高小英
（临县林业和草原发展中心，山西 临县 033200）
0 引言
早期的小规模采矿主要是露天采矿，对环境造成了严重破坏。矿区的主要环境地质问题和危险性如下：①土壤和景观破坏表现为山地破坏、土壤破坏（主要与侵蚀和土壤破坏有关）、植被破坏等。矿区靠近国道、省道、公路和铁路，可见的伤口非常吸引人。②矿区边坡易发生滑坡、崩塌等地质灾害。③在车站周围脆弱低洼的区域有炉渣堆积；一方面，它占用大量土地，造成土地资源的浪费；另一方面，堆积会造成严重的水土流失和局部滑坡。为了弥补过去矿产无序开发造成的地质灾害和环境破坏，必须科学地进行环境地质灾害治理和生态恢复[1]。矿区作为矿业开发的重要来源，矿区的实际开发通常会对环境产生重要影响，不仅会占用农林用地，还会破坏生态环境的多元化发展，从而引发社会问题。鉴于这种情况，废弃矿区的复垦和生态恢复技术已成为生态环境相关领域研究的重点。在此基础上，本文对矿区废弃地生态修复技术进行了简要探讨，总结了土壤重建和生物修复技术的优势。
1 废弃矿区生态修复工程中的土壤重建与复垦
1.1 土壤重建和物理改良
废弃矿区物理改良的工作内容包括卸载、土壤清除和深耕。在选择技术时，应结合土壤条件、恢复目标、工程资金和矿区设计方案，选择合理的物理改良方法。在扰动地表之前，应分层收集土壤，并分析和输入土壤结构、性质和成分的数据，以确保生态恢复项目对土壤物理结构、植物种子、微生物、动物和养分的影响在标准范围内。项目完工后，土壤必须分层填筑，这是矿区环境恢复的标准程序之一。其中，土壤结构主要指土壤的排列、组合形式和粒径。土壤结构的疏松程度直接影响植物根系的生长。例如，如果植物根系的土壤类似于油炸土，则根系可以完全渗透到土壤中，以获得植物生长所需的水分和营养。土壤结构的密实度和孔隙度可以通过土壤置换来调节。废弃矿区的土壤结构通常相对狭窄。在实施生物修复项目之前，需要通过土壤置换和深加工来改变土壤颗粒的密度，然后使用剥离、固定、破碎等方法来改变土壤的化学和营养特性。如果重建的荒地受到严重污染，土壤很薄，甚至没有土壤覆盖，则必须覆盖宿主土地。土壤覆盖工程的关键是土壤来源的确定、土壤覆盖层厚度的选择和工程方法。此外，如果土壤中的重金属含量超过相关标准，则应使用电气修复。该方法包括将电极插入被重金属污染的土壤中，并引入直流电。在电场的影响下，重金属成分会移动到电极上并进行强化处理。近年来，这种环境修复技术在土壤重建工程中得到了广泛应用，但由于土壤成分的复杂性，无法充分发挥其技术优势[2]。
1.2 土壤重建的化学技术
大部分废弃矿区的酸碱性严重。这种荒地通常用化学方法处理。例如，硫酸亚铁和硫酸氢钠等化学品用于将土壤中的钠离子转化为钙离子，降低盐碱化程度，提高水分子穿透土壤进入基质的能力。如果残留的土壤是酸性的，可以用生石灰、碳酸盐和其他物质中和。氢氧化物在重金属中的实际溶解度仅弱于硫化物。向重金属含量高的土壤中添加石灰可以将其转化为氢氧化物。同时，一旦pH 升高，就会导致重金属离子和钙离子的共向性，从而抑制重金属分子向土壤中的迁移，减少重金属在植物中的富集。此外，使用锯末、肥料、污泥和绿色废弃物等有机物质也可以改善土壤结构，提高土壤保水能力，确保阳离子交换率。在土壤层上铺设20cm 厚的垃圾，在每个平坦层上铺设20kg 的石灰，对残留物的酸化有非常显著的抑制作用。在土壤重建中，改善原始土层中营养和有机质的缺乏也是技术研究的核心。土壤养分的缺乏不仅会降低植物的存活率和生长速度，还会进一步促进生态群落的多样性。因此，在土壤修复工程中，通常需要调整土壤中养分的含量和比例。研究表明，锯末作为一种获取途径广、经济成本低的有机材料，可以提高树木、一些草本植物和灌木的成活率。