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矿山生态修复技术研究范文1
关键词：矿山开发区 生态修复技术 工程措施 问题分析 方法探究
中图分类号：X171.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（b）-0026-02
我国的矿产等资源虽然相对来说比较丰富一些，但是，不得不承认的是，我国的人均能源消耗量也是十分突出的。这就导致我国的一些矿产的开发区出现过度开采的情形。因此，就这种情况而看，我国应该采取一系列的措施来对相关的矿产开发区进行一些修复施工。当然，我国所采取的关于矿产开发区的修复方法是多种多样的，但是，效果最好，利用最广的一种修复方法就是生态修复。
1 矿山开发区进行生态修复的具体的措施介绍
1.1 治理边坡
不管是对于矿山开发区来说，还是其他的一些山体结构，边坡都是十分重要的存在。因此，在矿山开发区进行修复的时候首先就是要考虑边坡的治理情况。如果在进行矿山开发的时候，边坡出现不稳定的情形，很大程度上会导致相关的开发人员以及设备的损伤。只有采取一些措施保持边坡的稳定性，才可以避免山体滑坡、坍塌等现象的出现。具体可以采取的举措包括以下几点：首先就是要尽量保持矿山路面的平整性；其次就是要对悬崖进行修整的工作，最好是使其形成一个水平的台阶状；然后就是在边坡的面积范围内种植绿色植物，在美好环境的同时保证它的持久性。
1.2 治理尾矿
一般来讲，对于任意一座矿山开发区来讲，尾矿都是占地面积最大，但是利用效率确是最差的一个地方。因此，在关于尾矿的修复措施上一定要格外注意对尾矿的二次利用以及它的综合效益水平。主要采取的方法就是利用井下踩空区这种方式来进行尾矿的排放，进而能够使其在整体的矿山开发区中达到最优的利用水平。除此之外，还可以将尾矿这种不能够充分开采的地区进行商品化以及资源化，从而达到废物再次利用的最终目的。
1.3 关于植被修复
除了上述这些措施之外，利用生态的方式对矿山开发区进行修复的时候还可以运用植被达到这一目的，尤其是对于遭到重金属污染的矿山开发区而言，这种方式更具有效果。一般来讲，就算进行植被种植这种修复方法，所采用的具体工序也是不同的，根据相关的操作步骤的不同，具体的可以分为两类。第一种方式就是对矿山开发区进行直接的植被覆盖，这种方式简单快捷，而且所耗费的资金也不是特别昂贵。但是，这种方法的缺点就是见效比较慢。第二种则是采取覆土植被的方式进行矿山开发区的修复工程。一般来讲，这种方法比第一种的应用更为广泛，这主要是因为在具体的操作中，这种方式不仅仅是具有第一种的简单操作这一优点，而且还可以在保证资金投入量的同时提高相应的效率，简单地讲，就是这种修复方式操作简单而且成效快。
1.4 治理水资源
在矿山开发区的具体开采工程中难免会出现对自然资源的一些伤害，其中又以对水资源的破坏以及浪费最为严重。 水是我国最重要的资源，任何人都不可能离开水而生存。因此，在对矿山进行修复时一定要注意对水资源的修复。一般来讲，矿山开发区的水资源包括地表水和地下水两种，在对水资源进行修复，是可以采取人工湿地的方法以及种植植被的方法。值得注意的就是关于地下水的水位问题，一定要将其控制在合理的范围之内。
1.5 治理矿山的土壤
总的来说，对土壤进行优化改良的方式不在乎以下三种：第一种方法就是利用异地进行取土的这种操作模式。这种修复模式所利用的原理就是对矿山开发区中完好的土壤进行移植，也就是说利用优质的土壤对已经遭到破坏的地区进行填补修复。第二种方法则是对废弃地进行改造，一般来讲，矿山开发区的各种土地资源都是不可弃的，所以，我国是一直秉持着治理的理念来对矿山进行整体的修复的。最后一种则是采取对土地增肥的方式来进行土壤的改良。这样一来，就可以达到重复利用矿山资源的目的，而且还有利于提升相关矿山开发区的综合产量。
1.6 利用微生物以及地下动物的能力来进行矿山开发区的治理
一般来讲，我国的矿山开发区在经过长久的利用之后都会产生不同程度的土质硬化等问题，因此，在对其进行修补的时候合理适当地利用微生物以及地下动物等生物资源是十分有效的方法。通常情况之下，这些微生物都可以利用自身的特性在进行地底活动的时候都会从某种程度上达到对土壤进行疏松的目的，这样一来，可以在不浪费任何资源的情况下合理并且有效地对矿山开发区进行生态修复。值得一提的是，在利用微生物对矿山开发区进行修复的时候可以利用的微生物主要包括两种，其中一种就是抗污染的菌种，这种微生物菌种的最主要功能就是可以将矿山开发区的有害物质通过一系列的手法转化为无污染的物质，从而大大地提高了矿山开发区的综合利用能力。除此之外，它还可以降低一些有毒物质的毒性，使得这些有毒物质对矿山开发区的危害降到最小。
2 结语
综上所述，我国的矿产等资源虽然丰富，但是，却经不起我国这庞大人口的综合利用。因此，在对其进行开采的时候一定要注意做到相关矿山开发区的修复工作。只有这样，才可以保证我国的相关矿产资源在进行有效利用的时候不会对相应的矿山环境造成坏的影响。
参考文献
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矿山生态修复技术研究范文2
传统矿业走的是一条高消耗、高污染的路子，在开发过程中产生大量废气、废液、废渣等污染物，对生态环境造成严重破坏。在黄金矿业开发过程中，还要使用含剧毒的氰化物，对当地群众生产生活造成不良影响。党的十六大以来，作为我国最大的黄金企业，中国黄金集团公司（以下简称“黄金集团”）深入贯彻落实科学发展观，高度重视生态文明建设，从黄金矿业的实际出发，坚持绿色发展理念，依靠科技创新，打造绿色矿山，走出一条资源开发与环境保护双赢的绿色发展之路。
