問(wèn)題。對(duì)于地質(zhì)條件比較好，節(jié)理裂隙不發(fā)育或貫通性差的采空?qǐng)?，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膰o(hù)封閉后，甚至可以作為一些核廢料、有毒有害物質(zhì)的填埋場(chǎng)所。

3 金屬礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)技術(shù)

對(duì)金屬礦山廢棄地開(kāi)展山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程，即對(duì)整個(gè)空間圈進(jìn)行修復(fù)。金屬礦山廢棄地的最大問(wèn)題在于有機(jī)質(zhì)的含量低，不具備植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵條件。金屬礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)的主要目的是恢復(fù)廢棄地的生態(tài)環(huán)境，通過(guò)改善地表環(huán)境，去除有毒有害物質(zhì)，恢復(fù)廢棄地的生態(tài)平衡。針對(duì)不同的廢棄地，需要對(duì)研究區(qū)的大氣環(huán)境、地表水環(huán)境、水土流失、土壤環(huán)境、植被環(huán)境、邊坡穩(wěn)定性、采空區(qū)穩(wěn)定性、周邊居民生活環(huán)境等性質(zhì)特征進(jìn)行調(diào)研分析，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行修復(fù)方案的設(shè)計(jì)。植被的選擇一般以“鄉(xiāng)土、長(zhǎng)壽、抗逆、食源、美觀”為原則，對(duì)礦山廢棄地的不同形態(tài)進(jìn)行分區(qū)治理，針對(duì)不同分區(qū)提出相應(yīng)的植被恢復(fù)治理措施。金屬礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)措施主要包括土壤基質(zhì)改良、水資源修復(fù)、植被修復(fù)等；常用的方法有表土覆蓋法、廢棄地改造措施、土壤增肥改良措施等。

3.1 表土覆蓋技術(shù)

表土覆蓋法是對(duì)裸露出的巖石表層覆蓋土壤，以恢復(fù)其生態(tài)功能的一種修復(fù)方法，該方法主要應(yīng)用于地質(zhì)環(huán)境好的露天開(kāi)采礦山。覆蓋表土的物理化學(xué)性質(zhì)是決定土壤肥力的主要因素［80］。表土的物理性質(zhì)包括含水量、滲透速度、容重、孔隙比等，都直接決定了養(yǎng)分和水分的輸送，對(duì)植被的生長(zhǎng)起到關(guān)鍵性的作用；表土的化學(xué)性質(zhì)主要包括酸堿度、有機(jī)物含量以及電導(dǎo)率、氮磷鉀含量等。

表土覆蓋技術(shù)一般有2種方式［81］。一種是在開(kāi)采活動(dòng)開(kāi)始前，將表層與亞層的土壤進(jìn)行剝離，并進(jìn)行妥善保存，在設(shè)計(jì)時(shí)排土場(chǎng)要考慮到未來(lái)便于將這些土壤再運(yùn)輸回去加以利用；另一種是客土覆蓋，通過(guò)利用異地土壤對(duì)礦山的廢棄地進(jìn)行表土覆蓋，異地土壤要求包含豐富的營(yíng)養(yǎng)元素，以達(dá)到生態(tài)修復(fù)的目的。表土覆蓋技術(shù)修復(fù)的效果比較顯著，但也存在工程量大、成本較高等問(wèn)題。同時(shí)，如何增強(qiáng)表土的營(yíng)養(yǎng)元素，尋找優(yōu)良的客土材料，并對(duì)客土材料進(jìn)行改良，也是科技工作者研究的重點(diǎn)。

紀(jì)妍等［82］以地表下18 m的褐土層為表土替代材料，用草炭作為表土材料的改良劑，研究發(fā)現(xiàn)紫花苜蓿的生長(zhǎng)活性得到了很大提升；INOUE等［83］以粉煤灰作為表土替代材料，成功應(yīng)用在印尼某露天礦區(qū)的土地復(fù)墾中。SENA等［84］以風(fēng)化的褐色砂巖作為表土替代材料，在美國(guó)肯塔基某煤礦成功應(yīng)用，取得了理想效果。NICOLINI等［85］以第三紀(jì)風(fēng)化的黃土作為德國(guó)某露天礦區(qū)土地復(fù)墾的表土替代材料，且改良效果良好。PARADEL等［86］發(fā)現(xiàn)露天礦開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的板巖粉末可作為露天礦土地復(fù)墾的表土替代材料。

3.2 有機(jī)物質(zhì)改良技術(shù)