一些植物和土壤生物生长所需的氮主要来自有机氮矿化或生物固氮。因此，铺设氮锯末可以提高土壤的实际肥力。同时，城市污泥也可以用来提高土壤肥力。城市污泥主要是指污水处理厂在污水处理过程中产生的废弃物。由于污泥富含氮、磷、钾和有机质，具有较强的粘性，可以改善废弃矿区的土壤保水性。它是一种填料，广泛应用于土壤修复工程中。土壤中的过量金属是矿区复垦的难题之一，由于其隐蔽性好、影响范围广、寿命长、不可逆性强等特点，已成为复垦技术深入研究的重点。工程单位可以使用磷酸盐处理重金属。
2 矿区环境地质灾害治理方法
矿区环境地质灾害治理要围绕重点防治区、次重点防治区和一般防治区，选择不同的治理方法。
2.1 主要防治领域的治疗方法
对矿区环境地质灾害的治理，要注重边坡监测，做好边坡参数设计，设置挡土墙稳定边坡，开展有针对性的工程地质勘察也至关重要。要围绕特定的灾害点进行预防，做好边坡加固工作。严格落实监测点、监测分析登记，统一规划，确保生态功能逐步恢复。
2.2 次重点防治区治理方法
修建住房和通往矿区的道路将形成大量的矿渣和废料边坡，并可能发生边坡失稳，造成滑坡和滑坡。废弃物会导致水土流失和泥石流。因此，必须合理设计边坡参数，做好支护加固处理。排水护城河可置于斜坡上方。此外，还必须科学地设置滚石砌块结构和植树造林。
2.3 一般防治区治理方法
一般防治区的治理必须解决地表岩体破裂造成的水土流失问题，特别是可以从水土保持和植被保护方面入手。路堑和减载护坡、正面支护、生物防治、转移预防和雨天预防是常见的处理方法。
3 废弃矿区生态修复工程中的生物技术
生物修复土壤工程是指利用植物、动物和微生物的活动和代谢，改变土壤的化学性质和物理结构，进一步提高土壤肥力的复垦工程。生物修复在污染物的降解、吸收和富集方面具有很大的优势，且投资的经济成本较低。土壤重建的物理和化学改良可以改变土壤。然而，改善矿区景观的效果并不高。相对而言，通过农业和林业发展技术，生物修复不仅可以改善大气和水环境，还可以减少污染的影响，体现矿区的经济发展价值[3]。
3.1 植物修复技术
相关环保单位将植物修复工程定义为土壤中沉积物、污染物或其他有害物质的提取、加工、吸收、分解和固定等技术的总称。特别是，生物修复主要包括水生植物和土壤的植物修复。使用的主要技术包括根际过滤、人工湿地建设、填埋场淋滤、植物固化和蒸发。通过归纳，改变了水环境和土壤环境。生物修复技术广泛应用于毒性较小的环境条件：例如，豆类植物可以与根瘤菌共生，固定大气中的氮。根据研究数据，在受污染的土壤中种植豆科植物可以提高土壤中氮的积累速度，并耐受低营养水平和有毒金属。
在土地复垦和生态恢复的初始阶段，植物种类的选择非常重要。物种分配可以运用恢复生态学、景观生态学和植物群落理论的原理来设计植物群落的组成、结构和密度，从而创造合适的植物生存空间，避免种间竞争。根据促进稳定性的多样性原则，沙漠土壤造林应尽可能配置为混交林，以增加物种多样性和植物生态系统的层次结构。群落植物结构应模拟自然植物结构，以实现树木、灌木和芳香草本植物的多层混合。实践表明，落叶乔木和灌木应种植少量土壤，常绿乔木应移植土球，草本植物应种植在地面或混合土壤中。此外，根据矿区表土开发的优缺点，分别采用了土壤覆盖栽培技术和非土壤覆盖栽培技术。当土壤表面厚度较低时，采矿废弃物表面可以覆盖一定厚度的土壤、污泥和飞灰，从而大大改善土壤环境。对于差异化程度较高的采矿废弃物，由于地表土壤发育良好，可直接在地面种植植物进行生态恢复。
3.2 动物土壤技术
