矿山废弃地生态修复研究进展
SerialNo．536December．2013
现代矿业
MODEＲNMINING
总第536期2013年12月第12期
矿山废弃地生态修复研究进展
王
林
曹
珂
车
轩
程
刚
(西安工程大学环境与化学工程学院)
在国内外矿山废弃地生态修复现状研究的基础上，阐述了目前矿山废弃地的主要生
态修复技术，包括基质改良中的物理、化学、生物修复技术及植被种类选择，并对其进行了分析研
摘
要
究，总结了生态修复技术的综合利用是实现矿山废弃地生态修复的有效途径，指出了生态修复评价体系是目前此领域的薄弱环节。
关键词
矿山废弃地
生态修复
修复技术
澳大利亚的矿产品出口到世界各地，矿业开采是澳大利亚的支柱型产业，同时也是目前世界上拥有先进处置废弃地技术的国家，把废弃地的修复视为矿山开采工艺中不可或缺的部分，目前已形成高科技指导、多专业联合、综合修复为特点的修复模［5］式。
除此之外，法国、英国、前苏联等国家在此研究领域也进行了一定的综合性研究，并取得了较为显著的成效。
1．2国内研究现状
在古代，我国就已开始进行矿山废弃地的生态修复工作了。我国近代的矿山废弃地生态修复工作是从20世纪50年代末60年代初开始的。在20世纪50—80年代，许多矿山开始逐渐开展废弃地的生态修复工作，并积累了一些宝贵的经验。在20世纪70年代，我国东部平原煤矿矿区零散的开展了一些矿山废弃地的生态修复工作，修复后的土地和水面用于建筑房屋、种植小麦和水稻、养鱼或栽藕等。1989年国务院第19号令《土地复垦规定》和1989
《中华人民共和国环境保护法》，年颁发的是建国以来矿山废弃地生态修复工作步入法制轨道的标［6］
志。20世纪80年代初，我国矿山废弃地的生态80年代末期，修复率不到1%，生态修复率约为2%，到目前为止，生态修复率仍不到12%，远低于发达国家65%的修复率。
随着矿产业的发展，矿山生态环境、土壤基质、
土壤结构、地下水、生物多样性等遭到了严重破坏。矿山废弃地作为一个严重的环境问题需要在生态学理论的基础上，结合工程绿化技术、土壤改良技术和矿山边坡稳固技术，对严重受损的生态环境进行恢
［1］
复，实现矿山废弃地的生态复垦与可持续利用。
1研究现状
近一个世纪以来，许多发达国家对矿山废弃地治理的重视程度非常高，统计显示目前全世界大约有670亿m废弃矿山地，抛荒地和露天采矿破坏的
［2］
土地约占50%。目前，我国矿山生态修复也已成为矿山开发中必要内容。1．1国外研究现状
20世纪30年代美国就在全国26个州，先后制
［3］
定了有关露天采矿土地复垦方面的法规，并于1977年8月3日正式颁布了《露天采矿管理与修复（复垦）法》，根据该法的规定，所有的矿山都进行了合理的开采和复垦。多年实践后，按《复垦法》规定边开采边修复，修复率已达到85%，远超于我国的12%［4］，并在粉煤灰改良土壤、矿区种植作物及矸石山植树造林等方面积累了一定经验。
每年可产煤量达煤矿是德国的重要产业之一，2亿t，他们的采煤方式以露天开采为主，加之德国
的国土面积小，因此德国政府十分重视矿山废弃地的生态修复工作。保护和治理的意识强，各个部门和企业都把生态环境的保护作为自身建设发展的首要任务。经过不懈努力，德国的复垦工作取得了很大成绩。
2
2
2．1
矿山废弃地生态修复技术
基质改良物理修复
2．1．1
王710048陕西省西安市金花南女，硕士研究生，林（1988—），
根据矿山的具体情况和不同条件，物理修复措
施可选用排土、换土、去表土、客土等。