有機(jī)物質(zhì)是優(yōu)良的改良劑，具有持水、保水性，富含有較高的腐殖質(zhì)，可改善土壤的物理、化學(xué)以及生物特性，提高土壤的養(yǎng)分含量［87-89］。有機(jī)質(zhì)一般選用城市淤泥或城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥。城鎮(zhèn)污水廠的污泥雖是一種廢棄物，但富含有機(jī)質(zhì)（＞40%）和N、P、K等營(yíng)養(yǎng)物（＞5%），遠(yuǎn)高于一般農(nóng)家肥。利用污泥作為礦山廢棄地修復(fù)的土壤基質(zhì)，不但解決了城市污泥堆埋的問(wèn)題，還充分利用了污泥中的大量營(yíng)養(yǎng)質(zhì)，但污泥中也往往含有一些高鹽分、重金屬、持久性有機(jī)物和病原體等有毒有害物質(zhì)，需要進(jìn)行處理，否則容易引發(fā)二次污染。

3.3 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)是針對(duì)金屬礦山廢棄地土質(zhì)退化的情況，選擇一些能適應(yīng)土質(zhì)生長(zhǎng)環(huán)境的物種，以恢復(fù)廢棄地的植被保水蓄土能力，同時(shí)還可以充分利用一些植物根系分泌的特殊物質(zhì)來(lái)固化土壤中有害的重金屬元素，降低重金屬的毒性。在植物修復(fù)技術(shù)的研究中，重點(diǎn)是對(duì)植物的篩選，以及對(duì)廢棄地生態(tài)系統(tǒng)的演替，選擇修復(fù)植被群落的合理性是保持長(zhǎng)期綠化效果的關(guān)鍵因素。植物修復(fù)技術(shù)能夠改善金屬礦山廢棄地的土壤結(jié)構(gòu)、土壤營(yíng)養(yǎng)成分以及微生物環(huán)境，從而使得金屬礦山廢棄地形成具有自我循環(huán)能力的生態(tài)圈。

金屬礦山廢棄地通過(guò)植物修復(fù)可以起到穩(wěn)定土壤地質(zhì)結(jié)構(gòu)、控制污染、改善景觀、減少污染的作用，具有積極的生態(tài)效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。植物修復(fù)技術(shù)一般包括植物提取、植物揮發(fā)、根系過(guò)濾和植物穩(wěn)定4種類型，植物選擇的原則為播種容易、抗逆性強(qiáng)、易于成活，根系發(fā)達(dá)、較強(qiáng)的固土固氮能力，對(duì)于重金屬污染區(qū)選擇的植物還要求具有較強(qiáng)的毒害耐受能力［90-91］。國(guó)內(nèi)的科研工作者根據(jù)各種不同的金屬礦山廢棄地植物物種的選擇進(jìn)行了大量的研究，取得了很多重要成果。金屬礦山廢棄地植物修復(fù)研究中，豆科、菊科、禾本科植物是具有優(yōu)良效果的先鋒植物，尤其是具有根瘤和莖瘤的豆科植物，更是理想的物種［92-93］。水蠟燭、假儉草等對(duì)銅礦廢棄地，禾本科和茄科對(duì)鉛鋅礦廢棄地都具有優(yōu)良的適應(yīng)性［94-95］。

植物修復(fù)物種選擇的時(shí)候，往往是多種物種的協(xié)同作用，結(jié)合不同植物的生長(zhǎng)特性，確保物種的多樣性。Burton等、張光燦等及安俊珍對(duì)植被恢復(fù)作業(yè)中物種群落和種植密度進(jìn)行了研究［96-97］，趙方瑩在首云鐵礦廢棄修復(fù)中研究了物種的配置方式，發(fā)現(xiàn)灌草復(fù)層混交有助于提高植被的覆蓋力和土壤肥力［98］。此外，為配合植物的生長(zhǎng)，科研工作者還研究了容器苗造林技術(shù)、保水劑、ABT生根粉等各種抗旱培植技術(shù)［99］。

HARRIS、REID、彭東海等國(guó)內(nèi)外科研工作者還研究了豆科植物對(duì)土壤中有機(jī)物的增長(zhǎng)積氮過(guò)程，植被修復(fù)對(duì)土壤理化性質(zhì)的改變，以及群落性植物對(duì)尾礦廢棄地的植被修復(fù)效果［100-102］等。這些科研成果都為植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用提供了借鑒。韓煜等［103］以城門(mén)山銅礦排土場(chǎng)為研究對(duì)象，對(duì)7種不同植被恢復(fù)模式的植物群落結(jié)構(gòu)、土壤養(yǎng)分和重金屬含量進(jìn)行調(diào)查分析，并與恢復(fù)前的排土場(chǎng)和未破壞的自然樣地進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：植被恢復(fù)能有效改善土壤養(yǎng)分狀況，降低重金屬含量，刺槐和苘麻對(duì)降低重金屬Cu含量作用明顯，刺槐和田菁能有效修復(fù)土壤Pb污染。基于物種多樣性、土壤養(yǎng)分和重金屬含量的綜合評(píng)價(jià)得出3種生態(tài)修復(fù)效果較好的模式，可為同類礦山廢棄地植被恢復(fù)提供參考。趙同謙等［104］對(duì)焦作縫山公園5種不同植被類型土壤理化性質(zhì)與裸尾礦進(jìn)行差異性、相關(guān)性、主成分分析。研究結(jié)果表明:植被恢復(fù)能明顯改善土壤理化性質(zhì)，其改善效果與植被類型有關(guān)；植被恢復(fù)后，土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增加。束文圣等［105］對(duì)華南地區(qū)的5個(gè)鉛鋅礦重金屬污染區(qū)進(jìn)行了不同植物的耐受能力研究，發(fā)現(xiàn)寬葉香蒲、蘆葦、雙穗雀稗和狗牙根具有金屬耐受性，長(zhǎng)喙田菁等豆科植物固氮效率高、效果好，這些植物對(duì)華南地區(qū)的鉛鋅尾礦重金屬污染區(qū)都可以進(jìn)行植物修復(fù)。張?chǎng)危?06］發(fā)現(xiàn)鴨趾草、蘆葦、白茅、狗牙草、海洲香薷等對(duì)Cu、Fe元素具有超積累性能。在選擇鄉(xiāng)土植物時(shí)，主要物種應(yīng)具有自我繁殖的能力，保持物種的多樣性，有利于長(zhǎng)期維持，產(chǎn)生近乎自然的修復(fù)效果。