环保先行，推进绿色生产
黄金矿业开发主要包括矿石采掘、选矿和冶炼三部分。传统开发模式下，矿石采掘要从地表至地下1 500多米的地方开采出数量巨大的矿石和围岩，破坏了地球表面和岩石圈的自然平衡，改变了地质环境；选矿和冶炼产生的大量含氰废水、含硫废气、尾渣、尾矿，污染了地表和地下水体，并对大气环境造成严重污染。可以说，传统开发模式的每个环节都直接或间接影响着矿区周围的自然环境，对生态系统造成一定程度的破坏。
怎样才能走出一条绿色生产之路？黄金集团坚持以科学发展为主题，以加快转变矿业发展方式为主线，以打造美丽矿山、发展生态矿业为目标，进行了大胆探索。对井下采空区，我们采用新型胶固料技术进行回填，尽力恢复原有的地质环境。对生产过程中产生的废液，进行回收处理，循环利用，以降低水资源的消耗；对废气中的含硫有害物质，通过回收提取硫元素，变废为宝；对生产过程中产生的大量尾矿，进行回填、制砖再利用，努力修复自然生态系统，同时大力开展绿化美化工程。经过几年努力，黄金集团逐渐形成了“低能耗、低污染、低排放”的“三低”绿色矿山发展模式。
内蒙古乌山项目位于呼伦贝尔草原。这里植被脆弱，土地表层只有约30厘米厚的腐殖土，一旦破坏就会被风蚀沙化。为保护区域生态环境，我们在开发时将所有剥离的腐殖土堆存起来，做到采矿生产和草原复垦同时设计、同时施工。目前，复垦面积已达200多万平方米，矿区内可绿化的区域全部进行了绿化。
甲玛项目位于生态环境极其脆弱的青藏高原。在2008年建矿伊始，我们就坚持“点上开发、面上保护”的原则，提出将甲玛建成绿色、环保、科技的大型现代化矿山。为减少对高原绿色植被的破坏，降低扬尘污染，我们改变了投产之初的地表运输方式，采用地下平硐运输方式，开创了地区矿山企业井下运矿的先例，有效保护了山体、地表和植被生态系统。
自2007年以来，黄金集团在尾矿治理、除尘、污水处理、环境监测、土地复垦等方面不断加大环保投入，累计投资达10多亿元。新建矿山环保投入平均占总投资的5%，在、内蒙古等生态脆弱地区甚至高达13%，7个矿山成为国家级绿色矿山试点。2011年，黄金集团万元产值综合能耗和万元增加值综合能耗比2010年分别下降4.32%和7.15%，全面完成年度节能减排目标。
科技创新，引领发展转型
长期以来，我国黄金矿业普遍沿袭着粗放型的开发模式，对生态环境破坏比较严重。这其中固然有观念落后、管理粗放的因素，但还有一个不可忽视的重要因素，就是黄金矿业的科技发展水平不高，装备、自动化程度和信息化建设等方面比较落后。
黄金矿业的科技发展水平为什么不高？一则黄金矿业的发展不像电子、汽车行业那样具有广泛性，黄金勘探和采选冶重大创新技术的产生相对比较困难，周期也较长；二则黄金矿山具有独特的“偏、小、远、散、深”等行业特点，这些特点使得黄金资源开发利用比其他矿产资源开发利用的技术难度明显加大，难以采用现代化的大型设备。随着经济社会发展对生态环境的要求越来越高，粗放型的开发模式已完全不能适应这种要求，必须以科技创新为重要支撑，推动矿业转型发展。作为我国黄金行业唯一的中央企业，黄金集团瞄准行业前沿技术，主动承担起行业科技攻关的任务，为黄金矿产资源安全、高效、清洁开发与利用提供了关键技术支撑和保障，加快了黄金矿业开发由传统的粗放型经营模式逐步向绿色环保的现代经营模式转变。
在采矿方面，加强高效采矿、无废开采的研发力度，抓好矿山环境控制和尾矿资源再利用工作，促使采矿业由生产密集型向技术密集型转化。2011年，黄金集团承担的“大型金矿绿色采选冶技术研究及示范可行性研究”“特大型多金属矿高效开发利用关键技术研究”和“数字化冶金矿山关键技术研究及产业化示范应用”三个项目入选“十二五”国家科技支撑计划，目前已取得阶段性成果。
在尾矿和废水处理方面，积极采取有效措施，综合利用资源，将有限资源“吃干榨尽”。其中自主研发的生物氧化、原矿焙烧以及引进吸收的剧毒元素砷回收等核心技术解决了世界性难题，使我国已探明的3 000多吨难选冶的黄金资源变为可供利用的资源，促进了我国黄金矿业的可持续发展。湖北三鑫金铜股份有限公司采用世界先进的新型胶固料技术，将加入胶结材料的70%尾矿充填到井下采空区，实现排放和供充一体化，对剩余的30%尾矿采用压滤干堆技术，实现了全部尾矿安全处理。甲玛项目为了处理矿区每天产出的2.4万吨废水，采用混凝沉淀与活性炭吸附技术进行回用，并安装了9台大型浓密机，对浮选尾矿及精矿进行浓缩，再将浓缩溢流水全部返回至生产流程循环使用。这不仅解决了选矿废水积聚影响多金属分离的难题，还使选矿回水的利用率达到了95%以上。内蒙古乌山项目在全国首次采用节能的SABC碎磨工艺和节水的尾矿膏体输送技术，大幅降低了能耗，环保效果非常显著。
矿山生态修复技术研究范文3
关键词：假俭草；多年生黑麦草；交播；应用研究
中图分类号：S688.4
文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）13-0030-02
1 假俭草交播多年生黑麦草的技术特点
假俭草（Eremochloa ophiuroides），是禾本科蜈蚣草属多年生暖季型优良草坪植物，具有耐荫性、抗病虫能力、耐践踏性、耐贫瘠、耐旱性、耐寒性。假俭草青绿期长，繁殖能力强、成坪速度快，草坪易管理，草坪耐践踏、弹性好，但适宜种植范围有限，只能种植于-13.3 ℃以上，否则会枯死，难以越冬[1-4]。
