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1、,60-1,第一节 采矿工业对环境影响,采矿工业对环境的影响包括开采沉陷影响、露天开采影响和固体废弃物影响三个方面。露天开采影响 从景观生态角度,60-2,采矿工业对环境影响,露天开采影响从圈层角度,60-3,采矿工业对环境影响,井工开采影响重点:开采沉陷的影响开采沉陷对景观的破坏开采沉陷对生物的影响开采沉陷对地质的影响,4,（一）开采沉陷对景观的破坏,1地表下沉盆地地下开采后，受采动影响的地表从原有标高向下沉降，最终在采空区上方形成一个比采空区大得多的地表下沉盆地。 在山区和丘陵地区，由于开采沉陷引起的地表起伏与原有的地表自然起伏相比很小，一般说来，对地形、地貌的影响不大。但在地势较平坦的地
2、区，开采沉陷通常对地形、地貌产生明显的影响，特别是当采出的矿层厚度较大时，将使原有的平原地貌变为一种特殊的丘陵地貌。矿区地形、地貌的变化，影响植被的生长发育，破坏自然景观。,5,2矸石山,随着煤矿地下开采范围的扩大，排到地面堆积起来的矸石越来越多而形成矸石山。矸石山是矿区主要的污染源之一。据不完全统计，每年仍在以2亿吨的速度递增，约占全国工业废渣排放量的1/4,居全国所有工业部门之首。目前全国煤矸石的总积存量已达40亿t以上，形成矸石山1500多座，其中有200多座自燃，矸石山几乎成为我国煤矿的“标志”。,-6,3破坏建(构)筑物、道路及其它管线,地表大面积、平缓、均匀的下沉和水平移动，一般对
3、建筑物影响不大。地表倾斜使采动影响范围内的建(构)筑物产生歪斜，特别是水塔、烟囱、高压线铁塔等底面积小而高度很大的构筑物，受倾斜变形的危害更大。地表下凹使建筑物基础的中央部分悬空，如果建筑物的跨度大，则在自重力作用下，建筑物从其底部开始断裂而导致破坏；地表上凸使建筑物基础两端悬空，建筑物愈大，面积愈大，则由于基础弯曲而产生的破坏愈严重。 地表的水平变形通常对建筑物危害最大。开采沉陷也会影响电力通讯系统。,7,（二）开采沉陷对生物的影响,1对植物的影响矿区地下开采引起土地的大面积塌陷，影响植物的生长发育，甚至造成绿色植物的大幅度减少。 (1)高潜水位的平原矿区。 (2)低潜水位的平原矿区。(3)
4、丘陵矿区。(4)山区矿区。,凤阳县某矿区,8,2对野生动物和微生物的影响,由于开采沉陷使矿区的自然景观发生剧变，影响绿色植物的生长发育，改变了动物的栖息环境。水体和土壤中微生物的正常生长繁殖，要求pH值不超过一定范围，有毒物质的浓度不能超过细菌所能忍受的极限。除土地塌陷对生物产生影响外，排到地面的矿井水也会对其产生影响。,(南桐镇石桥村刘家坝采空区形成地表塌陷),-9,(三)开采沉陷对地质的影响,1使岩层和地表移动、变形2引起滑坡和泥石流3加剧岩石的风化和剥蚀,峨眉山市毁林采矿 泥石流冲上103省道,云南富宁大面积地表塌陷,60-10,矿区固体废弃物是指矿物开采及其加工利用过程中产生的固态及泥
5、态物质。按矿区固体废弃物的产生的原因：采矿废弃物(采矿矸石)、选矿废弃物(洗选矸石)和煤矿坑口电石废弃物(粉煤灰)。,矿区固体废弃物对环境的影响,60-11,矸石露天堆积，易于风化破碎，产生的粉尘随风飘扬，对空气造成污染。矸石山燃烧时排放大量有害、有毒气体，燃烧产生的灰渣引起空气中颗粒物含量增加 。矸石山经雨水、雪水等的浸淋产生的淋溶水中含有酸性物质、有害的重金属离子、溶解的盐类以及悬浮未溶解的颗粒状污染物。野生动物和牲畜摄入被矸石中的有害、有毒物质污染了的食物后，会影响其正常的生长和繁殖机能，以致产生疾病而死亡。,（一）采、选矸石对环境的影响,12,(二)粉煤灰对环境的影响,粉煤灰是煤燃烧排
