1、生态修复技术在矿山废弃地治理生态修复技术在矿山废弃地治理中的应用中的应用 班级：环境科学一班 学号：201340463109 姓名：杜志鹏目录我国矿区我国矿区废弃地的类型与废弃地的类型与特点特点矿区开采的生态环境矿区开采的生态环境效应效应我国矿区土地生态环境恢复的我国矿区土地生态环境恢复的方法方法案列分析案列分析结语结语我国矿区废弃地的类型与特点我国矿区废弃地的类型与特点矿业废弃地是指为采矿活动所破坏的矿业废弃地是指为采矿活动所破坏的,非经治理而无法使用的土地。根据其来非经治理而无法使用的土地。根据其来源可划分为源可划分为4 4种类型种类型：1）由剥离表土、开采的岩石碎块和低品位矿石堆积而成的
2、废石堆废弃地;2）随着矿物开采而形成的大量采空区和塌陷区,即采矿坑废弃地;3）开采出来的矿石经各种分选方法分选出精矿后的剩余物排放堆积形成的尾矿废弃地;4）采矿作业面、机械设施、矿山辅助建筑物和道路交通等先占用后废弃的土地。由于受采矿活动的剧烈扰动,矿业废弃地具有众多危害环境的极端理化性质,其主要特点如下。(1)表土层破坏导致缺乏植物能够自然生根和伸展的介质,水分缺乏、营养物质不足、毒性物质含量过高。(2)极端贫瘠,N、P、K 及有机质含量极低,或是养分的不平衡。(3)存在限制植物生长的物质,如重金属含量过高、极端pH 值或盐碱化等。我国矿区废弃地的类型与特点我国矿区废弃地的类型与特点矿区开采
3、的生态环境效应矿区开采的生态环境效应 2.1占用和破坏大量的土地资源占用和破坏大量的土地资源 一般而言,露天采矿所占用土地面积大约相当于采矿场面积的5倍以上。我国现有国营矿山企业8000 多个,个体矿山23万多个。我国矿区破坏土地面积累计达2.88万km2,并且每年以大约467km2的速度增长,进一步加剧了我国人多地少的矛盾。矿区开采的生态环境效应矿区开采的生态环境效应 2.2 2.2 对地表景观的改变对地表景观的改变 矿山开采主要分为露天开采和地下开采两种方式。露天开采必须砍伐植物和剥离表土,因而地表植被往往荡然无存,取而代之的是大片的裸地;地下开采常导致地表沉陷、裂缝,影响土地耕作和植被正
4、常生长,从而引发地貌和景观生态的改变。尽管两类采矿方式对土地的破坏途径、程度和方式不同,但都不可避免地造成地表景观的改变,导致数倍于开采范围的区域生态和自然景观的破坏。据统计,中国因采矿直接破坏的森林面积累计达106104hm2,破坏草地面积达26.3104hm2。露天煤矿露天煤矿采砂场大理石厂采砂场采砂场大理石厂大理石厂采铜矿采铜矿矿区开采的生态环境效应矿区开采的生态环境效应 2.3 2.3 产生环境污染产生环境污染,危害人体健康危害人体健康 矿业废弃物中含有大量的酸性、碱性、毒性或重金属成分物质,这些物质通过迳流和大气扩散,污染水、大气、土壤及生态环境,其影响的区域远远超过了矿区的范围。重
5、金属污染是矿业废弃地普遍存在且最为严重的问题,这些重金属在风吹、水蚀作用下能迅速向四周扩散并在土壤中积累,当积累达到一定量后就会对土壤、植物系统产生毒害,不仅导致土壤退化,农作物产量和品质降低,而且还将通过迳流和淋洗作用污染地表水和地下水,使水文环境恶化,并可能通过直接接触、食物链等途径危及人类的生命和健康。2.4 2.4 破坏生物群落的生态平衡和生物多样性破坏生物群落的生态平衡和生物多样性 勘矿、采矿引起的地表与地下水的扰动可以对生物群落造成很大的危害,且许多是不可逆的。如选矿废水的污染,导致鱼虾几乎绝迹。矿区开采的生态环境效应矿区开采的生态环境效应 矿区开采的生态环境效应矿区开采的生态环境