多年生黑麦草（Lolium perenne）是早熟禾科黑麦草属植物。丛生，根系发达；叶片窄长，深绿色，质地柔软，具光泽，富有弹性。多年生黑麦草喜温凉湿润气候。黑麦草耐寒耐热性均差，不耐阴，较能耐湿，但排水不良或地下水位过高也不利黑麦草的生长。不耐旱，尤其夏季高热、干旱更为不利。对土壤要求比较严格，喜肥不耐瘠。略能耐酸，适宜的土壤pH值为6～7[5-8]。
假俭草交播多年生黑麦草宜在11月底前进行，黑麦草籽用种量宜为20～30 g/m2。该交播技术可以在广大的地域范围解决草坪的冬季退绿问题；又可以利用暖季型草坪草节水、耐低养护的许多优点[9-11]。
2 交播技术在受损土地复绿工程中的应用
2.1 广东清（远）连（州）高速公路边坡绿化工程
该工程总面积32×104 m2，施工段沿线215.25 km。属南亚热带气候，由花岗岩风化物发育的赤红壤高丘陵地区，水土流失严重。该工程于2013～2015年施工，将假俭草通过喷混植生技术喷射在边坡面上，假俭草覆盖地面效果良好，大大减少了雨水落下时对地表的溅击侵蚀，也可截留部分降雨。同时由于发达的匍匐茎而具有良好的抓地能力，每一个匍匐茎的节上都能长出根系，使它能够紧贴地表，具有较强的耐冲刷性，当雨水较多且形成水流时，它可以防止土壤被水流冲走，造成大面积的水土流失。种植假俭草还能起到蓄水保水的作用。由于连州多年平均初霜期为12月8日，终霜期在次年2月12日。因此该工程在10月下旬进行多年生黑麦草的交播。经观察，工程达到了30 d出苗，60 d见绿，6个月绿色体覆盖70%，年内全覆盖，3年内新建边坡植被趋同周边生态环境，得到了业主全优工程奖励。
2.2 海南三亚荔枝沟Ⅲ号采石场边坡绿化工程
该工程边坡总面e3.5×104 m2，70°～90°岩石边坡，坡高110 m，缺乏土、肥、水，植物生存的基本条件，该工程采用V型槽种植带技术，于2013年年初开工。在V型槽中加入回填土，并将假俭草与黑麦草草籽按1∶9的比例播种，并栽植灌木及小乔木，达到草乔灌相结合的植物配置模式，出苗保苗效果好，灌木生长旺盛，达到了当年绿化施工，当年绿色全覆盖的生态效果[12-14]。
由于该项目于春节后开工，气温仍较低，1∶9的假俭草与黑麦草配比，能保证黑麦草的快速生长，且随着春季气温升高，假俭草慢慢打破冬季休眠开始生长。经过修剪、疏草、控水、控肥等科学管养，很好地保障了假俭草在春末夏初顺利返青。保证在梅雨季节来临前“削减”黑麦草的长势，给假俭草生长创造了空间，如期返青、正常生长[15，16]。
2.3 江西景德镇浮梁县朱溪稀土矿区生态修复工程
该工程治理总面积为78000 m2。稀土废弃尾砂土壤物理特性恶劣，砂粒多，粘粒少，干旱贫瘠，漏水漏肥，植物难以存活。该项目经过前期稀土矿区水系疏导、尾砂堆积体整形、稳定及泥沙阻拦、土地整理与复垦工程后，进行受损坡面植被恢复工程及堆积区生态景观重建工程。
该项目从选择抗逆性强的乡土植物入手，以豆科灌木为主，开展多品种、多模式优化配置，从而建立稀土尾砂矿区抗砂化、抗干旱、耐贫瘠的生态植被恢复重建的成套技术体系。假俭草环境适应能力强、耐污染、成本低廉、养护要求低的特性使其成为矿区景观修复不可多得的植物资源。假俭草交播黑麦草，与猪屎豆、胡枝子、紫穗槐等乔灌木组成群落。整个人工混播林生态系统基本稳定，即使遇罕见暴雨也没有发生滑坡和山体沉降等灾害，植物发育良好。这说明假俭草在非极端的土壤条件下依然能保持旺盛的生长，并且对土壤的改造、水土保持，以及植被恢复都有重要的意义。
3 结语
假俭草以耐瘠薄、病虫害，养护水平低及再生能力强而著称，是国外公认的起源于中国的最好的暖季型草坪草，可广泛地用于庭院草坪、休憩草坪及护坡草坪的建植，特别适合于水土保持和大面积景观建设，是世界三大暖季型草坪草之一。对于道路边坡、采石场、矿山等受损边坡景观重建工程，应该深入研究、发掘潜力，并加以推广，但假俭草资源的开发利用现状明显不如狗牙根、结缕草、地毯草等。今后应进一步继续深入研究假俭草的生物学特性和坪用价值，为假俭草草坪的开发利用奠定基础，使假俭草得到充分的开发和应用。另外，假俭草作为一种野生草坪草资源，目前尚未能引起重视，很少有人进行系统研究。因此，在草坪建植及治理水土流失的生态建设中也未能发挥其独特的功效。
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矿山生态修复技术研究范文4
关键词：矿山；地质环境；恢复与保护；治理
Abstract: The mine ecological environment pollution and destruction is very serious, geological disaster ground subsidence, collapse, landslide, debris flow, water pollution, mine earthquake and other improper mining, to the state caused serious economic losses and endanger the safety of life and property. Do a good job of mine environmental geological environment is imminent, this paper mainly analyzes the protection of mine geological environment governance.
