“透测地球”科普小课堂 | 抚平大地伤疤:矿山生态修复的科技与希望
在现代文明的进程中,矿山资源为人类社会发展提供了必不可少的物质基础,但同时也留下了难以忽视的生态创伤——裸露的岩土、废弃的矿坑、污染的水源、退化的植被,这些“大地伤疤”不仅破坏了自然景观,更对生态系统构成了长期威胁。
矿山开采会导致哪些生态问题?
矿山开采导致的生态环境问题错综复杂,从地表到地下、从植被到水源,多维度破坏生态平衡:
水土流失加剧:露天开采需直接剥离地表植被与土壤层,使得失去天然保护的岩土暴露在外,降雨时,表层土壤及采矿活动产生的废弃松散堆积物极易被雨水冲刷,采场挖损的土地更是直接成为水土流失的重灾区。
▲采场挖损土地导致水土流失
地质灾害频发:地下开采形成的采空区会引发地面塌陷,破坏地表地形与地下水系;露天矿场的高陡边坡、堆积的矿渣堆,在雨水渗透、重力作用下,易诱发滑坡、崩塌等地质灾害。
▲矿山开采导致地质灾害
水土污染蔓延:矿渣、尾矿中含有的重金属等有害物质,会随雨水冲刷渗漏,污染周边土壤与河流,不仅危及动植物生存,还会通过食物链影响人类健康。
▲矿井口涌水污染水环境
什么是矿山生态修复?
矿山生态修复,是依靠自然力量或通过人工干预措施,对矿产资源开发造成的矿山生态问题进行修复、恢复或改善,最终建立新的生态平衡的过程。
矿山生态修复的基本原则是什么?
尊重自然、顺应自然、保护自然;
整体保护、系统修复、综合治理;
因地制宜、分类施策、兴利除弊;
经济合理、技术可行、注重成效。
矿山生态修复有哪些技术方法?
矿山生态修复是集成多学科的系统工程,常见技术方法围绕“消除隐患、重塑地形、土壤重构、恢复植被、治理污染、转型利用”展开。
地质灾害隐患消除:针对矿山开采形成的高陡边坡滑坡、崩塌隐患,依据边坡规模与岩土层特性,采用人工清除、修建截排水沟、铺设主动防护网、削坡减载或修建挡土墙与生态护坡等方式稳固边坡;对于存在废渣流隐患的煤矸石堆,根据运输情况,就近回填采坑或外运利用。无法利用的,实施分级整坡与挡土墙支挡,覆土植树种草并建设截排水工程;采空区塌陷可通过填充、加固等措施恢复土地稳定性。
地形地貌重塑:根据矿山地形地貌破坏方式与损毁程度,结合原有地形地貌特点,在消除地质安全隐患和水土流失隐患基础上,通过有序排弃和土地整形等措施,形成与周边地貌景观相协调的新地貌。
土壤重构:对矿山损毁土地采用工程、物理、化学、生物等改良措施,重新构造土壤基质,形成适宜植被生长的土壤剖面结构与肥力等条件。
植被恢复与群落重建:根据当地气候和土壤条件,筛选抗逆性强、耐贫瘠、生长快且能固氮改良土壤的先锋植物(如紫花苜蓿、马尾松等)种植。此举不仅能绿化地表,还可通过植物根系固土保水、吸收或固定污染物,逐步为昆虫、小型动物等生物提供栖息地,最终重建完整生态群落。
污染治理与水资源修复:针对酸性废水、重金属污染,综合运用物理、化学、生物方法治理。如建设人工湿地,利用水生植物与微生物的协同作用净化水质;向土壤添加钝化剂,将有效态重金属转化为不易被植物吸收的稳定态,逐步恢复水土环境质量。
转型利用:将采矿损毁的土地根据国土空间规划区域,恢复为耕地等用于农业生产或建设用地,盘活工矿废弃地。
矿山生态修复的新科技与湖南实践
▲图片来源:人民网
科技赋能,精准高效
科技之光正在为矿山生态修复注入精准、高效的新动力:
遥感(RS)与地理信息系统(GIS):可大范围监测矿区环境变化,收集植被覆盖、土壤湿度、水体污染等数据,结合GIS建模分析,快速评估修复效果,为方案优化提供支撑;
无人机与三维建模:通过无人机航拍获取矿区高精度地形数据,构建三维模型,帮助工程师精准规划修复方案,避免因地形勘察不全导致的偏差;
分子生物学技术:科学家利用该技术筛选、培育“超富集植物”,实现精准、绿色的污染治理,减少化学药剂对环境的二次伤害。
湖南实践,打造标杆
在矿山生态修复的实践中,湖南省地质院物化所地灾防治与生态修复中心以技术创新为核心,技术支撑湘桂岩溶地湖南沅江、资江上游历史遗留废弃矿山生态修复示范工程项目邵阳市本级,创新性构建“生态修复+N”技术体系,结合当地产业特色与生态需求量身定制修复方案,形成“一县一特色、一县一产业”的差异化实施路径,还探索出“规划共商、工程共建、成果共享”的可持续治理机制。
▲邵东市杨桥镇糜家坪村修复前后
经过三年科学修复与系统治理,邵阳市累计修复历史遗留废弃矿山图斑750个,面积1003.42公顷,邵东市、邵阳县子项目更凭借显著的修复成效与可复制的经验,成功入选湖南省第三届国土空间生态修复优秀典型案例,获颁“邵阳市东南片历史遗留矿山生态修复优秀案例”并获授牌。
▲邵东市火厂坪镇旸畅村修复前后
结语
矿山生态修复是一条漫长且艰辛的道路,往往需要数十年甚至更久的持续努力。它不仅是政府、企业的责任,更需要社会公众的理解、支持与参与。只要坚持科学方法、久久为功,“大地伤疤”终能重焕生机。当我们用科技与智慧唤醒受损矿山,让荒芜土地再次绽放生命力量,便是对人类与自然和谐共生最生动的诠释。
本期咨询专家
胡小林,现任湖南省地质院物化所地灾防治与生态修复中心支部书记,地灾勘查院院长、邵阳地灾防治中心主任;水工环地质高级工程师,注册土木工程师(岩土),注册一级建造师;并担任湖南省地质灾害防治与生态修复学会地质灾害防治工程勘查设计专业委员会副主任委员。
其所任职的物化所地灾防治与生态修复中心,核心业务覆盖地质灾害等自然灾害防治、地质灾害应急救援信息管理平台建设与运行、生态修复及相关地球物理地球化学技术应用等领域,是邵阳市与永州市在地质灾害防治和矿山生态修复方面的主要技术支撑单位。中心拥有一支47名专业人才组成的高素质团队,其中包括12名水工环高级工程师,技术实力雄厚,在国家及湖南省工程勘察、地质灾害防治与地质环境保护项目中取得显著成果。自成立以来,中心持续拓展岩土工程、地质灾害防治与矿山生态修复等技术服务领域,积极服务于社会经济发展和地方民生,为推进生态文明建设贡献了重要力量。
(文图/王文翔 文字编辑/彭静怡)