為了增強(qiáng)植物對(duì)廢棄地的修復(fù)作用，科研工作者通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)植物進(jìn)行改良。轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)是采用分子生物學(xué)技術(shù)把對(duì)重金屬具有吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、絡(luò)合和耐受性的基因植入到植物體內(nèi)，從而提高植物的超積累和耐受性［107］。轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)的關(guān)鍵是外源基因的獲得，有研究發(fā)現(xiàn)從細(xì)菌中克隆出merA與merB基因，能夠提高汞的轉(zhuǎn)運(yùn)程度；但轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)對(duì)生物安全性、外源基因的植入及最終物質(zhì)的處理，都還需要加強(qiáng)研究。

3.4 物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)技術(shù)是利用物理方法對(duì)受到污染的金屬礦山廢棄土壤進(jìn)行治理，包括隔離、固化、玻璃化、電動(dòng)力學(xué)、熱解吸等方法。隔離法是把污染的土壤與凈土采用各種防滲材料，構(gòu)建防滲設(shè)施進(jìn)行隔離。目前常用的隔離方法包括振動(dòng)束泥漿墻、薄膜墻、化學(xué)泥漿等［108］。玻璃化修復(fù)方法最早始于20世紀(jì)80年代，即采用高溫高壓使土壤中的污染物玻璃化，再運(yùn)用特殊的物理手段分離出玻璃化物質(zhì)。此方法需要在高溫高壓條件下進(jìn)行，能耗大、成本高，無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用于土壤修復(fù)，但該方法效率最高，修復(fù)土壤中污染物應(yīng)用較為廣泛。電動(dòng)力學(xué)法是采用電極移動(dòng)的原理，將電極插入到受污染土壤中，通入直流電，重金屬離子在電場(chǎng)作用下，通過(guò)電滲析向電極移動(dòng)富集，最終通過(guò)集收系統(tǒng)進(jìn)行處理［109-110］。熱解吸修復(fù)法通過(guò)直接加熱、水蒸氣、微波、紅外等加熱手段使土壤中可揮發(fā)的污染物氣化再集中收集，達(dá)到降低土壤中污染物濃度的目的。該修復(fù)手段只適用于揮發(fā)性強(qiáng)的土壤污染物，且能耗大，要求土壤透氣性良好。林芳芳［111］針對(duì)六氯苯污染廢棄地運(yùn)用熱解吸方法進(jìn)行修復(fù)，考察氣體停留時(shí)間、氧氣氛含量、處理溫度和污染物濃度等因素，熱解吸物理修復(fù)法修復(fù)六氯苯污染廢棄地作用明顯，當(dāng)處理溫度處于450℃、處理時(shí)間60 min時(shí)，六氯苯的去除率高達(dá)99.4%。

3.5 化學(xué)治理技術(shù)

化學(xué)治理技術(shù)通過(guò)借助化學(xué)反應(yīng)的原理，針對(duì)目標(biāo)土壤中的有害化學(xué)元素，添加相對(duì)應(yīng)的化學(xué)改良劑，從而對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，以提高土壤中有機(jī)物的含量，減少土壤中有害金屬的毒性。例如，Ca2+不僅可以通過(guò)絡(luò)合、沉淀和吸附作用降低大多數(shù)金屬礦山廢棄地中重金屬的毒性，還能夠通過(guò)中和作用解決廢棄地酸性pH值高的問(wèn)題。石膏可以用Ca2+替代土壤中的Na+，降低土壤的酸性，同時(shí)還能提高土壤的滲透性；硫酸鈣或碳酸鈣可以通過(guò)Ca2+和重金屬元素間發(fā)生拮抗反應(yīng)來(lái)避免植物吸收過(guò)多重金屬離子，避免在生物群落中進(jìn)行大量轉(zhuǎn)移。