Key words: mine; geological environment; protection and restoration of governance
中图分类号：F416.1 文献标识码：文章编号
前言
目前我国矿山环境问题较多，突出表现在五个方面，即采矿活动破坏了大量耕地和建设用地；采矿诱发地质灾害；采矿使矿区水均衡遭受破坏，产生各种水环境问题；矿山开采中废气、粉尘、废渣排放，产生大气污染和酸雨；采矿破坏自然地貌景观，影响整个地区环境的完整性。矿山开发中“三废”的排放严重污染了矿山及周围地区的地质环境；矿山开发诱发的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害十分普遍；采矿活动使矿区周围水平衡系统遭受破坏。由此可见，我国矿山生态环境保护形式十分严峻！矿山环境治理工作势在必行！
1矿山地质环境治理原则
1.1以人为本、防灾减灾。所有的地质灾害，直接或间接的对矿山职工和矿区居民的生命财产安全构成威胁，因此矿山环境治理首先要保证矿区免遭矿山开发诱发的各种地质灾害的危害，达到防灾减灾的目的。
1.2因害设防、综合治理。针对矿山地质环境破坏的特点、方式、分布及危害程度，抓住重点和关键环节，因地制宜、因害设防，采取拦、排、护、整、填、植等方面的综合治理措施对矿山环境进行治理。
1.3注重效益、分期实施。矿山地质环境治理工程应遵循生态社会效益优先的同时，争取最大的经济效益。区别不同的矿山地质环境问题，采取不同的治理措施。同时根据资金情况、矿山地质环境问题的危害大小、轻重缓急，分期、分阶段进行治理。
1.4工程措施与生物措施相结合。矿山环境治理只有将工程措施与生物措施紧密结合，才能达到矿山环境治理的最终目标。各种工程措施只要配置合理，就能根治地质灾害。但其缺点是投资过大，而生物措施恰好弥补工程措施的缺点，其投资较小，能改善小气候的特点，使其广泛应用于矿山环境治理中。
2矿山地质环境恢复与保护措施
近几十年的矿业开采虽然对我国经济发展起到了巨大的促进作用，但是也对矿山环境造成了严重的破坏。针对我国矿山环境现状，加强我国矿山环境保护与治理，通过复合治理方式、拦、排、护、整、植等多种方式相结合的方法加快我国矿山环境治理与保护，对于我国生态环境保护有着重要的意义。
2.1加强矿业地质环境保护制度建设，推进我国矿山环境保护。为了更好的推进我国矿山环境保护工作的进行，首先有关部门要加强领导．通过对矿山环境保护制度的建设，促进我国矿山化境保护工作的实施。环境管理部门要充分认识到矿山环境保护工作的重要性，通过国家环境保护总局的监督职能、国土资源部具体环保工作的实施共同来履行我国地质环境保护与监督的工作，促进我国矿业地质环境保护与治理的实施。同时加强有关法规与制度的建设，从法律立法的角度，强化矿山环境保护工作的实施。
2.2加快我国矿业开发与环境保护人才培养，促进我国矿山地质环境保护工作的推进。矿山环境治理必须应用先进的科学技术来实施。加强科学技术在矿山环境保护中的应用，特别是要加强对矿山的综合利用和尾矿、煤矸石、矿渣等开发利用的科研投入和生产开发研究工作。这样既可减少环境地质问题，起到保护环境的作用，又可以避免资源浪费。另外还要通过高等教育专业人才培养以及对在职人员的再培训等方式加快我国矿山地质环境保护人才培养，促进我国矿山地质环境保护的实施。
2.3加快矿业“三废”回收利用技术的应用，促进矿山地质环境保护实施。在矿山开采过程中，对于“三废”的回收、利用，对于矿山地质环境保护有着重要意义。通过采用先进的采选技术和加工技术，提高矿山资源利用率，对于加快我国矿山环境保护有着重要的推动作用。
2.4关于矿山地质环境综合治理与防护的分析。在进行矿山地质环境治理与防护过程中要系统开展地质环境调查与研究，加强区内地质环境监测。建立政府引导，市场运作机制，治理区内环境。借鉴外国经验，加强国际合作，比如日本菱刈金矿矿山开发复耕绿化，保护环境的成功经验说明．高度机械化开采矿石，不仅节约人力以充分利用资源，还可以利用矿渣回填植树造林绿化环境，真正实现矿区乃至当地经济的可持续发展。加强科学技术研究和应用，推进矿山“清洁生产”，发展绿色矿业。加强矿山开采导致的滑坡、泥石流、地面塌陷，地裂缝等突发性地质灾害的防御和治理的研究。
3我国矿山环境治理与恢复的政策创新
3.1明确矿山企业的环境主体责任。我国矿山环境治理与恢复的思路，应该转变以政府为中心的治理模式，明确以企业为中心的治理模式。首先，矿山企业是矿山生态环境破坏的主要责任者。根据“谁污染、谁治理”的原则，企业应该成为矿山环境恢复与治理的主体。当然，在具体执行过程中，应该注意“谁污染，谁治理”是一个经济原则，而不是技术原则，因为有些污染问题不是单个企业能够从技术上治理的，而是一种经济上的补偿。第二，企业治理比政府治理具有更高的效率。因为企业清楚环境治理的成本与收益，以排污收费为例，理想的费率要求政府知道企业的边际环境成本曲线和边际收益曲线，而企业显然没有积极性将收益曲线告诉给政府，而政府要了解边际外部成本也非常复杂，因此，考虑到企业的负担，制定的排污费率比较低，也就导致一些企业“守法成本高，违法成本低”。第三，有利于促进企业进行技术革新。从表面上看，矿山企业为环境成本买单增加了企业的成本，而从长远和综合效益分析，企业的竞争力会更强。矿山企业不仅是生产者，而且也是技术创新的主要力量，如果不明确企业的治理主体责任，企业没有积极性主动进行环境保护技术或资源节约技术创新，只有当企业意识到这种创新所带来的利益超过其成本时，才是合理的。
