摘要：基于對金屬礦山廢棄地主要生態(tài)環(huán)境問題及復(fù)綠難點的分析，針對性地闡明了其生態(tài)復(fù)綠思路，探討了相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀及實際應(yīng)用情況，同時以廣東省某金屬礦山廢棄地生態(tài)復(fù)綠工程的設(shè)計實施為例，提出因地制宜和多技術(shù)組合的生態(tài)復(fù)綠思路，并就技術(shù)路線和應(yīng)用前景進行了總結(jié)與展望。

關(guān)鍵詞：金屬礦山；廢棄地；生態(tài)修復(fù)；邊坡復(fù)綠；技術(shù)聯(lián)用

金屬礦山的長期粗放開采，導(dǎo)致營養(yǎng)表土幾乎全部流失，礫石裸露，寸草不生，廢棄地表面形成極端生態(tài)環(huán)境，酸性重金屬廢水不斷產(chǎn)生，植被難以生長，因此對金屬礦山廢棄地進行生態(tài)復(fù)綠是當(dāng)務(wù)之急。近年來，關(guān)于礦山生態(tài)復(fù)綠技術(shù)的文獻，其研究對象大多集中于非金屬礦山邊坡，而對金屬礦山廢棄地的研究卻鮮有文獻記載。本文針對金屬礦山廢棄地提出適宜的生態(tài)復(fù)綠思路，探討金屬礦山生態(tài)復(fù)綠技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并以筆者參與的廣東省某金屬礦山廢棄地生態(tài)復(fù)綠工程為例，提出因地制宜的多技術(shù)組合生態(tài)復(fù)綠方式，可為相關(guān)的綠色礦山建設(shè)與礦山生態(tài)修復(fù)等工作提供技術(shù)參考。

1 金屬礦山廢棄地生態(tài)環(huán)境問題及復(fù)綠難點分析

金屬礦山廢棄地是指在硫鐵礦（鐵礦）、銅礦、鉛鋅礦等礦山開采過程中，因損壞山體自然環(huán)境而遺留下來的受損害或污染場地，如采礦塌陷區(qū)、排土場、露采邊坡、尾礦庫等，對其突出的生態(tài)環(huán)境問題及復(fù)綠難點分析如下所述。

1.1 土壤酸性強

大多金屬礦山內(nèi)存在金屬硫化物，裸露后經(jīng)風(fēng)化淋溶和氧化作用，激發(fā)其產(chǎn)酸潛力使得土壤pH降低，而各類鐵硫氧化產(chǎn)酸菌的存在也會使土壤酸化情況進一步加快，導(dǎo)致土壤板結(jié)。

1.2 重金屬污染物含量高

廢棄金屬礦區(qū)土壤中通常含有眾多種類的重金屬元素，如錳、銅、鐵、鉛、砷等，當(dāng)這些重金屬元素超量且共存時，由于毒性的協(xié)同效應(yīng)，將嚴重抑制植物生長。

1.3 營養(yǎng)物質(zhì)含量低

礦山廢棄地的土地貧瘠問題是植被恢復(fù)的極大障礙。作為植物重要營養(yǎng)來源的有機質(zhì)，如果匱乏，將嚴重影響土壤理化性質(zhì)并導(dǎo)致植物難以生長，而大多金屬礦區(qū)土壤的有機質(zhì)含量按照分級標(biāo)準屬于缺乏狀態(tài)（＜5.0g/kg）。

1.4 邊坡高陡與表土層穩(wěn)定性差

金屬礦山開采結(jié)束后，會形成大面積的裸露高陡巖質(zhì)邊坡，易受雨水淋溶產(chǎn)生酸性廢水，觀感質(zhì)量差，同時表土層在風(fēng)、雨水和空氣的共同侵蝕作用下，蝕溝和裂縫現(xiàn)象明顯，穩(wěn)定性差。