6、放出的一种粘土类火山灰质材料。狭义地讲，它是指锅炉燃烧时，烟气中带出的粉状残留物。广义地讲，它还包括锅炉底部排出的炉渣川。由于绝大部分(约90%)粉煤灰由发电厂的燃煤锅炉产生。电厂粉煤灰品种有三类：干灰、湿灰和炉底渣。这些粉煤灰的化学成份相似，主要是SiO2、Al2O3、 Fe2O3等，但物理性状差异较大，致使利用价值也有差异。,粉煤灰特性,13,粉煤灰的环境危害,1、侵占土地 据统计，每万吨粉煤灰渣需堆场45亩，至2000年底，我国粉煤灰渣堆存量高达12. 5亿吨，需要堆场5062. 5万亩（3. 334. 17万平方公里）。2、污染水体 排灰方式多为湿排。湿排使飞灰中的有害成分溶入冲灰的水
7、中，这将污染地表水和地下水。 3、污染大气 粉煤灰的水含量低颗粒细，风吹容易飞扬，处理不好易产生扬尘。 4、放射性危害在粉煤灰中的这些放射性元素的含量要比原煤中高出25倍,粉煤灰是电厂产生的工业废物，具有呆滞性、不可稀释性和长期潜在的危害性，从其产生运输、到贮存及处置的各个环节，都会给环境带来很多有害影响。,采矿工业对环境影响,15,矿山开采对环境影响特征,16,第二节 开采沉陷对环境影响的评价,为了分析、预测开采沉陷对环境的影响和正确选择环境保护与治理措施，首先必须对开采沉陷引起的地表移动变形值、地表移动持续的时间和下沉速度、开采沉陷的范围、冒落带和导水裂隙带的高度以及地表的非连续变形等进行
8、预测。 一、开采沉陷的预测（一）地表移动变形预计（二）地表移动持续时间和下沉速度预测（三）开采沉陷范围预测（四）冒落带和导水裂隙带高度的预测（五）地表非连续变形的预测二、开采沉陷对环境影响的评价,17,一、开采沉陷的预测,为了预测开采沉陷对采动影响范围内的地表及其上附着物的破坏程度，需要预计地表下沉盆地内的下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形值。目前，我国常用的地表移动变形预计方法有概率积分法、典型曲线法和负指数函数法等。,18,(二)地表移动持续时间和下沉速度预测,地表点移动的初始期、活跃期、衰退期、移动持续时间及其最大下沉速度可用下列公式计算：,系数K1、K2、K3、K4、q均与地质采矿条
9、件有关，由矿区的实测资料确定，当评价地区为新开发建设矿区或开采沉陷的实测资料不足时，也可采用类比法确定。,19,(三)开采沉陷范围的预测,1.地表最大塌陷深度、积水深度和塌陷体积预测 地表最大塌陷深度即是地表最大下沉值Wmax，其计算公式为,式中 m开采厚度，m；,式中H潜一一地下潜水位的标高，m； H地地表塌陷前的标高，m。 当计算出hmax0时，说明塌陷后无潜水出露地表，不积水。,塌陷区地表最大积水深度hmax可按下式估算：,地表塌陷体积V可利用下沉系数来估算：,式中 V采空区的体积，m3。,20,2地表塌陷面积预测 地下开采引起地表塌陷的面积S，可用万吨塌陷率或塌陷面积与开采面积的比率来
10、预测，即,或,式中d万吨塌陷率，亩/万t； Q开采矿产总量，万t； P塌陷面积与开采面积的比率；S地下开采面积，m2。 参数d和P的大小与地质采矿条件有关，各矿区之间的差异较大。据对部分矿区的调查结果，P的数值一般为1.2，d的数值为1.54.5。在我国东部平原煤矿区，万吨塌陷率可用下式计算：,式中n影响系数，其值为1.11.3； K采区或水平回采率；m采厚，m； 煤的容重，tm3； 煤层的倾角。,21,当采空区的形状近似为矩形时，因地表下沉盆地近似为椭圆形，此时塌陷面积可用下式计算：,式中H1开采上边界的深度，m； H2开采下边界的深度，m； H平均开采深度，m； l走向开采长度，m； L倾
11、向开采长度，m； 煤层的倾角；0、0、0分别为走向、下山和上山边界角。,此外，地表塌陷面积还可直接根据预计的地表下沉等值线图，采用面积量算方法从图上量得。,22,（四）冒落带和导水裂隙带高度的预测,地下煤层开采后，采空区上覆岩层中的冒落带和导水裂隙带的高度与煤层倾角、覆岩性质和分层开采厚度有关。水平及倾斜煤层（倾角为054）开采时冒落带和导水裂隙带高度的计算公式列入表2-3中，急斜煤层（倾角为5590）开采时冒落带和导水裂隙带高度的计算公式列入表2-4中。,注：计算公式中号项为中误差，EM为累计厚度(单层采厚不超过13m，累计采厚不超过15 m。,注：计算公式中“”号项为中 误差，M为采厚，h