3.2尽快建立矿山生态补偿机制。生态补偿作为一种保护生态环境的经济机制，在我国已经逐步得到研究和实践。2005年底通过的《国务院关于落实科学发展观加强环境保护工作的决定》和国家“十一五”规划纲要中都明确提出，要尽快建立生态补偿机制。2007年8月，国家环保总局出台了《关于开展生态补偿试点工作的指导意见》，将矿产资源开发的生态补偿作为四个试点领域之一。建立矿产资源开发的生态补偿机制，应该做好以下几方面：第一，明确生态补偿的主体。矿产资源开发生态补偿，具有破坏主体明确、责任具体等明显不同于其他领域生态补偿的特点。因此，一般来讲，矿产资源开发的生态补偿主体就是矿山企业，应严格按照“谁破坏，谁治理”的原则，明确矿山企业的环境治理责任。第二，制定科学的补偿标准。矿产资源开发造成的生态系统服务价值损失，是矿产资源开发生态补偿的理论依据。为此，应加强开展矿产资源开发的生态环境损失评估研究，为制定科学合理的补偿标准提供理论依据。另一方面，在实践中，矿产资源开发的生态补偿标准，可以通过机会成本法、替代成本法，甚至协商的方法进行确定.第三，创新生态补偿的形式。在开展生态补偿的过程中，其补偿形式应该多样化，既可以通过货币的方式对周边居民进行补偿，也可以通过土地复垦等方式恢复生态环境，还可以通过货币请政府或专业部门对环境进行恢复。
矿山生态修复技术研究范文5
关键词：矿井 沉陷 治理技术
前言
沉陷区属于矿井开采过程中出现地面塌陷，地表下移的区域，通常来说，沉陷区就是地下煤矿开采过度，在开采的过程当中没有加入相应的支撑措施，从而导致整体煤矿区域下陷。我国作为煤矿大国，由于近年来的超额开发以及不法“煤商”的不正当经营，导致由于煤矿开采引发的地面沉陷问题越来越大，所以如何分析这一问题，如何做出有效的技术处理，如何进行预防经成为了当下开采煤业最为重要的问题之一，下面笔者就通过这三个方向为大家详细的进行分析。
1 开采沉陷及环境地质问题
在我国煤矿开采工业当中百分之九十五以上都属于井工开采，虽然这一开采方式经济长久，但是随之而来却产生了大量的问题，因为井工开采一般采用的是全陷落法处理顶板，并且全部属于长壁工作面、这种“组合”方式导致，一旦矿井出现过度开采或者是在陷落处理上的某一点不牢靠，就会导致全面的崩塌以及大范围的陷落，具不完全统计，我国煤矿陷落100%都是由这以矿井模式引起的。并且在预防问题上我国的煤矿行业也没有系统的方式，一般的预防都是采取“采深采厚比”进行分析，因上覆地层各地区不同，取值不一样，这个是地表沉陷的重要参数，影响范围是矿山很多因素综合的。沉陷呈漏斗状，因此范围正常是比井田范围要大。如果事先做好防治措施，也可减小影响范围，比如留设煤柱，矸石回填等。目前很少有矿山做到，做也只是个形式。这就导致了频繁的事故发生以及不可预估性的现象产生。采煤塌陷后陆地生态环境退变为水生生态环境，大面积采煤塌陷地在地表形成积水移动盆我国将处于工业化进程加快的关键时期，随着煤炭工业经济增长方式的转变、煤炭用途的扩展，煤炭的战略地位仍然十分重要，能源专家预测，煤炭在我国21世纪能源总消费结构中仍将占据主导地位。
2 采煤沉陷区治理技术
沉陷区分空陷，过载陷，地质运动陷。情况分地区经济能力，人口密度以及财政支持。处理办法有灌浆，爆破，特殊改造等。沉陷区的出现只有两种情况，一是不可抗拒的自然地质运动。二是毫无计划的越界乱采。目前国内的处理方案只有地下大型承重设施后灌浆及搬迁。耗资及其巨大。总体来说采煤沉陷区综合治理是一项系统的，耗资巨大的出于下策的无奈之举。现有的质量方向，总体来说有一下四点：1、增加采空区主要地质灾害控制方面的努力，2、治理努力提高煤矿的废物倾倒。煤矸石治理和废石的综合利用，加大科研力度，项目和政策的倾斜，优先支持利用煤矸石发电和水泥的发展，超细粉体材料如化学工业，从根本上减少废物倾倒区，消除安全隐患。3、开展小流域综合治理和采空区的河道管理范围内。首先，综合实施水土保持工程，加强在河煤田培训，防止河水渗透，渗透的煤矿，确保煤炭生产的安全。4、经特殊处理的主要地质灾害。在矿山主要地质灾害治理的主要地方，每年安排专项资金，并逐步解决的主要地质安全隐患。但是在这里笔者要指出，最为高效的方式是紧急停止周围能源的开采，以及现有陷落区域的开采，使徒弟自然沉降，并加以技术支撑。
（1）在采煤防陷的大工程项目中，经常会不可避免地遇到由于采煤过度引起的塌陷而导致的“活断层”造成的危害。如山西省大同市80年代出现第一条“活断层”地裂缝带，迄今较大的地裂缝带已发展9条，总长度达30多公里，使200多栋楼房遭受严重破坏，直接经济损失达3亿多人民币。又如近年来在抚顺市由于断层活动导致若干栋楼房产生倾斜或墙体开裂等严重破坏，也造成了重大损失。因此在国家的倡导下，提出了抗御断层新技术，这一技术采取高度可调隔震支座技术措施后，当做用到矿井当中后可以大幅降低传递到上部结构的地震荷载，在中等以下塌陷作用下，保证上部结构主要构件不出现损伤；高度可调的功能可以发挥作用，将上部结构恢复水平状态，实现塌陷可修的目标。当遭遇大范围塌陷时，由于隔震功能能够保证传递到上部结构的塌陷荷载不至于造成结构体系严重损伤，能够保障总体结构的相对未定。总体而言，能满足断层附近及采沉区“小陷不坏，中陷可修，大陷不倒”。
（2）据不完全统计，我国国有骨干大中型矿井“三下”压煤量达到14Gt以上，其中建筑物下压煤占整个“三下”压煤量的60%以上，水体下（包括承压水体上）压煤占28%左右，铁路下压煤占12%左右，然而，到目前为止，我国仅从“三下”采出的煤炭约有1G，t只占整个“三下”压煤量的7%左右，这些压煤量严重制约着矿区的生产和可持续发展。随着资源可采储量的减少及对煤炭资源采出率要求的提高，如何实现绿色开采成为近些年煤炭企业急需解决的技术难题，充填开采技术已取得了一定阶段性成果，近些年来将会不断完善并逐步推广应用。
（3）合理规划开采布局是减轻甚至是避免开采沉陷损害的必要手段和措施，要充分利用变形规律和地面规划要求有机结合，做到有的放矢，避免开采和治理的脱节。
（4）伴随着煤炭资源的大规模开采，我国中东部煤炭资源将逐步枯竭矿井相继关闭，我国煤矿的关闭开始于上个世纪末，自2000年我国集中关闭40个国有煤矿后，到目前为止，已经先后关闭了约300个国有大煤矿。关闭矿井综合生态问题越来越凸现出来，其特点是修复的综合性和复杂性，进行集关闭煤矿的塌陷地植被、水环境、工业垃圾堆积为一体的综合生态修复再造，是资源枯竭型矿区社会实现可持续发展的迫切需要。