土壤动物在改善土壤结构、提高土壤肥力、分解废弃物、促进养分小生物循环等方面发挥着不可替代的作用。土壤动物作为生态系统食物链中不可或缺的一部分，扮演着初级消费者和分解者的重要角色，是食物链的基础。植被恢复阶段后，一些低等动物可以在地面上生长。土壤动物活动可以改善土壤的物理结构，增加孔隙度。通过电击和灌溉处理蚯蚓可以降低土壤中的重金属含量。此外，生态恢复还包括微生物恢复。
4 常用废弃矿区生态修复技术
4.1 活性土壤修复技术
土壤活性修复技术可以加速岩土矿物体的转化。这种技术大多与寄主土壤喷洒技术结合使用。在这两项技术的支持下，岩层将迅速转变为有机状态，土壤的生态环境也将形成。废弃矿井中经常留下大量的矿渣和水泥。为了保证植物根系的稳定生长空间，科学应用活性土壤修复技术非常重要。该技术的具体应用必须做好土壤生物区系多样性的调查研究工作，以改善废弃矿区的土壤活性；常用的措施包括机械化削坡和喷洒土壤，以激活废弃矿井的补给能力。应根据废弃矿区的不同区域选择边坡的切割角度，并应注意监测设备的科学设置、植物种类的优化和逐步分布。
4.2 挂网客土喷播技术
将保水剂、黏合剂、调节剂、植物纤维、泥炭土、缓释复合肥和水通过喷洒机按比例混合后，混合后的混合物由液压喷洒设备送至喷管喷嘴，经钉网处理后喷洒在岩石表面。采用挂网喷土的方法在岩质边坡上建立生态层。该技术作为道路工程广泛应用于边坡绿化，也适用于矿区废弃边坡的生态修复。挂网喷土技术适用于40°～70°的边坡。种子和基础材料是技术应用的关键，必须确保它们与周围的自然环境相一致。技术的应用还需要掌握边坡处理、材料分配和维护等关键点，如清除边坡岩石等危险岩体、悬挂梅花花网、定期灌溉与维护等。
4.3 三维土工网技术
对于缓坡区的边坡，采用三维土工网进行播种和再绿化。该技术分为以下5 个部分。
（1）边坡处理。清理边坡上的浮石、砾石和屋面土，填充并涂抹低地，以确保边坡的平整度。这一阶段是在土壤调节过程中进行的。
（2）铺设三维网格。沿边坡自上而下将三维植被网格铺设在边坡上，保持网格与边坡的平滑结合，单个三维网格的铺设面积不宜过大[4]。在边坡顶部铺设三维网格时，必须延伸40～80cm，埋入地下并压实。然后自下而上使用三维网络φ 三维网络用大于6mm 的U 形钢筋固定。U 型钢筋长15～30cm，宽8mm。U 形钢筋间距为1.5～2.5m。中心用U 形铁钉或竹钉固定。
（3）土壤覆盖。铺设三维植被网后，在三维网上均匀覆盖耕地，覆盖至无空包，并确保三维网上耕地厚度不小于10cm。当寄主土壤肥力不足时，应将肥料、生长素和水泥按一定比例混合均匀，并喷洒在表面。复合肥，复合肥用量为50g/m2。
（4）播种。土壤覆盖完成后，均匀播种混合的草籽和灌木种子。草籽可以是阔叶草、黑麦、狗牙根、薇菜、节俭假草等。灌木可为胡枝子、木兰、女贞、火棘、盐肤木等品种。草种播种量为20g/m2，灌木种子播种量为15g/m2。
（5）注意事项。用薄膜覆盖坡面，保持坡面湿度，减少雨水对种子的摩擦，有利于种子生长；如果温度过高，则无须覆盖，以避免疾病和寄生虫的发生；根据植物生长规律和气候规律，定期定量施肥，同时加强病虫害防治管理。
5 结语
目前，我国的土壤复垦技术和土壤复垦工程仍处于初级发展阶段；虽然已经取得了一些生态恢复成果，但与废弃矿区的总数和面积相比，修复率较低。因此，研究有效的修复技术不仅是保护耕地、二次开发废弃矿区潜在价值的有效途径，也是修复生态环境、保证区域生态群落多样性发展的重要依据。综上所述，环境地质灾害的治理和废弃矿区的生态恢复必须注意许多因素。在此基础上，对本文涉及的地质环境问题、地质环境复垦和生态恢复方法进行了分析，提供了一条较为可行的治理和恢复路径。为了更好地开展环境地质治理和生态恢复工作，还要注意积极应用新技术，科学开发软件模拟，各部门通力合作。