12、为阶 段垂高。,23,（五）地表非连续变形的预测,地表非连续变形通常是指地表出现裂缝、台阶状塌陷盆地和塌陷坑。开采缓斜煤层时，在地表移动盆地的外边沿区可能出现裂缝。在开采急斜煤层条件下，当采深与采厚的比值较大时，地表可能出现一种台阶状平底塌陷盆地。地表塌陷坑通常出现在开采急斜煤层条件下，当开采埋藏深度不大的厚及特厚煤层或近距煤层群时，大多出现在煤层露头上方的地表。,24,二、开采沉陷对环境影响的评价,开采沉陷对环境影响的评价属于专项评价，它是矿区开发对环境影响评价的重要组成部分。主要任务是：分析和评定开采沉陷对土地及其上附着物的破坏程度，针对破坏情况提出防护和治理的措施。,25,(一)开采沉陷
13、对环境影响评价的一般程序,26,（1）根据国家的有关规定以及建设项目的初步设计，制定环境影响的评价大纲。（2）利用已有的开采沉陷资料建立开采沉陷的预测模型根据预测模型和采矿工程的初步设计，进行开采沉陷预测。（3）通过对自然环境和社会经济环境的调查与分析，依照有关的环境标准，进行开采沉陷对环境影响的分项评价和综合评价。（4）邀请采矿、测绘、环境保护和土地管理等有关方面的专家和群众代表，就开采沉陷对环境影响的保护措施在技术、经济上的可行性与合理性进行论证。（5）在技术、经济论证通过之后，编写开采沉陷环境影响评价报告书，并上报主管部门审批备案。,27,（二）开采沉陷环境影响评价报告书的内容,（1）前
14、言 （2）矿区（井）开发概况 （3）矿区（井）周围地区的环境状况 （4）矿区开采沉陷环境影响现状及其处理 （5）开采沉陷预测 （6）开采沉陷对环境影响的分项评价 （7）开采沉陷对环境影响的综合评价 （8）与开采沉陷有关的环境保护措施及其技术经济论证 （9）结沦,28,（三）开采沉陷对环境影响的分项评价,开采沉陷的环境影响因子有：建(构)筑物、工程管网、水体、公路、铁路、土地、电力通讯系统、滑坡、地形、地质、水文、气象、植被、大气质量、野生动物等。1建(构)筑物和工程管网2水体3公路、铁路4土地5电力通讯系统6山体滑波,29,1建(构)筑物和工程管网,开采沉陷对建(构)筑物和工程管网的影响程度，
15、可根据预计的地表移动变形值、建(构)筑物和工程管网的结构特征及其允许变形值来评定。砖石结构建筑物的破坏等级可从表2-5确定，工业构筑物和工程管网的地表允许极限变形值分别列入表2-6和表2-7。建筑物的影响评价常常是针对建筑群(如整个村庄)，而不是针对个别建筑物进行的。,30,31,32,33,2水体,开采沉陷对水体的影响主要与导水裂隙带的高度、地层结构、水体类型和所采矿层的位置等因素有关。地下采煤对水体的影响范围可根据覆岩破坏的高度、破坏的形态和水体的位置来确定。水体破坏的程度和矿井出现溃水的可能性，可由煤层顶板至水体底面的距离Hd与安全煤(岩)柱的厚度Hs来估计。 Hs = H1+H保 (2
16、13),34,为预计矿井(或采区、工作面)的涌水量，首先要确定充水条件。,式中 Q、Q0分别为预计矿井和已知矿井的涌水量，m3； F、F0分别为预计矿井和已知矿井的开采面积，m S预计矿井的开采水平深度，m； S0已知矿井的开采水平深度，m； m、n与地下水流态有关的根指数，其值可用最小二乘法确定。,35,3公路、铁路,开采沉陷对公路的影响程度主要是根据沉陷稳定后其坡度的变化、路面出现裂缝的情况以及对其平整性的影响情况来评定。为评价对铁路的影响程度，除了要预计位于采动影响范围内的铁路线上的地表移动变形值外，还要预测铁路路基出现突然下沉和非连续变形的可能性，路基的最大下沉量和最大下沉速度，移动变