6、效应 2.5 2.5 地面塌陷地面塌陷,诱发地震诱发地震 采矿业对地质结构的强烈扰动,无论是正在开采或已废弃的矿,都有产生地塌陷和诱发地震的危险。广东凡口铅锌矿地表开裂影响区近5km2,建筑受损面积7 104m2,农田受损面积0.7km2。河流中断,矿坑涌水加剧。大同煤矿因采空区顶部冒落产生地震几十次,最大达里氏3.4级。我国矿区土地生态环境恢复的方法我国矿区土地生态环境恢复的方法 由于矿区废弃地对生态环境造成严重的破坏,因此迫切需要对矿区废弃地进行生态恢复与重建。但是,目前我国矿区废弃地的生态恢复工作总体上还处于初期阶段,因此,在我国大力开展矿区废弃地的生态恢复工作是当务之急。生态恢复的关键
7、的是生态系统功能的恢复和合理结构的构建,而生态系统的各种功能是靠系统的各组成成分相互作用来实现的。因此,要恢复生态系统的功能,必须恢复系统的非生物成分的功能,进行植被的恢复及动物群落和微生物群落的构建。我国矿区土地生态环境恢复的方法我国矿区土地生态环境恢复的方法 矿区土壤污染的治理 1、矿区土壤培肥改良技术 土壤培肥改良技术就是对土壤有机质、pH值、土壤养分、团粒结构等性质的改良。具体的改良技术包括以下几种 a)土壤营养状况改良：土壤营养状况改良主 要包括微生物、有机废弃物、绿肥、化学肥料、固氮植物等；b)土壤pH值改良：对于pH值不达标的土壤可以通过石灰或碳酸氢盐来调节土壤的酸性，改善土壤结
8、构；c)表土转换：在采矿前先把亚表层和表层的土壤取走并保存，采矿完成后再把这些保存的土壤放回原处，这样就可以基本保持土壤的营养条件、物理性质等方 面的特性；d)土壤物理性状改良：土壤物理性状改良的目标是改善土壤结构、提高土壤孔隙度，短期内可采用施用农家肥和深翻土地的方法。客土覆盖：客土覆盖就是在废弃地土层较薄时，可采用异地熟土直接覆盖，并通过引进植物种子、微生物、氮素等方法对土壤理化特性进行改良。我国矿区土地生态环境恢复的方法我国矿区土地生态环境恢复的方法 生物恢复措施 a)植物修复。植物修复包括土壤的植物修复与水的植物修复两类。土壤的植物修复机理主要利用植物的固定和吸收 作用，多为原位生物修
9、复。可用植物固化技术、根际生物降解的植物诱导技术、根际过滤技术、植物蒸发技 术、人工湿地构建技术等对植物进行修复。矿区植被恢复的生态学原则：(a)植被的连通性：生态系统被孤立不但对生物物种带来不利的影响，而且会严重威胁到整个生态环境。而通过增加孤立的植被斑块间的连通性，可以有效提高生态系统保护生物多样性的能力；我国矿区土地生态环境恢复的方法我国矿区土地生态环境恢复的方法 (b)植被的生态完整性：植被的生态完整性包含丰富的生物多样性、完整的植被结构、完整的生态 循环系统、充分的地表覆盖、丰富的生态功能群体、丰富的植被层次、完整的生态功能和效益产出体系；c)表土转换：在采矿前先把亚表层和表层的土壤
10、取走并保存，采矿完成后再把这些保存的土壤放回原处，这样就可以基本保持土壤的营养条件、物理性质等方 面的特性；d)土壤物理性状改良：土壤物理性状改良的目标是改善土壤结构、提高土壤孔隙度，短期内可采用施用农家肥和深翻土地的方法。客土覆盖：客土覆盖就是在废弃地土层较薄时，可采用异地熟土直接覆盖，并通过引进植物种子、微生物、氮素等方法对土壤理化特性进行改良。观赏性植物观赏性植物凤仙花凤仙花我国矿区土地生态环境恢复的方法我国矿区土地生态环境恢复的方法 植被恢复物种选择原则：选用当地优良的先锋树种和乡土树种或选用固氮树种；选用抗逆性好、适应性强、生长速度快的树种；选用抗病虫害、耐湿、耐瘠薄、抗旱、抗风沙、
11、抗污染以及具有较高经济价值的树种，如刺槐、沙枣、杨树等乔木树种,胡枝子、山杏、金银花等灌木树种，香根草，百喜草等草本植物；b)微生物修复。从污染土壤中筛选出能降解污染物的微生物，如酶菌、固氮菌、酶菌、放线菌、细菌、固氮菌，然后在实验室中对其进行修饰、驯化等处理后，提高对污染物的降解能力，然后制成菌剂4。如菌根是土壤中的高等植物营养根系与真菌菌丝形成的一种联合 体，能修复土壤、改善土壤质量，帮助植物从土壤中吸收水分和矿质营养，从而提高植物抗病力，提高植物的耐盐、耐旱性，促进植物生长，达到作物增产的目的；我国矿区土地生态环境恢复的方法我国矿区土地生态环境恢复的方法 c)动物修复。为了能降低污染土壤