其中客土法的核心是土源和确定覆盖的方式与
路19号。
170
物与基因工程根瘤菌的共生关系可有效降低Cd含
［13］
量。张志权等通过相关研究发现，根瘤菌对锌的耐受力明显高于寄主植物。聂湘平在此研究基础上发现，大叶相思根瘤菌对铜和锌的耐受性都强于美丽胡枝子。相关研究表明，银合欢等豆科植物的根部接种根瘤菌能促进植物根部的生长。澳大利亚研究发现，草场豆科植物可改善废弃地土壤的物理、化学和微生物性质。美国学者Pflegr等在研究中发现，用VA菌根接种后，修复的植被生长量增加。俄罗斯不但成功的应用了磷钾菌肥及复合肥技术，而且还将菌根接种技术使用在了造林中。种植固氮植物是废弃地土壤基质改良经济效益与生态效益俱佳的方法，目前广泛种植的植物有桤木、槐树、相思、红三叶草等。微生物修复虽有效，但其效果较缓慢，特别是在极端贫瘠的地区。
（2）植物修复。根据不同矿山废弃地土壤基质污染程度、重金属种类的不同，应选择不同的植物种类和修复机理。Marseille研究发现，植被能吸收重金属，也能将废弃地的理化性质改变，将重金属的流——动性增加。韦朝阳等首次发现砷的超富集植物—蜈蚣草，又发现一种对砷也有明显超富集特性的大叶进口边草。束文胜等在对湖北铜绿山古冶炼渣堆植被和土壤的调查中发现，鸭跖草是铜的超富集植物，可用于铜污染土壤的植物修复与重建。薛生国在野外调查中发现，商路科植物商陆是一种锰超富。目前，世界上共有400多种重金属的超富集植物，其中镍的超富集植物最多。近年来，科学集植物
界将目光转向了耐重金属污染植物物种的基因资源，超富集基因转入基因工程植物将会得到关注。（3）动物修复。1881年英国科学家达尔文对“蚯蚓与土壤形成”进行了研究，结果表明，蚯蚓在改良土壤结构和肥力方面有着重要的作用。Curry在系统研究后，发现蚯蚓不仅改善了土壤的机构、透水性和通气性，其排出的粪便还能有效促进植物生
［15］
长发育。Butt等经过进一步的研究，发展了蚯蚓繁殖盒技术，将蚯蚓更好的应用到了废弃土壤的生
［16］
态修复中。戈峰在将蚯蚓用于德兴铜矿废弃地的修复研究中发现，蚯蚓不但可以改良土壤理化性质，还可富集土壤中的重金属，实现了持续利用的目BoyerS等也在其研究中得出相似结论的，
［17］
［14］
厚度。考虑到工程费用及土壤的地带性，土源应尽
［7］
量在当地找。通过卞正富和张国良对开滦矿区进行的不同覆土方式对矸石酸性控制的影响研究，表明条带式覆土或全面覆土对矸石酸性的控制效果好于穴植覆土。覆土厚度一般为5～10cm。Holmes和Ｒichardson研究发现，种植在10cm上的
18植物密度无明显区别于种植在30cm上的植物，月后甚至会高于种植在30cm上植物的密度。Ｒe-dente［8］等在做了相关比较后发现，覆盖15cm可获得较好的生态修复效果。因此，此方法需根据植被
类型对覆土厚度进行选择性调整。2．1．2
化学改良
矿山废弃物堆场的组成物质主要是灰烬、砂质、岩土等，这些物质都具有易腐蚀和分散的特点，使用化学改良剂可改善其理化性质。
2+
Wilkins1957年发现，重金属离子在Ca存在的Ca能溶液中毒性趋于平缓。也有相关研究表明，
产生明显减少植物对重金属吸收的作用。因此，可采用CaCO3或CaSO4等，对含Ca量较少的矿山废弃地中的重金属毒性进行缓和，改善碱性废弃地可使用石膏、硫磺等改良剂。对于酸性较强的煤矿、铅锌矿和铜矿等，可投放生石灰或碳酸盐作为改良剂进行中和。胡宏伟等经过研究表明，石灰石既能提高尾矿的pH值、降低电导率，还能有效防止下层尾矿酸化
2