17、形持续时间，线路方向和坡度的变化，轨缝变化，曲线段的正矢变化和轨距变化，线路爬行和涨轨的可能性，两条钢轨水平的变化等。,36,4土地,1)地表沉陷对土地的影响评价地表沉陷可引起土地侵蚀和水土流失，因为地表下沉盆地内的地表倾斜使地形坡度改变，而坡度是决定径流冲刷能力的基本因素之一。据某地区的实测结果，得到地面坡度与沟蚀量之间的关系为 Qs = 0.0644+0.48 T 式中Qs土地的沟蚀量，（kg/亩）； T地面坡度，（）。根据沉陷稳定后地面坡度的大小，可将地面沉陷对耕地侵蚀程度的影响划分为六个等级(表2-10)。地表沉陷容易引起土壤的盐碱化和沼泽化。地表沉陷可能改变土壤的湿度，使农作物的产量
18、下降。,37,38,39,2)矸石山对土地的影响评价,矸石山对土地的影响主要是指对土地的占用以及出现滑坡事故。它对土地的占用可用其容积（Vc ）、占地面积和堆置高度来描述。,式中Vd计划的排矸量，m3； 1富余系数，一般为1.021.05； 2岩土松散系数，一般为1.31.6； 3岩土下沉系数，,矸石山滑坡的可能性与其边帮角的大小有关，当边帮角接近或小于岩土的自然安息角时，一般不会出现滑坡事故。,40,41,5电力通讯系统,开采沉陷对电力通讯系统的影响程度，主要是根据电杆歪斜的程度、线路的张驰程度以及使供电、通讯中断的可能性进行评定。,42,6山体滑波,山区的开采沉陷有可能引起山体滑坡。滑坡通
19、常是多种因素综合作用的结果，其发生的条件是：（1）地面坡度为2040 时易于发生；（2）地下水和地表水浸润坡面物质，使其软化，降低粘聚力和内摩擦力，增加层岩重量；（3）松软的岩层易于吸水，容易产生滑坡。当有断层构造时，岩层易于沿断层面滑动而导致滑坡。滑坡可能性的大小，可根据开采沉陷的预测结果和以上条件综合分析评定。一般说来，开采沉陷对其它环境因子的影响不如对上述主要因子的影响严重，但也应根据具体情况对其它次要因子的影响程度逐个进行评价。,43,（四）开采沉陷对环境影响的综合评价,环境影响的综合评价方法很多，较为常用的评价方法：1综合评分法2模糊聚类分析法,44,综合评分法,首先根据评价地区范围
20、的大小，以大致相近的面积将评价区域划分为m个评价单元。对于第i个评价单元，对其进行分项评价，将评价结果填入开采沉陷对环境影响评价清单的影响程度各列中，并根据具体影响情况给予适当的评分值，然后，确定第j个环境因子的第k种潜在影响的权重和各个环境因子的权重，按加权平均值法第j个评价单元的第j个环境因子的综合积分。最后，根据每个评价单元的综合积分，确定开采沉陷对环境影响的程度。按极严重、严重、中等、轻微、无影响划分五个等级，即可得出开采沉陷对环境影响的综合评价图。采用上述方法进行综合评价时，环境因子的影响权重常常是由若干名了解环境背景且在环境影响评价方面有丰富经验的专家来确定。,60-45,46,确
21、定第j个环境因子的第k种潜在影响的权重和各个环境因子的权重，按加权平均值法第j个评价单元的第j个环境因子的综合积分。,第i个评价单元的综合积分,47,(五)开采沉陷对环境影响的保护措施,在分析、评价开采沉陷对环境因子的损害程度时，应针对每个环境因子提出多种环保措施进行技术、经济上的可行性与合理性比较，以确定最优的环境保护对策。,48,49,第三节 开采沉陷区生态复垦技术,露天开采环境影响评价的一般程序与开采沉陷影响评价的一般程序大体相同。但由于露天开采对环境的影响有其不同的特点，因而它的评价内容与开采沉陷的评价内容有区别。,矿区土地复垦依据生态学、土地经济学、环境科学、测绘学、土壤学及区域规划
22、等理论，结合采矿工程特点，对采矿过程中因挖损、塌陷、压占等造成破坏的土地，采取整治措施，使其恢复到可供利用状态的活动。土地复垦是一项综合工程技术，包括两个过程。,工程复垦,生物复垦,工程复垦根据采矿后形成废弃地的地形、地貌现状，按照规划的新复垦地利用方向的要求，并结合采矿工程特点，采用采矿设备，纳入采矿工艺，对破坏土地进行顺序回填、平整、覆土及综合整治。核心是造地，为生物复垦阶段生物群落的建立，创造一个良好的生态环境。,工程复垦技术形式,非充填复垦,充填复垦,生物复垦利用生物措施，恢复土壤肥力与生物生产力的活动，是工程复垦的延续。关键技术在于解决土壤熟化和培肥问题，加速复垦地“生土”熟化过程。