12、中重金属的含量，可以利用土壤中的鼠类、蚯蚓等低等动物能吸收土壤中的重金属的特性，在重金属污染的土壤中放养这些低等动物，待其富集重金属后,采用灌水、电激等方法驱出这些低等动物，然后进行集中处理。我国矿区土地生态环境恢复的方法我国矿区土地生态环境恢复的方法 综合治理 在堆弃场地建设排水、拦渣坝、挡渣墙等，进行防 漏和拦挡处理。对影响安全的坡面,可以设置排洪渠、截流沟等，并配以防护林草带,增加植被覆盖,减少坡面径流对地表的冲刷。对矿山开采形成的各类边坡要采取相应的工程措施与恢复植被措施相结合的方法来进行 综合治理。对产生的尾矿库、废弃工业场地、废石堆，采取排蓄结合的办法,排水拦渣,有效解决废水、废渣
13、的污染。我国矿区土地生态环境恢复的方法我国矿区土地生态环境恢复的方法 案列 -生态修复生态修复技术苏州旺山技术苏州旺山废弃矿山的应用废弃矿山的应用案列 伴随着经济的快速发展，人类对矿产资源，特别是石矿资源的需求呈跳跃式发展的趋势，特别是改革开放以来，经济的迅猛发展刺激了采石场的发展。这些采石场在促进整个社会经济发展和基础设施的建设过程中发挥了不可磨灭的作用，但是，同时我们也注意到采石场给环境、生态和景观带来了一系列的危害和问题，因此采石场的生态环境恢复日益成为社会普遍关注的问题之一。案列 在江苏省与苏州市进行的废弃矿山生态环境治理规划的指导下，苏州吴中区旺山采石场于2002年关闭，同年5月21
14、日杭州环复园林工程有限公司开始对旺山进行生态环境治理，成为江苏省首批进行生态环境恢复的矿山，此项工程的施工期到2003年1月20日截止，共治理山体面积8万平方米，通过2年的养护观察，已经基本达到了生态恢复的要求。在旺山生态环境治理过程中，综合采用了以厚层基材为主，包括植生袋，客土喷播等多种国内外的先进工艺。案列1、旺山地区基本概况 旺山地区属亚热带季风海洋性气候，四季分明，全年平均温度15.7，年平均降水量1088.5mm(最多1782.9mm，最少600mm)：常年6月16日入梅，7月9日出梅，梅雨量194mm；无霜期240天；年日照时数1940.3小时，年日照百分率为45。案列2 材料与方
15、法 2.1喷播植物种子 根据旺山废弃矿山所处地区的气候、地质与水文条件，在前期采用了高羊茅(Festuca arundinacea)、弯叶画眉草（Eragrostis curvula）、狗牙根（Cynodon dactylon）、百喜草（Paspalum notatum）、白三叶（Trifolium repens）等禾本科和豆科草本植物，后期更多的采用了胡枝子（Lespedeza bicolor）、紫穗槐（Amorpha fruiticosa）、马棘（Indigofera pseudotinctoria）、沙打旺（Astragalus adsurgens）、紫花苜蓿（Medicago sati
16、va）等草灌木品种，并对前期单一的草本坡面进行了灌木种子补播。案列3、工艺方法 3.1 客土喷播工艺 客土喷播是以团粒剂使客土形成团粒化结构，加筋纤维在其中起到类似植物根茎的网络加筋作用，从而造就有一定厚度的具有耐雨水、风侵蚀，牢固透气，与自然表土相类似或更优的多孔稳定土壤。3.1.1特点 1、锚杆、铁丝网（土工网），混合在客土基质中的粘合剂、团粒 剂、加筋纤维，有边坡防护和支撑客土基质的双重功能。2、用空压机、客土喷播机等设备对客土基质进行高压喷播(0.5MPa)，保证了基质在边坡的稳定性，且机械化作业速度快、效率高。3、植物根系生长，尤其是灌木根系的生长，给坡面的长期稳定起到了重要的作用，