（5）随着资源逐步减少，开采难度加大，我国能源重心西移趋势越来越明显，晋陕蒙宁甘等5省区煤炭资源储量占全国总储量的68%，2010年晋陕蒙3省煤炭产量占全国煤炭产量的50%以上，并有逐年增加趋势。西部地区由于独特的干旱气候和地理环境，生态环境极为脆弱，环境容量低下，敏感性强而稳定性差，抵御外界干扰能力弱和自然恢复功能差。因此，西部生态脆弱矿区采煤沉陷区治理及生态环境保护的任务艰巨。
结束语
作为煤炭资源大国，煤炭经济在拉动我国社会经济快速发展的同时，也带来了土地沉陷、房屋断裂、村庄搬迁等一系列严重问题。如何妥善搬迁安置沉陷区村民，维护社会和谐稳定，促进矿区经济平稳较快发展已经成为了重点问题。所以笔者呼吁，将沉陷区村庄搬迁安置与新农村建设、小城镇建设相结合，因地制宜，多模式搬迁安置，首先保障人民安全，并采用新方法、新途径改善技术措施才，有力地促进了我市经济社会的全面协调可持续发展。
参考文献：
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[2]徐良骥，严家平，高永梅.淮南矿区塌陷水域环境效应[J].煤炭学报，2008.
矿山生态修复技术研究范文6
关键词：矿区 重金属污染 物理修复 化学修复 生物修复
The research progress of remediation methods on heavy metal contaminated mining lands
ZHANG Zhi-Ming, HUANG Zhan-Bin, SHAN Rui-Juan, SUN Peng-Cheng
School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing, 100083, China
Abstract：The problem of heavy metal pollution in processing of mineral resource development becomes serious, and the remediation method is a very important topic. This paper analyzed the methods of physical remediation, chemical remediation and biological emediation for heavy metal remediation in mining lands, and points out the characteristics of each method. By analyzing, the article proposed that joint remediation, phytoremediation, and chemical modified materials remediation are important directions of heavy metal contaminated soil remediation.
Key words: mining land; heavy metal pollution; physical remediation; chemical remediation; biological remediation
1. 引言
我国矿产资源丰富，为国家经济建设做出了巨大的贡献，是工业经济的重要支柱，促进了社会进步，但在矿产开采和冶炼过程中也存在一系列严重的环境问题。
首先，矿产开采会占用大片土地，并可能造成地质灾害。在采矿的过程中产生大量的矿渣，包括选矿渣、尾矿渣及生活垃圾等。据统计，中国铁矿石开采经选矿后68%以上为尾矿，黄金矿开采选矿后几乎100%为尾矿[1]。超过90%的矿区废弃物采取堆放处理，占用了大片的土地。我国矿山多为地下开采，常常导致地表裂缝与塌陷，严重危及到地表的人类活动。
其次，矿山开采过程破坏生态环境，造成环境污染。矿区大片植被遭到破坏，表土剥离，加剧了水土流失，引起了土壤退化，导致生态失衡。矿产开采中产生的废弃物成分复杂，含有大量的酸性、碱性或有毒的物质，这些物质能对周边地区造成严重的影响。
许多矿物有重金属伴生，矿物开采过程中常产生重金属污染。重金属具有长期性，稳定性和隐蔽性的特征，同时重金属元素会在植物体内积累，并通过食物链富集到动物和人体中，诱发癌变或其他疾病[2]，危害人类健康。如铅中毒会影响人的神经系统、造血系统和消化系统等，镉中毒则会引起骨痛病。矿区土壤重金属污染已不容忽视，到了亟待解决的地步。
矿区固体废弃物和矿山酸性废水是矿区土壤中重金属的主要来源。尤其是在Pb/Zn矿、Fe/S矿的开采过程中, 尾矿废石中的Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、As等在地表水的冲洗和雨水的淋滤下进入土壤并累积起来。而酸性废水则使矿区中的重金属元素活化，以离子形态迁移到矿区周边的农田土壤或河流中，导致土壤和河流中重金属含量远远超过背景值[3]，影响农产品品质和饮水健康。另外，在矿石采矿、运输及排土过程中，尘埃污染也是矿区周边土壤中重金属的一个来源。
在发达国家和地区，矿区废弃地治理已达50%以上[4]，而我国还不到10%。近年来，我国开始重视矿区重金属污染的治理，如中国污染场地修复科技创新与产业发展论坛中来自全国各地的重金属污染场地修复专家一起商议湖南重金属污染矿区的治理措施，并对各方法的实用性做了分析。土壤重金属的各个修复方法可以降低重金属的浓度或生物可利用度，降低对生态环境及人类健康的危害。
重金属污染土壤的修复中，方法的选择至关重要。本文在阐述了重金属污染土壤的基本修复原理后，着重分析了土壤重金属污染的物理修复法、化学修复法和生物修复法，为土壤中重金属的去除、固化及钝化提供了理论依据。