23、核心是迅速建成人工植被群落,地表有土性的土壤培肥地表无土性培肥微生物培肥技术,土壤培肥 （改良）,生态恢复（重建）,植被恢复,土壤系统的恢复,生态系统结构和功能的恢复,生物复垦,土地复垦原则1、谁破坏、谁复垦，谁复垦、谁受益2、因地制宜、优先复垦为农业用地3、复垦与生产建设统一规划4、经济、生态与社会效益相结合,一、土地复垦技术体系针对矿区生态环境特点，我国当前矿区土地复垦的典型技术体系主要包括：管理技术规划设计技术剥离一采矿一复垦一体化工程技术地表整形工程技术土壤培肥改良技术土壤重金属污染治理技术植被恢复技术矿区废弃物综合利用技术大气污染治理技术水土流失综合治理技术,工程技术,生物技术,三、
24、工程复垦技术（一）非充填复垦1、直接利用法积水区直接利用未稳定沉陷区的直接利用,2、地表整形地表整形工程技术指对复垦土地地形地貌的整理，以适于土地开发利用。地表整形工程基本要求与适用条件要求消除附加坡度、地表裂缝以及波浪状下沉等破坏特征对土地利用的影响。适用于中低潜水位塌陷地的非充填复垦、高潜水位塌陷地充填法复垦、与疏排法配合用于高潜水位塌陷地非充填复垦、矿山固体废弃物堆放场的平整等。,1）梯田法即沿等高线平整矿区塌陷土地，改造成环形宽条带水平梯田或梯田绿化带。梯田平台应修整为略向内倾的反坡，以挡蓄雨水保持水土。梯坎高度与田面宽度，则应根据地面坡度、土层薄厚、工程量大小、种植作物种类、耕种机械
25、化程度等因素综合确定。,塌陷后地表坡2以内时，通过土地坡度平整或不平整就能耕种，塌陷后地表坡度在26之间时，可沿地形等高线修整成梯田，并略向内倾以拦水保墒，土地利用时可布局成农林（果）相间，耕作时采用等高耕作，以利水土保护。梯田式复垦适用于地处丘陵山区的塌陷盆地或中低潜水位矿区开采沉陷后地表坡度较大的情况下。我国山西大部分矿区、河南、山东等地的一些矿区不少塌陷地可采用此法复垦，利用此法复垦可解决充填法复垦充填料来源不足的问题。,2）排土场整修水平式平盘反坡式平盘坡式平盘3）尾矿整修,3、疏排法在地面标高高于外河水位的沉陷区，通过强排或自排的方式疏干积水后复垦。适用于我国东部河湖水系发达地区。技
26、术的关键在于疏排水方案的选择及排水系统的设计，并需重点防洪、除涝和降渍。4、挖深垫浅法将积水沉陷区下沉较大的区域再挖深，形成水塘，用于养鱼、栽藕或蓄水灌溉，再用挖出的泥土垫高开采下沉较小地区，达到自然标高，经适当平整后作为耕地或其它用地，从而实现水产养殖和农业种植并举的目的。适用于局部或季节性积水的塌陷区。,（二）充填复垦1、泥浆泵充填复垦技术模拟自然水流冲刷原理，运用水力挖塘机组将塌陷地低洼处的沙土冲成泥浆，然后用泥浆泵抽进要平整的地域内，沉淀后成为耕地。主要适用于常年积水且洼地多沙质良土的沉陷区。由于该技术从本质上讲是一类特殊的挖深垫浅法复垦技术，故也被称作泥浆泵挖深垫浅复垦技术。,2、污
27、泥填充物复垦3、动态充填复垦4、粉煤灰、煤矸石充填5、其他物料充填,露天采矿废弃地复垦露天采场的复垦主要是将矿坑内排土回填后，再覆盖一定厚度表土，形成供农业或林业发展用的梯田；排土场复垦主要包括排弃物料的分采、分堆和土场的整治。主要指后期整平和变坡措施；废弃矿坑的复垦主要是充填复垦技术尾渣堆的复垦主要采用覆土方法，将废弃尾渣平整后，用熟土和尾渣的混合土进行覆盖。井下采矿复垦井下采矿造成的废弃地就是塌陷地，其土地复垦主要包括疏干法、挖深垫浅法以及充填复垦。,四、剥离采矿复垦一体化工程技术剥离采矿复垦一体化工程技术融复垦与采矿于一体，是矿区土地复垦与采矿工程最直接有效的结合形式。将矿区划分为若干区