17、同时改善和美化生态环境。案列3.1.2技术要点 1、喷播基材是保证喷播成功的重要因素。泥炭土是喷播的好材料，可和木纤维(或纸浆)按一定的配比混合使用，比单用纯木纤维具有更优良的附着和保水性能，可在土壤层较薄且非常瘠瘦，甚至风化岩的坡面上进行喷播，一般喷播厚度在1020cm。2、保水剂及粘合剂用量。保水剂可根据各地气候条件及石场特点的不同而做相应的调整；粘合剂可根据石壁的坡度而定，与坡度大小成正比。3、挂网。先把锚钉按一定的间距固定在石壁上，然后挂网。4、草种选择。所喷播的草种应是根系发达、生长成坪快、抗旱、耐贫瘠的多年生品种；如果当地的冬季寒冷的话，还应考虑品种的抗冻性。5、混播。利用草种的互
18、补性，如深根性和浅根性、豆科和禾本科、外地与本地、发育早与发育晚等特性进行混合喷播案列案列3.1.3施工流程，施工准备，作业面清理截、排水沟施工，铺网、钉网，客土喷播，喷播植物种子，覆盖，养护管理 3.1.3.1施工准备 设安全防护区：施工现场附近，禁止行人、车辆通过，界定安全防护区，在施工场地两头设施工标志。根据施工安全操作规范要求，选择安全防护措施，搭设钢管脚手架，下铺毛竹脚手片，上挂防护网，或从山顶下悬绳索，系安全带施工。脚手架搭设按脚手架搭设施工规范进行施工，现场施工人员配戴安全帽及必要的劳保用具。3.1.3.2作业面清理 清除作业面杂物及松动岩块，对坡面转角处及坡顶的棱角进行修整，使
19、之呈弧形，尽可能将作业面平整，以利于客土喷播施工，同时增加作业面绿化效果。保证施工前作业面的凹凸度平均为10cm，最大不超过15cm；对低洼处适当覆土夯实回填或以植生袋装土回填，以填至使反坡段消失为准，有条件的可在作业面上每隔一定高度开一横向槽，以增加作业面的粗糙度，使客土对作业面的附着力加大。若岩石边坡本身不稳定，应该采用预应力锚杆锚索进行加固处理。案列案列3.1.3.3截、排水沟施工 作业面排水系统得设置是否恰当和合理直接关系到作业面植被的生长环境，对于长、大边坡，坡顶、坡脚以及平台均需要设置排水沟。并根据作业面水流量的大小考虑是否设置坡面排水沟。3.1.3.4铺网、钉网 采用高镀锌棱形铁
20、丝网或高强塑料加强土工网，网孔规格为5cm5cm。岩石处用风钻或电钻按11m间距梅花形布置锚杆和锚钉。锚杆长90100cm。锚钉长约1540cm。挂网施工时采用自上而下放卷，相邻两卷铁丝网（土工网）分别用绑扎铁丝连接固定，两网交接处至少要求有10cm的重叠，锚钉每平方米不少于5只。网与作业面保持一定间隙，并均匀一致，。较陡岩面处，可用草绳按一定间隔缠绕在网上，以增加附着力，使客土厚度得到保证。挂网可以使客土基质在岩石表面形成一个持久的整体板块。案列案列3.1.3.5客土喷播 客土喷播前浇水湿润坡面，将泥炭、腐殖土、草纤维、缓释营养肥料等混合材料经过专用机械的搅拌后喷播在铁丝网上，厚度为28cm
21、。由于基质水分丧失会造成基质厚度不够，一般要求喷射厚度为设计厚度的125%。案列3.1.3.6喷播植物种子 根据施工作业面土壤或岩面性质、当地气候条件、施工季节，并结合各种植物生长特性选择植物的种子，并增加当地类似地貌作业面上的乡土树种种子，使次生植被在今后的数年内逐渐与自然生态植被融合，不显人工雕琢的痕迹。乔、灌木种子用6080热水（含浸种剂）浸种1天，草本植物种子在喷播前浸种1-2小时使种子吸水湿润即可。将处理好的种子与纤维、粘合剂、保水剂、复合肥、缓释肥、微生物菌肥等经过喷播机搅拌混匀成喷播泥浆，在喷播泵的作用下，均匀喷洒在工作作业面上。结语 我国矿山废弃地生态修复起步较晚，近些年虽有所发展，但和发达国家还有一定的差距，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评价指标体系，对于其生态修复的效果无法做出确切的评价跟判断。因此，寻求一套完整有效并廉价实用的技术，才能保证我国矿山废弃地的生态功能能得到修复治理。谢谢观赏环科一班 杜志鹏