2. 重金属污染土壤的修复技术
国内外用来修复土壤污染的方法较多，在具体的应用过程中多为交叉使用，一般分为三大类，即物理修复方法、化学修复方法和生物修复方法[5]。其修复原理如下：
（1）加入化学改良剂转化重金属在土壤中的存在化学价态和存在形态，使其固化或钝化。或者采用物理修复等方法，使重金属在土壤中稳定化，降低其对植物和人体的毒性；
（2）利用重金属累积植物、动物、微生物吸收土壤中的重金属，然后处理该生物或者回收重金属；
（3）将重金属变为可溶态、游离态，然后进行淋洗并收集淋洗液中的重金属，达到降低土壤中重金属含量的目的[5]。
3. 物理修复法
物理修复法是基于机械物理的工程方法，它主要包括客土、换土和翻土法、电动修复法和热处理法三种。
3.1 客土、换土和翻土
客土法是指向被重金属污染的土壤中加入大量干净土壤，覆盖在土壤表层或混匀，使重金属浓度降低至低于临界危害浓度，从而达到减轻污染的目的[6]。对移动性较差的重金属污染物（如铅）采用客土法时，相对较少的客土量也能满足要求，可减少工程量。
换土法是指把受重金属污染的土壤取走，代之以干净的土壤。该方法适用于小面积严重污染的地区，以迅速地解决问题，并防止污染扩大化。此方法要求对换出的受污染土壤进行妥善处理，以防止二次污染[7]。
翻土法是指深翻土壤，使表层的重金属污染物分散到更深的土层，达到减少表层土壤污染物的目的。
在矿区重金属治理的过程中，换土法治理较为彻底，而客土法和翻土法并未根除土壤中的重金属污染物，相反把重金属继续留在土壤中，因此这两种方法只适用于移动性差的重金属污染物，以免土壤中重金属污染物对地下水造成污染。
3.2 电动修复
电动修复法是由美国路易斯安那州立大学研究出的一种治理土壤污染的原位修复方法，该方法近年来在一些欧美发达国家发展很快。它适合修复低渗透粘土和淤泥土，可以控制污染物流向[8]。
在电动修复过程中，利用天然导电性土壤加载电流形成的电场梯度使土壤中的重金属离子（如铅、镉、锌、镍、钼、铜、铀等）以电迁移和电透渗的方式向电极移动，然后在电极部位进行集中处理。郑喜坤等[9]在沙土上的实验表明，土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子的除去率可达90%以上。该方法不搅动土层，且修复时间较短[10]，是一种可行的修复技术。
3.3 热处理
热处理法是利用高频电压释放电磁波产生的热能对土壤进行加热，使一些易挥发性有毒重金属从土壤颗粒内解吸并分离，从而达到修复的目的[11]。该技术可以修复被Hg和As等重金属污染的土壤。
虽然物理修复方法取得了一定的成果，但其还存在局限性。客土、换土和翻土法操作起来花费具大，破坏土壤结构，使土壤肥力下降，同时还依然需要对换土进行堆放或处理；电动修复法在实际运用中受其他多种因素影响，可控性差；热处理法对气体汞不易回收。
4. 化学修复法
4.1 化学改良剂
该方法是指向重金属污染土壤中添加化学改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用，改变其在土壤中的存在形态，使其钝化后减少向土壤深层和地下水迁移，从而降低其生物有效性。
常用的化学改良剂有石灰、碳酸钙、沸石、硅酸盐、磷酸盐等，不同改良剂对重金属的作用机理不同。
如施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤pH值，促使土壤中镉、铜、汞、锌等元素形成氢氧化物或碳酸盐等结合态盐类沉淀。
如当土壤pH>6.5时，Hg就能形成氢氧化物或碳酸盐沉淀[12]。沸石是一种碱土金属矿物，通过吸附、离子交换等降低土壤中的重金属生物有效性。黄占斌等指出对于铅、镉复合污染土壤，环境材料腐殖酸对铅有显著固定作用，而高分子材料SAP及材料组合（腐殖酸、高分子材料SAP和沸石）对镉起到明显固定作用。A.Chlopecka等发现沸石、磷石灰等能降低重金属Pb、Cd的移动性，且能够减少玉米和大麦对重金属Pb、Cd的吸收量。
4.2 化学淋洗
化学淋洗修复法是指在重力或外压下向污染土壤中加入化学溶剂，使重金属溶解在溶剂中，从固相转移至液相，然后再把溶解有重金属的溶液从土层中抽提出来，进行溶液中重金属的处理过程[15]。利用此方法开展修复工作时，既可以在原位进行，也可采用异位修复[16]。
原位化学淋洗修复法要在污染地进行全部过程，包括清洗液投加、土壤淋出液收集和淋出液处理等。
由于原位化学淋洗过程形成了可迁移态污染物，因此要把处理区域封闭起来避免污染扩大化；异位化学淋洗修复法则要把重金属污染土壤挖掘出来，用化学试剂清洗，以去除重金属，再处理含有重金属的废液，最后清洁后的土壤可以回填或作其他用途。
化学淋洗法的关键在于试剂的选择，可用来淋洗土壤重金属的试剂主要有盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、草酸、氢氧化钠、EDTA等。现已证明EDTA是针对重金属污染最有效的提取剂，但其价格昂贵，且对EDTA的回收还存在技术问题[17]。
5. 生物修复法
生物修复法是通过植物、微生物或者动物的代谢活动，降低土壤中重金属含量方法。它主要包括植物修复法、微生物修复法、动物修复法和菌根修复法四种。
5.1 植物修复
植物修复是将对重金属有超累积能力的植物种植在污染土壤上，待植物成熟后收获并进行妥善处理（如灰分回收）。
通过该种植物可将重金属移出土壤，达到治理污染的目的。对于修复重金属污染土壤，植物修复法主要有植物钝化、植物提取和植物挥发三种。
植物钝化是指利用植物根系分泌物降低重金属的活性，从而减少重金属的生物毒性和有效性，并防止其进入地下水和食物链，减少对人类健康的威胁。
如植物分泌的磷酸盐与土壤中的铅结合成难溶的磷酸铅，使铅得到固化。除直接与重金属发生作用外，根系分泌物导致的根际环境pH值和Eh值的变化也可转变重金属的化学形态，使重金属固化在土壤中。