28、段，在每个区段中划分剥离条带，每年根据剥离量具体确定剥离位置及条带数量；采矿作业采取条带开采，利用大型铲运机将剥离的条带岩石和表土“剥皮式”分开铲装。在复垦条带分别按顺序“铺洒式”排放，岩石排放在下部，表土排放在上部，从而实现“采掘一运输一排弃一整形一复垦”的良性循环。,五、土壤培肥改良技术土壤培肥改良技术就是对土壤团粒结构、pH值等理化性质的改良及土壤养分、有机质等营养状况的改善，这是矿区农用地复垦的最终目标之一，具体包括以下技术措施。1、表土转换为维持质地好、易培肥的土壤剖面，在采矿前先把表层(30cm)及亚表层(3060cm)土壤取走并加以保存，待工程结束后再放回原处。这样虽破坏了植被，
29、但土壤的物理性质、营养条件与种子库基本保持原样，本土植物能迅速定居。该技术的关键在于表土的剥离、保存和复原，应尽量减少对土壤结构的破坏和养分的流失。,2、客土覆盖废弃地土层较薄时，可采用异地熟土覆盖，直接固定地表土层，并对土壤理化特性进行改良，特别是引进氮素、微生物和植物种子，为矿区重建植被提供有利条件。该技术的关键在于寻找土源和确定覆盖的厚度，土源应尽量在当地解决，也可考虑底板土与城市生活垃圾、污水厂污泥等混用；覆土厚度则依废弃地类型、特点及复垦目标而定，一般覆土5lOcm即可。,3、土壤物理性状改良土壤物理性状改良的目标是提高土壤孔隙度、降低土壤容重、改善土壤结构。短期内可采用犁地和施用农
30、家肥等方法，但植被覆盖才是解决这个问题的永久性方法。利用矿渣、钢渣、粉煤灰等矿业生产的固体废物可以改良土壤结构，增加土层保水能力和孔隙度等。覆盖有机物料、修筑梯田都是常用的增加淋漓效果的方法。深耕则能有效解除土壤压实。,4、土壤pH值改良pH值不太低的酸性土壤可施用碳酸氢盐或石灰来调节酸性，既降低土壤酸碱度，又能促进微生物活性，增加土壤中的钙含量，改善土壤结构，并减少磷被活性铁、铝等离子固定。在pH值过低或产酸较久时，宜少量多次施用碳酸氢盐或石灰。也可施用磷矿粉，既提高土壤肥力，又能在较长时间内控制土壤pH值。炼铬厂废弃物和粉煤灰一般呈碱性，可采用硫磺、氯化钙、石膏和硫酸等酸性试剂进行中和改良
31、。,5、土壤营养状况改良化学肥料的合理施用是矿区复垦增产的有效措施，综合施加氮、磷、钾肥要比单施某一种肥料好。由于土壤盐害会阻碍植物对氮、磷、钾肥的吸收，在施肥前有必要经过一段时间的天然淋溶。,有机废弃物的合理施用污泥、生活垃圾、动物粪便等有机废弃物的分解能缓慢释放出氮素等养分物质，可满足植物对养分持续吸收的需要。有机物质还是良好的胶结剂，能使土壤快速形成结构，增加土壤持水保肥能力。有机废弃物中存在重金属和毒性有机物，但可采用污染源控制、化学浸提法与微生物淋滤法、堆沤等措施予以处理。有机废弃物已成为当前矿区土壤基质改良的主要手段。,种植固氮植物利用生物固氮(主要是豆科植物)，是经济效益与生态效
32、益俱佳的改良方法。生物固氮在重金属含量较低的废弃地上潜力很大。据研究，固氮植物每年每公顷可以固氮50150kg。对于具较高重金属毒性的废弃地，必须采用相应的工程措施解除重金属毒性，才能保证成功的结瘤与固氮。,绿肥的合理施用绿肥提高土壤养分肥力水平的作用相当于十年以上的培肥功能，多为豆科植物，根系发达，生长迅速，适应性强，含有丰富的有机质和氮、磷、钾等营养元素，可为后茬作物提供各种有效养分，改善土壤理化性状，并能加快岩石风化速度。,利用微生物（接种菌根）利用微生物的分解特性。微生物具有迅速熟化土壤、固定空气中的氮素、参与养分转化、促进作物吸收养分、分泌激素刺激作物根系发育、改进土壤结构、减少重金
33、属毒害及提高植物的抗逆性等功能。采用菌根技术快速熟化和改良土壤，恢复土壤肥力的活性，在矿区土地复垦中受到越来越多的重视，已成为世界各国复垦研究的新热点。,六、土壤重金属污染治理技术从技术的方法原理来看，国内外矿区土壤重金属污染治理主要包括物理、化学和生物治理技术三类。生物治理技术包括微生物修复技术、动物修复技术与植物修复技术。设施简便、投资少、对环境扰动也少，被认为是最有生命力的。国内外矿区土壤重金属污染治理的具体技术主要包括以下9类,机械工程技术即应用机械工程措施，对被污染土壤进行物理转移或隔离，降低土壤重金属浓度，或减少重金属污染物与植物根系的接触。该技术包括客土、换土、翻土、去表土等措施