2 金屬礦山廢棄地生態(tài)復(fù)綠思路

針對金屬礦山廢棄地生態(tài)復(fù)綠難點，首先可通過添加堿性材料來中和土壤酸性，并采用必要的土壤重構(gòu)及改良措施，降低產(chǎn)酸微生物類群的相對豐度以控制未來的潛在產(chǎn)酸；其次降低重金屬毒性并增加有益微生物比例，提升土壤肥力，實現(xiàn)土壤極端理化條件的整體改善，滿足植物生長需求；最后通過先鋒植物、耐性植物和長期植物等的合理搭配，實現(xiàn)快速復(fù)綠并保持長期穩(wěn)定，在廢棄礦山重建立體的多品種植物群落生態(tài)防護體系，有效控制土壤產(chǎn)酸和重金屬溶出問題，恢復(fù)貼近周邊生態(tài)環(huán)境的自然景觀，達到自維持、不退化的目標(biāo)，使周邊區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到整體改善和提升。

3 金屬礦山廢棄地生態(tài)復(fù)綠技術(shù)現(xiàn)狀

金屬礦山廢棄地的生態(tài)復(fù)綠主要以各類土質(zhì)或巖質(zhì)邊坡為重點對象，常用技術(shù)主要有掛網(wǎng)客土噴播、植生毯、植生袋、植生槽、噴砼飄臺等，各項技術(shù)都有其各自的適用實施條件和優(yōu)缺點。經(jīng)過文獻檢索與工程案例調(diào)研，將適用于金屬礦山廢棄地的生態(tài)復(fù)綠技術(shù)總結(jié)如下。

3.1 掛網(wǎng)機械噴播技術(shù)

掛網(wǎng)機械噴播技術(shù)是一種先將鍍鋅鐵絲網(wǎng)掛于邊坡，再用噴播機械將漿體材料混合物噴射于坡面固定的綠化方法。由于所采用的噴播材料不同，因此該技術(shù)衍生出了高次團粒噴播和厚層基材噴播2種形式。

3.1.1 高次團粒噴播技術(shù)

高次團粒噴播技術(shù)適用于高陡邊坡，專用的噴播設(shè)備可將粘土、有機肥、粘合劑、團粒劑、保水劑、植物種子、活性菌劑等的混合材料噴播到鋪設(shè)了勾花網(wǎng)并錨固后的邊坡上，同時在噴播過程中混合材料內(nèi)部發(fā)生“團粒反應(yīng)”，形成與表土層相類似的“土壤培養(yǎng)基”結(jié)構(gòu)。李昊等[1]將該技術(shù)應(yīng)用于河南省舞鋼市經(jīng)山寺鐵礦區(qū)內(nèi)裸露邊坡，噴播形成的土壤培養(yǎng)基在強降雨沖刷下未流失，后期綠化效果顯著。

3.1.2 厚層基材噴播技術(shù)

厚層基材噴播技術(shù)的基本原理是清理坡面并在坡面鋪設(shè)鍍鋅鐵絲網(wǎng)錨固件加固后，將有機復(fù)合肥、粘合劑、保水劑等配置成專用輕型基質(zhì)，與植壤土、植被種子按比例混合并經(jīng)機械攪拌均勻，再按照設(shè)計厚度，采用客土噴播機、空壓機等設(shè)備將以上混合材料均勻噴射到巖質(zhì)坡面上，形成有助于植物持續(xù)生長的土壤結(jié)構(gòu)營養(yǎng)層。夏明強[2]將該技術(shù)應(yīng)用于浙江省麗水市慶元縣廢棄鉛鋅礦裸露邊坡的坡面綠化，噴播基質(zhì)由種植土、泥炭、草纖維、復(fù)合肥、粘合劑、保水劑及周邊山體表土組成，播附厚度≥15cm，實施后復(fù)綠效果良好。

3.2 柔性生態(tài)/植生袋（棒）技術(shù)