化學(xué)治理技術(shù)包括化學(xué)改良劑法、化學(xué)淋洗法和化學(xué)柵法等［112］?；瘜W(xué)改良劑一般適用于污染不太嚴(yán)重的土壤，在添加化學(xué)改良劑時(shí)還需注意土壤的滲透、淋溶等問(wèn)題，常用的改良劑包括污泥或熟堆肥等有機(jī)改良劑，以及石膏、沸石、氯化鈣、磷酸鹽、碳酸鹽等無(wú)機(jī)改良劑。化學(xué)淋洗法是對(duì)砂壤土、輕壤土采用化學(xué)溶液淋洗的方式進(jìn)行無(wú)害化處理，對(duì)于淋洗液要注意不能造成地下水的二次污染，同時(shí)也要考慮土壤性質(zhì)的變化?；瘜W(xué)柵法是將具有吸附能力或沉淀能力的材料置于污染堆積物的底層或土壤次表層，使得有機(jī)污染物富集到固體材料中。化學(xué)柵法一般僅適用于淺層污染土壤的治理，常用的材料包括活性炭、泥炭、高分子合成材料等。朱佳文等［113］對(duì)花垣鉛鋅尾礦中的鎘、鉛、鋅等有害重金屬離子使用石灰和磷酸一銨等化學(xué)改良劑鈍化后，重金屬離子的遷移能力下降，且對(duì)生物的影響減弱。

3.6 動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

動(dòng)物修復(fù)技術(shù)是借助土壤中的低等生物群落，如線蟲(chóng)、千足蟲(chóng)、蚯蚓等間接方式或直接方式治理改良污染土壤。目前，動(dòng)物修復(fù)技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究均處起步階段。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓等低等土壤動(dòng)物不僅會(huì)富集土壤中的重金屬元素，還能夠通過(guò)蚯蚓的活動(dòng)提高土壤的透水性、通氣性等，從而提高土壤的肥力［114］。王春雷［115］在研究污染土壤中投放蚯蚓的修復(fù)方法時(shí)發(fā)現(xiàn)，土壤中的重金屬污染物能被蚯蚓大量富集，從而有效降低土壤中的重金屬濃度。將某些有益的低等動(dòng)物用于礦區(qū)廢棄地的修復(fù)過(guò)程中，不僅可以降低礦區(qū)廢棄地的污染程度，而且可增加礦區(qū)廢棄地環(huán)境中的生物多樣性，可完善礦區(qū)廢棄地的生態(tài)系統(tǒng)，但動(dòng)物修復(fù)的方式需要及時(shí)將富集后的動(dòng)物進(jìn)行處理，否則有可能產(chǎn)生二次污染，將污染物質(zhì)再次釋放到環(huán)境中。

3.7 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是通過(guò)微生物的新陳代謝，將重金屬進(jìn)行溶解、轉(zhuǎn)化和固定來(lái)對(duì)土壤的污染進(jìn)行治理，同時(shí)借助微生物重新構(gòu)筑新的微生物生態(tài)群落，提高土壤肥力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，改良土壤結(jié)構(gòu)，達(dá)到廢棄地修復(fù)的目的。金屬礦山廢棄地由于開(kāi)采活動(dòng)的影響，土壤中的微生物生態(tài)系統(tǒng)受到極大地破壞，微生物的含量和活性都比較低［116-117］。針對(duì)金屬礦山廢棄地，通過(guò)篩選、分離甚至基因重組，確定具有較強(qiáng)適應(yīng)能力的微生物，再通過(guò)與有機(jī)肥料進(jìn)行混合，形成微生物肥料。有研究表標(biāo)明，微生物肥料在適宜的溫度、濕度、pH值條件下，能夠促進(jìn)土壤中碳、氮、氧的循環(huán)，形成新的、穩(wěn)定的、平衡的生態(tài)系

統(tǒng)［118-119］。CHANMUGATHAS等［120］研究發(fā)現(xiàn)，土壤微生物還能分泌有機(jī)酸絡(luò)合并溶解重金屬化合物。微生物修復(fù)技術(shù)中培育的微生物具有繁殖快、代謝能力強(qiáng)、種類多、分布廣、比表面積大、易培養(yǎng)等特點(diǎn)，而且成本相對(duì)比較低，安全性高，但微生物也存在穩(wěn)定性差、易變異，易受環(huán)境影響等問(wèn)題，在實(shí)際使用過(guò)程中存在失活的風(fēng)險(xiǎn)［121］。

3.8 金屬礦山廢棄地污染水處理技術(shù)