34、。一般适用于小面积、重污染土壤。具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。,电动力学技术即基于重金属的电动力学特性，在污染土壤中通电，以电流打开金属土壤链，从而使土壤中的重金属(Pb、Cd、Cr、Zn等)在电解、电迁移、电渗和电泳等作用下在阳(或阴)极被移走。该技术不适于渗透性高、传导性差的土壤。特别适用于其他方法难以处理的、适水性差的粘土类土壤。在沙土上的实验结果表明，土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子的除去率也可达90%以上。电动修复是一种原位修复技术，不搅动土层，并可以缩短修复时间，是一种经济可行的修复技术。,
35、热解吸技术即将污染土壤加热，使重金属污染物产生热分解、挥发，然后进行回收处理。该技术适用于受热易分解挥发的重金属污染，主要是汞污染。,化学淋洗技术 EDTA可明显降低土壤对铜的吸收率 即用清水或能提高重金属水溶性的化学溶液来淋洗土壤。吸附固定在土壤颗粒上的重金属形成稳定的溶解性离子、金属试剂络合物或生成沉淀，然后收集淋洗液回收重金属。该技术的关键是淋洗试剂的选择表面活性剂是近年来研究的重点，较适合于砂土、砂壤土、轻壤土等轻质土壤，但易造成地下水污染、土壤养分流失及土壤变性。日处理能力为15152m3，固定投资一般为1000020000美元，所需的运行费用为117523美元/m3。,化学改良技术
36、即向污染土壤投加化学改良剂，与重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、络合、抑制和拮抗等化学作用，降低重金属污染物的水溶性、扩散性和生物有效性，从而降低它们进入植物体、微生物体和水体的能力。如向土壤中投放硅酸盐钢渣，对Cd、Ni、Zn离子具有吸附和共沉淀作用。该技术并不是一种永久的修复措施，对污染不太重的土壤特别适用，需防止重金属的再度活化。,动物修复技术指在土壤中的低等动物(蚯蚓和鼠类)吸收、富集重金属后，采用电激、灌水等方法从土壤中驱出这些动物集中处理，从而降低污染土壤中重金属的含量。由于蚯蚓吸收重金属后随时会释放回土壤，鼠类对庄稼又有危害，该技术还有待进一步研究。,植物修复技术植物提取即利用重
37、金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物；植物挥发是利用植物根系吸收金属，将其转化为气态物质挥发到大气中，以降低土壤污染。植物稳定利用耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。 如柳属的某些物种能大量富集Cd；印度芥菜对Cd、Ni、Zn、Cu富集可分别达到58、52、31、17和7倍；芥子草等对Se、Pb、Cr、Cd、Ni、Zn、Cu具有较强的累积能力。这是一种很有希望的、可有效和廉价处理土壤重金属污染的新技术。,微生物修复技术利用微生物的生命代谢活动减少土壤中有毒有害物的浓度或使其完全无害化，从而使受污染的土壤能够部分或完全地恢复
38、到原始状态。某些微生物对重金属的吸收、沉淀、氧化和还原等作用，降低重金属的毒性与生物有效性。如动胶菌、蓝细菌、硫酸还原菌及某些藻类，能够产生胞外聚合物与重金属离子形成络合物。 运用基因工程培育对重金属具降毒能力的微生物，并运用于污染治理是目前环境科学研究最活跃的领域之一。,农业耕作管理技术即因地制宜的改变受污染农田的耕作管理制度，如增施有机肥、控制土壤水分、选择合适形态的化肥、选育优良作物品种等，以减轻重金属对农作物的危害，避免重金属离子进入人类食物链。如水田土壤中的Cd以磷酸镉的形式沉淀，磷酸汞的溶解度也很小。 该技术具有费用低、实施方便等优点，但周期长和效果不显著，适于中、轻度污染土壤的治