。Ye等研究发现，施用16g/m石灰虽能
使基质pH值为2．4～7，但因未考虑潜在酸度和未
［10］
风化硫铁矿的进一步氧化，此措施只能维持一段
［9］
2+
2+
P、K等营养元时间。由于矿山废弃地土壤缺乏N、
P、K等肥料来补充土壤素，因此可经常性的施用N、的肥力。Ye等经过研究观测到在1万m的土壤中
施用80t以上的石灰，并配合使用100t的有机肥，Zn的有效可明显降低土壤的导电率、酸度和Pb、性，能促进植物萌发，并使产量达到最大值。同时，P、K和有机质，含丰富N、较强黏性、持水性和保水性等物理性质的城市污泥，也是矿山废弃地生态修
［11］
复中良好的填充物。此措施需长期的投入人力、
较难管理，成效持续时间短。物力，
2
2．1．3生物改良
向矿山废弃地中引入一些生物和微生物（蚯蚓、藻类等）可改善其理化性质。（1）微生物修复。微生物的代谢活动不仅可减少土壤中有毒有害物的浓度，而且其接种优势可增加土壤活性、加速改善、缩短修复周期。Sriprang等在修复Cd污染土壤的研究中发现，利用豆科植
［12］
。但动
物修复需在植物修复获得一定成效后实施才可获得
其效果。2．2
植物种类选择
矿山废弃地生态修复中植被的选择至关重要。
171
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不仅要优先选择当地优良、先锋树种和固氮树种，还
需满足生长快、适应性强、抗逆性好、经济价值高的条件。
Holmes等发现在矿山废弃地修复中被用的最早、最广、最多的狗牙根，应用效果其实并不好，一些草本豆科植物（三叶草、胡枝子等）大多可以取得良
［18］
好的修复效果。英国J．E．G．Good等经过一系列研究发现，在废弃地种植优良无性系柳树和桦木
［2］魏［3］刘［4］高
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［19］
对酸、贫瘠和复中作为先锋植物。近几年发现，
重金属有很强抗性的植物有百喜草和香根草，可用
于矿山废弃地的植被再建，但香根草属暖季型草，可抗最低温度为－15．9℃，不适合北方较寒冷地区生［20］
禾长。王宏镔等在对矿渣废弃地的研究中发现，本科与茄科植物可在铅锌矿渣中生长良好并具有较
［21］
强忍耐力，可作为先锋植物选用。因禾草与豆科植物大多有顽强的生命力和耐贫瘠能力，且后者能固氮，故常作为首选物种。如黑麦草适应性强，对重Zn、Pb、Cd、金属Cu、和Ni有较强的吸收能力，因此被广泛应用。
那些能适应矿山废弃地极端条件，并能在废弃地上自然生长的植物，应作为优先选择的植被。
3结语
我国矿山废弃地生态修复起步较晚，近些年虽有所进展，但和发达国家相比差距仍然较大，任务十分艰巨。生态修复技术的综合利用是实现矿山废弃地生态修复的有效途径，可实现环境、土壤和生态的综合修复。
目前，尚未形成鉴定矿山生态修复程度的评价指标体系，对于其生态修复效果无法做出确切的评价和判断。因此，寻求一套完整有效并廉价实用的修复评价体系是今后此领域共同进步的目标。此体系需在借鉴前人及国外相关研究成果的基础上，进行多学科综合研究，完善矿山生态修复管理体制。只有在制度完善、资金到位的前提下依靠科学技术，才能确保我国矿山废弃地的生态功能得到修复治理。
参
考
文
献
［1］王霖琳，胡振琪，赵艳玲，等．中国煤矿区生态修复规划的方法
(收稿日期2013-08-01)
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