金屬礦山廢棄地除了固廢與危廢需要處理外，礦區(qū)的重金屬污染水體也需進(jìn)行凈化處理。這些含有重金屬離子的污染水除了滲入地層污染土壤外，也會(huì)隨著降水等匯入河流，更容易擴(kuò)大污染的范圍。針對(duì)重金屬污染水體的處理，研究人員也做了大量的研究。

3.8.1 生物礦化水處理技術(shù)

生物礦化水處理技術(shù)是在厭氧條件下，硫酸鹽還原菌通過(guò)異化還原作用，降低硫酸鹽的濃度，將SO42-還原為H2S，廢水中的重金屬離子與H2S發(fā)生反應(yīng)生成金屬硫化物沉淀，以達(dá)到去除重金屬的目的［122-123］。MATTHIASLABRENZ等［124］首先在礦坑的生物膜中發(fā)現(xiàn)了硫酸鹽還原菌生物礦化形成閃鋅礦的過(guò)程，從而揭示了硫酸鹽還原菌在生物誘導(dǎo)下可以固化重金屬。

3.8.2 礦物吸附法

自然界中一些礦物材料天然具有良好的表面吸附性、孔道過(guò)濾性和離子交換性等作用［125］，例如海泡石、蒙脫石、凸棒石黏土等，這些材料的來(lái)源廣、價(jià)格低、適用范圍廣，在重金屬污水處理工藝中得到了廣泛應(yīng)用。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，利用海泡石處理過(guò)的廢水中，重金屬離子的含量得到了顯著降低［126］。蒙脫石是黏土礦物膨潤(rùn)土的主要成分，其具有較大的表面積和可膨脹的層狀結(jié)構(gòu)，吸水能力強(qiáng)，通過(guò)對(duì)蒙脫石進(jìn)行改性后，可顯著提高其對(duì)重金屬離子的吸附能力［127］。利用蒙脫石的離子交換和吸附性能處理礦山酸性排水及廢棄地中的重金屬污染，具有吸附效果好、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，而且不會(huì)造成二次污染［128］。礦物吸附法成本低、操作安全可控、處理效果明顯，因而得到了廣泛應(yīng)用。

4 金屬礦山廢棄地綜合處置技術(shù)展望

由于過(guò)去對(duì)金屬礦山廢棄地綜合處置的重視程度不夠，國(guó)內(nèi)在相關(guān)技術(shù)的研究與應(yīng)用上與國(guó)外相比還有一定差距。近年來(lái)，隨著“綠水青山就是金山銀山”環(huán)保理念的不斷深入，國(guó)家及地方政府在環(huán)保與生態(tài)修復(fù)上的投入不斷加大，也促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，但在具體工程技術(shù)施工過(guò)程中還存在一些矛盾和問(wèn)題。

4.1 金屬礦山廢棄地綜合處置問(wèn)題分析

（1）金屬礦山廢棄地綜合處置政策管理上的矛盾。我國(guó)地下采礦權(quán)和地表土地使用權(quán)之間一直存在割裂的問(wèn)題。過(guò)去一些礦山企業(yè)獲得地下采礦權(quán)后，將地下的礦產(chǎn)資源開(kāi)采殆盡之后，對(duì)于地表存在的塌陷等危害不進(jìn)行治理。這些地下采空區(qū)因?yàn)閹r層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了變化，地表地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生了潛在危害，隨著時(shí)間的推移，將會(huì)逐漸影響地表的農(nóng)田及礦區(qū)周邊居民的住房和人身安全。目前，對(duì)于礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)企業(yè)對(duì)開(kāi)發(fā)后的廢棄權(quán)責(zé)管理還沒(méi)有落實(shí)到位，未建立誰(shuí)破壞誰(shuí)修復(fù)誰(shuí)負(fù)責(zé)到低的體制機(jī)制，最后責(zé)任全部落到當(dāng)?shù)卣?。金屬礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)涉及礦山、土地、環(huán)境、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等多個(gè)方面，單一部門(mén)很難協(xié)調(diào)與管理跨部門(mén)的土地修復(fù)工作，沒(méi)有專門(mén)的土地復(fù)墾管理機(jī)構(gòu)來(lái)落實(shí)與執(zhí)行《土地復(fù)墾條例》，沒(méi)有建立全國(guó)礦山廢棄地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和制訂礦山廢棄地土地復(fù)墾和生態(tài)恢復(fù)的治理規(guī)劃與工程實(shí)施細(xì)則。