柔性生態(tài)/植生袋（棒）技術(shù)是一種近年才發(fā)展起來的適用于高陡巖質(zhì)邊坡的生態(tài)復(fù)綠方法，不太適用于土質(zhì)邊坡或風(fēng)化嚴重的巖質(zhì)邊坡。該技術(shù)應(yīng)用要點是制備植被混合材料并均勻填充在生態(tài)袋（棒）中，沿坡體縱向（對應(yīng)生態(tài)袋）或橫向（對應(yīng)生態(tài)棒）進行鋪設(shè)，同時采取相應(yīng)措施使植生袋與巖壁緊密結(jié)合，利用其具有的植物可穿透生長、耐老化、不易降解等特點構(gòu)建坡面植物墻。李國平[3]將一種以聚丙烯為主的高分子聚合物生態(tài)長袋應(yīng)用于江西省德興市銅礦富家塢露采邊坡的生態(tài)恢復(fù)，袋內(nèi)植生土由底泥和混合改良基質(zhì)、保水劑、生長劑、嗜酸硫酸鹽還原菌等微生物菌劑、谷殼鋸末等混合堆漚而成，實施半年后基本實現(xiàn)坡面的植被覆蓋。廖志剛[4]針對江西省上饒市鉛山縣永平銅礦露天采場邊坡采用了生態(tài)袋復(fù)綠方法，不過其袋內(nèi)采用的是酸性排土場廢棄土而非底泥，實施1年后坡面植物覆蓋率達到90%以上。詹慧宗[5]將柔性生態(tài)棒技術(shù)成功應(yīng)用于安徽省銅陵市桃園硫鐵礦廢棄礦坑的生態(tài)修復(fù)工程中，竣工1年多后植被成活率較高，形成了草、灌、喬、藤多層次植物群落。

3.3 微生物成礦直接植被技術(shù)

微生物成礦直接植被技術(shù)的核心在于利用成礦微生物誘導(dǎo)碳酸鈣礦化而形成結(jié)晶，即“生物水泥”，具有較強的膠結(jié)能力，可與土壤顆粒發(fā)生交聯(lián)，填充土壤和巖石孔隙，達到成礦防滲的效果，實現(xiàn)礦山土壤保水保肥和維護邊坡穩(wěn)定；同時，可通過添加改良材料，如土壤改良基質(zhì)、抑酸微生物菌劑、無機肥等，進一步改善土壤條件并控制酸化，增加土壤有機質(zhì)含量，實現(xiàn)土壤環(huán)境的全面改良和提升。另外，還可采取營養(yǎng)袋苗種植與撒播種子相結(jié)合的方法，形成植物更替的人工群落系統(tǒng)，實現(xiàn)生態(tài)復(fù)綠。

陳濤[6]將微生物成礦直接植被技術(shù)應(yīng)用于以鐵礦為主的多金屬礦山，即廣東省韶關(guān)市大寶山礦區(qū)的新山片區(qū)。新山片區(qū)為歷史遺留礦山，土壤呈極端環(huán)境條件，具有強酸性、高重金屬毒性、嚴重貧瘠的特點，實施該技術(shù)后，新山片區(qū)土壤潛在產(chǎn)酸能力明顯下降，重金屬溶出顯著降低，復(fù)綠后植物整體覆蓋度高達97%，已記錄植物品種達32種，實施4年后，已從最初的草本群落演替為喬灌群落，自維持、不退化的植被系統(tǒng)已基本成型。張秋利[7]將微生物成礦直接植被技術(shù)應(yīng)用于廣東省韶關(guān)市仁化縣凡口鉛鋅礦尾礦庫，實施后土壤酸化、植物難以存活的現(xiàn)象趨好，生態(tài)復(fù)綠效果明顯，并基于此形成了同類礦山尾礦庫的生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)示范基地。

3.4 多技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用

單一的礦山復(fù)綠技術(shù)往往具有一定局限性，在實際工程中通常采取2種或多種技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的方式效果較好。受不同類型金屬礦山廢棄地的生態(tài)復(fù)綠難易程度影響，在綜合考慮技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性、施工便利性的基礎(chǔ)上，可選用適宜的生態(tài)復(fù)綠方法，因地制宜地設(shè)計一坡（場）一策或一坡（場）多策。

周安云等[8]根據(jù)安徽省廬江縣廬南礬山受損山體坡度的不同，確定了不同的植被生態(tài)修復(fù)技術(shù)，即坡度＜50°的酸性污染場地，采用“微生物成礦直接植被+原位基質(zhì)改良”技術(shù)；50°≤坡度≤65°的酸性污染邊坡，采用“微生物成礦直接植被+生態(tài)/植生袋”技術(shù)；60°≤坡度≤85°的無污染邊坡，采用基材噴播技術(shù)。照此實施后，修復(fù)礦區(qū)植被覆蓋率達到95%以上，土壤酸度和水土流失得到有效控制，基本實現(xiàn)生態(tài)復(fù)綠效果。