39、理。,施用易溶性磷酸盐如在土壤中增施易溶性磷酸盐(Na3PO4等) 可提高土壤中磷的含量，增加土壤肥力，也可促使重金属形成不溶性化合物(磷酸盐)，其形态有利于这些重金属的固定，并可降低其生物可利用性。,施用含Ca2+化合物在废弃地中施加CaS04或CaCO3等可以解决Ca2+含量低和改善其酸性条件的问题。重金属氢氧化物溶解度仅次于硫化物，可通过施加CaC03，提高pH值，降低其溶解度。土壤中施用石灰，使重金属生成氢氧化物，而且可以提高土壤的pH值，引起重金属与钙共沉淀现象来促进重金属沉淀的产生。当废弃地的酸性较高时，应少量多次施用碳酸氢盐与石灰，防止局部石灰过多而使土壤呈碱性；对于碱性废弃地，
40、宜采用CaSO4；锌污染土壤中加入石灰石能提高土壤pH值，降低植物中锌的浓度，同时提高了植物的产量。,添加营养物质大部分矿山废弃地缺乏N、P等营养物质，一般添加肥料或利用豆科植物的固氮能力提高土壤肥力。有机肥料可分为生物活性有机肥料，如动物粪便、人粪尿、污泥等；生物惰性有机肥料，如泥炭和泥炭类物质及各种矿质添加剂的混合物。有机肥料可作为阴阳离子的有效吸附剂，提高土壤的缓冲能力，降低土壤中盐分的浓度，促使多种重金属的植物毒性降低，阻碍它们进入植物体，同时加入的有机质还可以螯合或者络合部分重金属离子，缓解其毒性，提高基质持水保肥的能力。,七、植被恢复技术1、矿山废弃地植被恢复主要限制因子土壤物理性
41、质土壤肥力土壤pH值重金属含量,2、生物复垦技术流程（1）调研分析植被恢复应在调研基础上，借鉴国内外经验，首先对污染元素进行分析，再对土壤的物化、生化性质进行分析，查明土壤的PH值、土壤含水量、通气性、土壤氮素及土壤温度等。（2）树种的选择是植被恢复中最为关键的一环，作物、牧草、林木品种的选择工作，是矿区植被恢复成败的关键因素之一。,应该遵循下列原则速生能力好、适应性强、根系发达、抗逆性好；优先选择固氮植物；尽量选择当地优良的乡土树种和先锋树种，也可以引进外来速生树种；树种选择宜突出生态功能，弱化经济价值。具体而言，我国各矿区土地复垦的适宜植被差异较大，但多年生豆科牧草、一年生和两年生禾本科、
42、茄科植物与刺槐、沙棘、柠条等乔灌木是主要的适选品种。,根据矿区的气候和土壤条件。植被筛选应着眼于植被品种的近期表现，兼顾其长期优势。实验室模拟试验现场种植试验经验类比等过程筛选确定,（3）植被种植工艺科学合理的植被工艺可有效提高植物对矿区脆弱生态环境的承受能力植被顺序农业复垦一般先种植豆科牧草培肥土壤，然后耕种豆科作物增加土壤氮素，在土地达到一定肥力后再种植一般农作物。林业复垦一般直接进行绿化种植，也可先种植豆科牧草，而后栽种林木。,植被结构配置不同植物对矿区生境的适应性有限，其生存离不开一定的植物群落。植被品种筛选好后只能作为先锋品种来种植，要达到长久治理的目的，必须乔、灌、草、藤组合，进行
43、多植被间种、套种、混种，并有目的的进行其它生物接种。,植被密度不同立地条件、不同植被恢复目的、不同植被品种的种植密度是不同的即速生喜光植物宜稀一些，耐阴且初期生长慢的植物宜密一些；树冠宽阔、根系庞大的宜稀一些，树冠狭窄、根系紧凑的宜密一些。高海拔、高纬度、低温、土壤瘠薄地区的植被密度应大一些；在栽植技术精细、水分供应良好、管理好的地区，密度宜稀一些；水土保持林可密一些，农田防护林、用材林则宜稀一些。,植被格局构建在废弃地上普遍种植植物，无疑是一种快速恢复植被的良好方法。但在人、财、物力不足的情况下，依据景观生态学原理，最优的植被格局应由几个大型的自然植被斑块组成本底，并由周围分散的小斑块及其中的小廊道所补充、连接。这样既节约了人工和经费，又为植被的自然恢复提供了空间。恢复植被的抚育管理应加强新建植被的维护和管理工作，如浇灌、病虫害防治、禁止放牧、乱砍滥伐等。,3、新材料技术应用保水剂技术PVC材料技术生根粉应用技术复合肥料技术土工布技术,