（2）生物群落衰退問(wèn)題。國(guó)內(nèi)許多對(duì)廢棄地的生態(tài)修復(fù)只注重短時(shí)間的復(fù)綠，而沒(méi)有考慮到復(fù)綠后生態(tài)系統(tǒng)的自我運(yùn)行能力。一些地方或項(xiàng)目單位通過(guò)各種技術(shù)手段或方法修復(fù)的廢棄地，隨著時(shí)間的推移，有些生態(tài)修復(fù)地的植物會(huì)出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，難以形成穩(wěn)定的植物群落。分析其中的原因，一是植物的生長(zhǎng)環(huán)境比較惡劣，礦山硬巖廢石在陽(yáng)光照射下溫度可能達(dá)到50～60℃，對(duì)植物的生產(chǎn)不利；二是在植物的選配上，植物群落物種的多樣性比較低，配置的生物群落不穩(wěn)定，廢棄地的自我維護(hù)、自我運(yùn)行的完整生態(tài)系統(tǒng)并未建立起來(lái)；三是生境基質(zhì)的供水供肥持續(xù)性差，因而植物對(duì)該種基質(zhì)的適合度較低；四是后期的養(yǎng)護(hù)缺少可持續(xù)性，后期的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用無(wú)法保證。

（3）修復(fù)成本高，經(jīng)濟(jì)效益低。目前國(guó)內(nèi)對(duì)廢棄地進(jìn)行生態(tài)修復(fù)絕大部分都采用表土覆蓋法，該方法成本相對(duì)比較低，但對(duì)于重金屬污染的地區(qū)潛在的危害并沒(méi)有解決。采用物理化學(xué)修復(fù)法的投資成本比較高，物理化學(xué)修復(fù)法對(duì)土壤的性質(zhì)和土層結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生影響，不適用于大面積廢棄地的修復(fù)。生物修復(fù)技術(shù)投資成本相對(duì)比較低，但植物的生長(zhǎng)周期比較長(zhǎng)，修復(fù)的效率和速率不高，同時(shí)養(yǎng)護(hù)成本也比較大，還受到氣候、地質(zhì)條件、溫濕度等條件地限制，都會(huì)影響植物的成活率。同時(shí)在利用植物富集重金屬的過(guò)程中，還需要把握好收割期，一旦植物成熟后，吸附到植物內(nèi)的污染物有可能隨著落葉或焚燒遷移到其他物體中去，形成二次污染。同時(shí)這類植物一般不具備較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可利用性低。

（4）金屬礦山廢棄地原始生物群落資料缺失。動(dòng)植物的生長(zhǎng)都跟其原生環(huán)境有重要的關(guān)系，在金屬礦山開(kāi)采活動(dòng)之前如果能夠?qū)﹂_(kāi)采區(qū)域的各種立地類型、植被種類、水土環(huán)境、物種群落進(jìn)行調(diào)查，形成一個(gè)完整的基礎(chǔ)資料，可為將來(lái)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)提供參考。而國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有這方面的意識(shí)，對(duì)原始生物群落關(guān)注度不夠，后期的修復(fù)過(guò)程更多地是采取不一定合適的技術(shù)手段進(jìn)行修復(fù)，最終導(dǎo)致修復(fù)的效果不明顯，大部分廢棄地的復(fù)綠效果與原生態(tài)環(huán)境差別較大，且難以長(zhǎng)期實(shí)現(xiàn)復(fù)綠的效果，甚至出現(xiàn)反彈的情況。因此加強(qiáng)對(duì)廢棄地原始生物群落資料的收集，特別是在土壤修復(fù)和植被恢復(fù)過(guò)程中，鄉(xiāng)土植物的配置以及土壤與植物對(duì)位研究都亟需加強(qiáng)，同時(shí)還應(yīng)考慮到生物的多樣性。

（5）對(duì)金屬礦山廢棄地處置效果的評(píng)價(jià)及后續(xù)的觀察和管理措施不到位。國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有專門(mén)的機(jī)構(gòu)或部門(mén)對(duì)修復(fù)后的廢棄地進(jìn)行專業(yè)的評(píng)估或監(jiān)管，對(duì)金屬礦山廢棄地的植被恢復(fù)尚無(wú)長(zhǎng)期和系統(tǒng)的定位觀察研究；對(duì)不同的地礦條件，對(duì)金屬礦山廢棄地的修復(fù)缺乏科學(xué)性和合理性的生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)。

（6）護(hù)坡綠化技術(shù)還存在技術(shù)缺陷。目前得到實(shí)際應(yīng)用的各種護(hù)坡復(fù)綠技術(shù)，除了在施工工藝上有所區(qū)別外，主要的手段還是通過(guò)各種載體將植物的種子與生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)質(zhì)敷設(shè)到坡體上。通過(guò)護(hù)坡綠化起到保水、蓄土、綠化環(huán)境的作用，但很少考慮到植被生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)巖體穩(wěn)定性的破壞。植物護(hù)坡綠化技術(shù)后期養(yǎng)護(hù)的成本也比較高，尤其在缺水干旱地區(qū)。同時(shí)，對(duì)于一些高陡邊坡，工程造價(jià)也高，立體環(huán)境的改變不明顯，植被的成活率也低。