4 金屬礦山廢棄地生態(tài)復(fù)綠工程案例

以廣東省某金屬礦山廢棄地生態(tài)復(fù)綠工程為例，由于其金屬礦山為廢棄硫鐵礦，因此在生態(tài)復(fù)綠工程中綜合考慮應(yīng)直接植被技術(shù)和柔性生態(tài)治理技術(shù)的優(yōu)勢，并根據(jù)治理區(qū)域質(zhì)地和酸性程度設(shè)計劃分出不同類型，分別采用對應(yīng)的治理模式。

4.1 酸性土質(zhì)坡面（平臺）采用微生物成礦直接植被+原位基質(zhì)改良技術(shù)

微生物成礦直接植被+原位基質(zhì)改良技術(shù)的工藝流程為土地備耕→噴灑石灰漿→機械噴灑成礦微生物菌劑和防滲基材混合材料→人工噴灑原位基質(zhì)改良材料（含土壤改良基質(zhì)、嗜酸硫酸鹽還原菌菌劑、無機肥等）→植被恢復(fù)（灌木營養(yǎng)袋苗種植+撒播草本植物種子）→植被養(yǎng)護，分期分階段進行植被恢復(fù)施工。第1階段以速生先鋒植物為主，選擇耐陽性植物，迅速固土蓄水、遮蔭防曬、改良土壤；第2階段補播其他耐性植物，選擇耐蔭性植物形成穩(wěn)定的植被，實現(xiàn)短期植被與長期植被自然演替。

4.2 酸性巖質(zhì)坡面采用生態(tài)棒掛網(wǎng)噴播植被技術(shù)

利用生態(tài)棒、掛網(wǎng)噴播等在巖質(zhì)坡面構(gòu)建植物生長基質(zhì)層，通過添加嗜酸硫酸鹽菌劑等，實現(xiàn)對坡面產(chǎn)酸的長期控制，并通過外掛PE管構(gòu)建坡面袋苗種植裝置，實現(xiàn)巖質(zhì)坡面灌木袋苗種植，從而以增加植物多樣性的方式達到增強系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的，最終實現(xiàn)巖質(zhì)坡面的生態(tài)復(fù)綠。生態(tài)棒掛網(wǎng)噴播植被技術(shù)的工藝流程為坡面清理→掛網(wǎng)施工（鍍鋅鐵絲勾花網(wǎng)、螺紋鋼錨釘）→生態(tài)棒施工（間距20cm橫向掛裝，內(nèi)填充噴播土、改良基質(zhì)及其他摻合料等）→構(gòu)建坡面袋苗種植裝置（斜切PE管）→基材噴播（厚度15cm，噴播土、石灰、土壤改良基質(zhì)、嗜酸硫酸鹽還原菌菌劑、EM菌劑、無機肥、磷肥、保水劑、粘合劑、膨潤土、草纖維等）→噴播草本植物種子→種植營養(yǎng)袋苗（灌木）→覆蓋無紡布→噴播養(yǎng)護。

4.3 巖質(zhì)平臺及平緩場地采用覆原土改良植被恢復(fù)技術(shù)

巖質(zhì)平臺缺乏植物生長所需的土壤條件，而從外部取土覆蓋又存在二次環(huán)境破壞、運輸費用高等問題。因此，采用覆原改良植被恢復(fù)技術(shù)，利用周邊酸性原土，通過添加熟石灰、土壤改良基質(zhì)、嗜酸硫酸鹽還原菌菌劑和無機肥進行土壤本底改良，重建植物生長基質(zhì)條件，實現(xiàn)巖質(zhì)平臺的生態(tài)復(fù)綠。