但是这种方法并未将重金属去除，因此环境条件的改变仍有可能活化重金属。
植物提取是指利用重金属超累积植物从污染土壤中吸收重金属，并将其转移、储存在植物地上部分（茎或叶），随后收割地上部分并集中处理其中的重金属，从而达到降低土壤重金属含量的目的。蒋先军等发现，印度芥菜对铜、锌、铅污染的土壤有良好修复效果。夏星辉[22]指出蕨类植物对镉的富集能力很强，杨柳科能大量富集镉，十字花科的芸苔能富集铅，芥子草能富集铅、锡、锌、铜等。在英国和澳大利亚等国家，一些对重金属有高耐受性的植物的培育已经商业化。
植物挥发是指植物将其吸收的重金属转化为可挥发态，并挥发出植物的过程。如植物可以吸收土壤中的Hg2+，然后使之转化成气态HgO后，通过蒸腾作用从叶片蒸发出来。这种方法只适用于具有挥发性的重金属污染物，应用范围较小。同时，该方法将污染物转移到大气中，对大气环境造成一定影响。
5.2 微生物修复
微生物修复法是利用微生物对重金属的亲和吸附作用将其转化为低毒产物，从而降低污染程度。
虽然微生物不能直接降解重金属，但其可改变重金属的物理或化学特性，进而影响重金属的迁移与转化。微生物修复重金属污染土壤的机理包括生物吸附、生物转化、胞外沉淀、生物累积等。通过这些过程，微生物便可降低土壤中重金属的生物毒性[23]。
由于细胞表面带有电荷，土壤中的微生物可吸附重金属离子或通过摄取将重金属离子富集在细胞内部。微生物与重金属离子的氧化还原反应也可降低重金属的生物毒性，如在好气或厌气的条件下，异养微生物可将Cr6+还原为Cr3+，降低其毒性。杜立栋等[24]从铅污染矿区土壤中筛选出一株青霉菌，对人工培养基中有效铅的去除率达96.54%，且富集效果比较稳定，可应用于铅污染矿区土壤的生物修复。
5.3 动物修复
土壤重金属污染的动物修复是指利用土壤动物在自然条件或人工控制下，在污染土壤中生长、繁殖等活动过程中对污染物进行富集和钝化等作用，从而使污染物降低或消除的一种修复技术。
在评价污染物的生态学危害研究中，科研工作者对土壤动物并未给予足够的重视，所以与微生物修复相比，国内外的相关报道还不多。而在众多土壤动物中，普遍认为蚯蚓是改良土壤的能手，并且对土壤污染具有指示作用，具有巨大的修复污染土壤潜力。
朱永恒等[25]研究得出蚯蚓对重金属的富集量随着污染浓度的增加而增加，蚯蚓体内的Pb、Cd和As的含量和土壤中这三项元素的含量具有良好的相关性。且蚯蚓体内的金属硫蛋白和溶酶体机制可以解毒重金属。除蚯蚓外，腐生波豆虫及梅氏扁豆虫等动物对重金属也有明显的富集作用[27]。土壤动物不仅直接富集重金属，还和微生物、植物协同富集重金属，改变重金属的形态，使重金属钝化而失去毒性。
5.4 菌根修复
菌根是指土壤中真菌菌丝与植物根系形成的联合体。成熟的菌根是一个复杂的群体，包括真菌、固氮菌和放线菌，这些菌类有一定的修复重金属污染的能力。
菌根真菌可通过分泌特殊的分泌物改变植物根际环境，从而使重金属转变为无毒或低毒的形态，降低其毒性，起到促进重金属的植物钝化作用。申鸿等[28]通过对菌根的研究发现，菌根玉米地上部铜浓度降低24.3%，根系铜浓度降低24.1%，表明菌根植物对铜污染土壤具有一定的生物修复作用。黄艺等[29]采用根垫法和连续形态分析技术，分析了生长在重金属污染土壤中有菌根小麦和无菌根小麦根际铜、锌、铅、镉的形态分布和变化趋势，发现菌根可调节根际中土壤重金属形态降低重金属的生物有效性。
此外，菌根还能使菌根植物体中重金属积累量增加，强化植物提取的效果。
6. 结论与展望
国外关于土壤污染物重金属的研究，澳大利亚、美国、德国等国家比较深入，尤其是澳大利亚。其研究主要集中在利用沸石等物质降低重金属在土壤中的迁移性或者利用超富集植物对土壤中的重金属元素进行吸收以降低重金属的浓度。
国内关于土壤重金属的污染治理也具有此趋势，但对于动物修复的机理还不是很明确。
由于矿区污染土壤中重金属种类多样且浓度较高，单一修复手段难以取得满意的修复效果。因此在实际修复过程中应根据污染物性质、污染程度、土壤条件等因素，综合利用物理、化学和生物等修复方法，因地制宜地开展重金属污染土壤联合修复。在矿区重金属污染治理方法中，化学与生物联合修复方法具有广阔的应用前景。该方法将化学修复法与植物修复、微生物修复等生物修复法联合，在添加钝化剂、表面活性剂等之后植物对复合重金属污染土壤的修复有显著的效果。该方法相对于其他修复方法（如物理法中的电动修复法），具有成本低廉、操作简便和效果显著的优点，适合大规模的污染土壤修复。
虽然重金属污染土壤的修复取得了一定的成果，但局限性仍然存在，如用于植物修复的超积累植物大部分植株矮小、生长缓慢且生长周期长，因而修复时间较长，且植物挥发作用使可挥发性重金属易对大气和人类造成伤害，故需要进一步加强机理研究以避免二次污染。澳大利亚等国家虽已经筛选出有效吸收重金属的植物，并部分商业化，但大面积普及难度较高。植物的钝化作用与投加化学改良剂法并没有将土壤中的重金属离子去除，只是暂时的固定，当环境条件发生改变时，重金属有可能再度活化而危害地下水及植物。
针对这些问题，我们应利用基因工程等手段开展重金属积累植物或菌根的筛选，以提高重金属的积累量，达到去除或简化重金属污染的目的。
同时，一种单一的化学改良剂很难有效地处理多种重金属污染土壤，故针对矿区土壤中重金属的多样性及各种重金属间的相互作用，应将各种改良剂配施并开发复合稳定剂，并利用工程手段或技术避免已钝化重金属的再度活化，降低重金属对人类威胁程度。此外，还可以通过化学方法和生物方法在时间和空间上的合理组合，结合应用中的配套措施（如作物的轮作和间作），与土壤化学固化和植物修复搭配，使一定时期内重金属污染土壤得到改良和修复，取得生产安全和环境安全的效果。
参考文献
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