（7）生物多樣性的缺失。邊坡綠化一般側(cè)重的是低成本快速的復(fù)綠效果，這就造成了播種單一草本或以草本為主的植被組合情況出現(xiàn)，造成植物群落組合的失衡，難以形成穩(wěn)定的植物群落。在植物配置過(guò)程中，應(yīng)盡可能將草、灌、喬、藤等各類目標(biāo)植物在時(shí)空上進(jìn)行逐步布局，根據(jù)坡面植物的生長(zhǎng)情況，在不同的階段再進(jìn)行播種其他種類的植物種子，最終形成穩(wěn)定的植物群落。

（8）生態(tài)修復(fù)技術(shù)存在工程化應(yīng)用難題。目前生態(tài)修復(fù)化學(xué)方法及植被轉(zhuǎn)基因改造技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室中都能實(shí)驗(yàn)，但存在潛在的二次污染和生物安全性問(wèn)題，一些新技術(shù)離工程化應(yīng)用還有一定的差距。

4.2 金屬礦山廢棄地處置研究發(fā)展路徑

（1）從礦產(chǎn)資源開(kāi)采活動(dòng)源頭上進(jìn)行綠色生產(chǎn)，減少有害有毒物質(zhì)的排放，降低對(duì)環(huán)境的破壞力度。在礦產(chǎn)資源開(kāi)采之前做好地質(zhì)和水文詳查工作，充分論證資源的開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞程度，考慮后期的修復(fù)成本，以綜合評(píng)估資源開(kāi)采的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)當(dāng)前處理的金屬礦山廢棄地大部分都是在礦山停產(chǎn)后才進(jìn)行修復(fù)工作，這種工作程序由于前期規(guī)劃不到位，導(dǎo)致修復(fù)的難度比較大，耗費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力。因此對(duì)于新建的礦山，在開(kāi)采方案中應(yīng)加上未來(lái)開(kāi)采完后的生態(tài)修復(fù)方案，將生態(tài)修復(fù)工作作為礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)生命周期中的最后一環(huán)，建立完整的生態(tài)修復(fù)體系。早期就有學(xué)者提出動(dòng)態(tài)預(yù)復(fù)墾［129-130］、超前復(fù)墾［131］等概念和方法。

（2）金屬礦山廢棄地的綜合處置要完整收集當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文、氣候、地形、土壤、植被種類等基本資料，同時(shí)了解礦區(qū)的污水類型、植被破壞程度、粉塵污染等生態(tài)環(huán)境要素，得到修復(fù)客體的詳細(xì)資料，采用多種技術(shù)手段或方案進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。合適的復(fù)綠植被篩選一直是研究的熱點(diǎn)，通過(guò)培植林地、灌木、草本、豆科等植被，可提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量，固化重金屬離子以及重構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)等，但為確保植被的成活率也應(yīng)考慮對(duì)整個(gè)生態(tài)圈的修復(fù)，研究包括物種的多樣性、土壤的微生物含量、水資源污染治理、土壤種子庫(kù)等。

（3）融合城市規(guī)劃發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)處置較多的金屬礦山廢棄地都在城市近郊，隨著城市的空間拓展，原來(lái)的偏郊礦區(qū)已進(jìn)入到城市發(fā)展圈。因此，在對(duì)此類礦山廢棄地進(jìn)行修復(fù)時(shí)必須與城市的發(fā)展和區(qū)域的功能定位進(jìn)行銜接，要考慮從城市景觀、城市功能定位等角度來(lái)統(tǒng)籌考慮。對(duì)此類金屬礦山廢棄地進(jìn)行綜合處置時(shí)要結(jié)合景觀學(xué)、建筑學(xué)、生態(tài)學(xué)來(lái)綜合分析評(píng)判，建立能和整個(gè)城市發(fā)展相融合的綜合再利用方案。

（4）加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)技術(shù)與修復(fù)功能材料的研究。金屬礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)基礎(chǔ)理論尚有待深入研究，生態(tài)修復(fù)技術(shù)需要開(kāi)展多學(xué)科、多領(lǐng)域協(xié)作，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步技術(shù)創(chuàng)新。金屬礦山廢棄地綜合處置的研究要加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)功能材料的研究，使用無(wú)污染、綠色環(huán)保的基質(zhì)材料。植物作為最常用的修復(fù)功能材料，對(duì)重金屬富集植物的篩選、微生物的作用機(jī)理研究、土壤改良菌的研發(fā)等都是研究的重點(diǎn)。研究篩選一些具有高耐受和吸收能力強(qiáng)的超富集植物；引入分子生物學(xué)與基因植入技術(shù)，對(duì)植物進(jìn)行改良以提高吸收效率；對(duì)于富集到植物中的重金屬如何安全有效地的回收，且不產(chǎn)生二次污染，也是研究的重點(diǎn)。