5 復(fù)綠植被的選擇原則

5.1 選擇合適的鄉(xiāng)土植物品種

在進行生態(tài)復(fù)綠前，首先要對金屬礦山廢棄地區(qū)域內(nèi)鄉(xiāng)土植物品種進行詳細地調(diào)查統(tǒng)計，盡量保留使用有本地生長優(yōu)勢的植物品種，合理利用鄉(xiāng)土植物、地帶性植物，并充分考慮種間關(guān)系、植物相生相克關(guān)系，使之與礦山廢棄地周圍植物群落協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

5.2 選擇合適的先鋒植物品種

先鋒植物能夠適應(yīng)金屬礦山廢棄地早期惡劣的環(huán)境條件，植物根系發(fā)達、具有良好的固土效果，其地上部分能減弱雨水對地表土壤的直接沖刷，減少水土流失；地下茂密的根系可發(fā)揮加筋作用，提升表土層穩(wěn)定性。通過基質(zhì)改良后，先鋒植物能夠迅速生長并形成覆蓋廢棄地的植被，控制金屬礦山的酸化問題，為后續(xù)長期定居植物提供合適的生長環(huán)境。實際工程中，?？紤]選用禾本科、豆科、菊科等先鋒植物品種。

5.3 選擇合適的耐性和富集植物品種

耐性，包括耐酸、耐重金屬、耐貧瘠、耐干旱、耐高溫等。在金屬礦山廢棄地環(huán)境中，以上限制性因素往往同時存在，但很多耐性植物只能忍耐其中1種或2種限制性因素。同時，大多金屬礦山廢棄地存在重金屬復(fù)合毒性，這就要求耐性植物須同時具有多種重金屬耐性。姚豐平等[9]針對鉛鋅礦山存在的Pb、Zn、Cr、Cu、Hg、As等重金屬，歸類概括出115種具有超富集潛力的植物，可為重金屬耐性和富集植物的選擇提供參考。

5.4 選擇多品種植物并組成群落

如何實現(xiàn)植被系統(tǒng)的穩(wěn)定性是金屬礦山廢棄地生態(tài)復(fù)綠工程中的重點問題。有不少工程項目由于未處理好植被系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因，雖在極端生態(tài)環(huán)境條件下成功重建了植被，但后續(xù)卻逐漸發(fā)生系統(tǒng)退化并導(dǎo)致復(fù)綠失敗。另外，由于單一品種植物群落的穩(wěn)定性小于多品種植物群落的穩(wěn)定性，因此應(yīng)重點關(guān)注生物多樣性和植物垂直層次的搭配與結(jié)合，在立地條件允許的情況下，以喬灌木為主、草本等地被植物為輔，組成高低錯落的復(fù)層式結(jié)構(gòu)，從而形成自維持、可持續(xù)的穩(wěn)定植被系統(tǒng)。

6 結(jié)束語

綜上所述，金屬礦山廢棄地的生態(tài)復(fù)綠，不僅要關(guān)注地表植被恢復(fù)，還要重點進行土壤環(huán)境改良和控制重金屬污染，以維持生態(tài)復(fù)綠的可持續(xù)性。如，針對酸性金屬礦山廢棄地生態(tài)復(fù)綠，可采取在植被生長基質(zhì)內(nèi)添加酸化控制材料的措施，抑制礦體的產(chǎn)酸潛力。

建議金屬礦山廢棄地生態(tài)復(fù)綠以“因地制宜，綜合考慮，技術(shù)組合”為原則，并對各種生態(tài)復(fù)綠技術(shù)的適用條件、實施要點及成功應(yīng)用案例進行研究對比，在充分掌握工程區(qū)域的邊坡特征、土壤條件、技術(shù)方法可行性、工程造價經(jīng)濟性、周邊環(huán)境協(xié)調(diào)性等的基礎(chǔ)上，因地制宜選擇合適的生態(tài)復(fù)綠技術(shù)，從而保證復(fù)綠效果及經(jīng)濟性的最大化，最終實現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的互補共贏。

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作者簡介

劉帥（1992—），男，漢族，湖北洪湖人，工程師，碩士，主要從事固體廢棄物處理、礦山生態(tài)及地下水污染修復(fù)方面的咨詢和設(shè)計工作。

加工編輯：王玥

收稿日期：2024-05-08