（5）生態(tài)修復(fù)+產(chǎn)業(yè)重建的模式。金屬礦山廢棄地綜合處置具備生態(tài)功能后，對(duì)修復(fù)后土地資源的開(kāi)發(fā)利用也是需要考慮的重點(diǎn)。通過(guò)土地置換開(kāi)發(fā)以吸引民間修復(fù)資金的投入，可為金屬礦山廢棄地的修復(fù)籌集到更多的社會(huì)資金。因此，在生態(tài)修復(fù)方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮修復(fù)后土地功能的開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)修復(fù)土地的后續(xù)開(kāi)發(fā)利用，建設(shè)林-木-草-湖景觀資源的開(kāi)發(fā)，建設(shè)造漿林、生態(tài)旅游、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、遺址公園等產(chǎn)業(yè)重建模式，為生態(tài)修復(fù)地維護(hù)保養(yǎng)，形成一個(gè)可持續(xù)的生態(tài)鏈。

（6）結(jié)合“碳達(dá)峰、碳中和”國(guó)家戰(zhàn)略，通過(guò)金屬礦山廢棄地綜合處置，減少二氧化碳排放，實(shí)現(xiàn)碳置換、碳交易，提高廢棄地的經(jīng)濟(jì)效益。研究發(fā)現(xiàn)，桑樹(shù)生長(zhǎng)迅速，生物產(chǎn)量高，成林桑園每667 m2每天可吸收CO266.7 kg，釋放O24.87 kg，每立方米桑林可吸收SO2氣體20 mL。

（7）植生基材的研制以及植生根系與生長(zhǎng)基質(zhì)的動(dòng)力學(xué)特性研究。在金屬礦山廢棄地綜合處置中，植生基材也是研究重點(diǎn)。植生基材是植物、微生物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，如何獲得低成本的植生基材或能夠就近取材，利用固體廢棄物為主要原料進(jìn)行培育，確保植生基材能夠方便獲得，都是研究的方向。植生基材在一些巖質(zhì)高陡邊坡的修復(fù)應(yīng)用中，需要面臨高溫、凍融等惡劣氣候環(huán)境，同時(shí)還要具有抗沖刷、保水、排水、蓄積養(yǎng)分等功能，以保持基材的可持續(xù)供肥能力。加強(qiáng)植生基材及植生根系的動(dòng)力學(xué)研究，分析植物根系對(duì)植生基材的作用，包括植物生長(zhǎng)過(guò)程中植生基材的強(qiáng)度［132］，根系腐爛形成或動(dòng)物的洞穴［133］，表土強(qiáng)度，高含水率下根-土間的強(qiáng)度等［134］。

（8）加強(qiáng)對(duì)金屬礦山廢棄地綜合處理效果的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估。傳統(tǒng)調(diào)查監(jiān)測(cè)措施難以覆蓋立地條件差、高陡邊坡區(qū)域、生境復(fù)雜的區(qū)域［135］。金屬礦山廢棄地綜合處置動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究是生態(tài)修復(fù)與重建的重要研究手段。國(guó)內(nèi)的金屬礦山廢棄地的處置一般重過(guò)程和短期效果，不能進(jìn)行長(zhǎng)期地跟蹤以及動(dòng)態(tài)地評(píng)估，導(dǎo)致修復(fù)工作達(dá)不到長(zhǎng)期穩(wěn)定有效。采用人工智能技術(shù)，對(duì)于一些人跡難以巡察或生境復(fù)雜的區(qū)域采用無(wú)人機(jī)等手段，以獲取廢棄地生態(tài)修復(fù)及修復(fù)效果的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)字模型模擬監(jiān)測(cè)，以科學(xué)評(píng)價(jià)修復(fù)效果，是一種重要手段。

5 結(jié) 語(yǔ)

我國(guó)的金屬礦山廢棄地綜合處置技術(shù)與國(guó)外相比，因?yàn)槠鸩奖容^晚，同時(shí)國(guó)內(nèi)的礦山地質(zhì)環(huán)境與資源稟賦比較復(fù)雜，還需要因地制宜，加強(qiáng)試驗(yàn)與應(yīng)用研究。2020年自然資源部發(fā)布了《全國(guó)重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程總體規(guī)劃（2021—2035年）》，提出了全國(guó)重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)的基本原則，明確了到2035年全國(guó)生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的主要目標(biāo)。這部規(guī)劃也為我國(guó)金屬礦山廢棄地的綜合處置研究明確了目標(biāo)和任務(wù)，為科學(xué)開(kāi)展金屬礦山廢棄綜合處置提供了指引。2021年國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于鼓勵(lì)和支持社會(huì)資本參與生態(tài)保護(hù)修復(fù)的意見(jiàn)》，積極鼓勵(lì)和支持民間資本參與到生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目的投資、設(shè)計(jì)、修護(hù)和管護(hù)中去。這部意見(jiàn)的出臺(tái)為我國(guó)金屬礦山廢棄地的綜合處置釋放了政策紅利，為我國(guó)金屬礦山廢棄地綜合處置技術(shù)的研究提供了動(dòng)力支持。