矿产资源是国民经济持续发展的物质基础,在建筑、交通、能源、工业制造等领域都有着重要应用,是人类社会进步不可或缺的组成部分。近年来,在全球化和工业化的推动下,因过度开采矿产资源对环境造成的影响日益显著,引起了人们的广泛关注。矿山开采过程中往往伴随着生态环境破坏和环境污染等问题,不仅威胁当地的生态安全和居民健康,也成为制约矿业可持续发展的主要因素。
当前,中国生态文明建设正面临巨大挑战,处于负重前行的关键期。中国作为全球最大的矿产资源生产和消费国之一,矿产资源难以在短期内改变主导地位,这将导致矿山开采与生态保护的矛盾日益突出。矿山生态修复在国内起步较晚,理论研究和实践探索不足,缺乏科学先进的修复意识和完善的管理体系,导致大量历史遗留废弃矿山修复工作滞后。在绿色矿山建设方面,主要采用环境友好的开采技术和设备,并不断完善矿山环境管理和资源综合利用机制,以提升经济、社会和环境效益。采矿活动结束后,对矿区环境进行生态修复,对其恢复原有的生态功能和生物多样性具有重要作用。在绿色矿山建设中,如何将矿产资源开发和矿山生态修复结合起来,科学推动绿色矿山建设,是当前中国生态文明建设中面临的重要问题。因此,协同推进绿色矿山建设与矿山生态修复,开展矿山生态恢复有效措施综合研究,对促进矿业的可持续发展有着重要的理论和现实意义。
1 绿色矿山建设与矿山生态修复关联
绿色矿山建设和矿山生态修复都是通过现有的科学理念、技术方法、行业标准和工程实践等,将绿色、循环、低碳发展的重要思想贯彻到实际生产中,以此促进矿产资源的开发、保护和综合利用,推动矿山生态环境的保护和可持续发展。不同的是,绿色矿山建设以可持续发展为原则,通过生态保护意识贯穿矿山开采全过程,采用现代科技手段,最大限度地降低环境影响;而矿山生态修复则强调对矿山区域进行生态系统的恢复、重建和保护,通过生态技术手段实现生态平衡,包括调查评估、制定方案、实施和监测评估等,强调自然恢复与人工干预相结合,注重生态系统整体性和稳定性。
绿色矿山建设的实施需要采用科学的开采方法,应用环保型技术和设备,并加强对矿山环境的管理和监控,以推行资源的综合利用等措施,以减少矿山开采和加工环节对环境的不利影响。具体而言,涉及水土保持、废弃物管理、生态保护和恢复等多个方面,以确保矿山开发活动与环境保护的协调发展。矿山生态修复是指在矿山开采结束或开采环节之后,对受损的生态环境进行恢复和重建的过程,其主要目标在于恢复地表植被,改善土壤结构,减少水土流失,恢复生物多样性等。在生态修复工作中,需要合理处理废弃矿坑,治理污染水体,重建生态系统等。在绿色矿山建设中,重点强调采矿中的环境保护和资源节约,而矿山生态修复则着眼于采矿活动结束后的环境恢复。绿色矿山建设可为矿山生态修复提供可靠支持,从而减少环境破坏,降低修复难度和成本。通过实施绿色矿山建设,可以减少矿山的环境污染和生态破坏,为生态修复减轻负担。同时,有效的生态修复措施有助于恢复和增强矿山生态系统的功能,为绿色矿山的长期发展提供支持。作为提高矿产资源利用率和改善生态环境的重要手段,多个国家已将绿色矿山建设和矿山生态修复纳入法规和政策框架中,要求矿业公司在开采期间实施相应的环保措施,并在采矿结束后进行生态修复,注重绿色矿山建设和矿山生态修复两者的有机结合,以实现矿业发展和环境保护的双赢。
绿色矿山建设的重点是保护地质环境,综合利用资源和重建生态系统,以确保经济与环境协调发展,其特点包括开采科学有序、开采方式科学化、资源利用高效化、企业管理规范化等。
中国绿色矿山建设经历了逐步具体化、系统化的发展,自2010 年起,国家陆续提出了建设要求,包括依法办矿、规范管理、综合利用、技术创新、节能减排、环境保护、土地复垦、社区和谐、企业文化共九方面。2017 年从矿区环境、开发利用方式、综合利用、数字化矿山、企业形象五方面进一步细化建设要求。2018 年从矿区环境、资源开发方式、资源综合利用、节能减排、科技创新与数字化、企业管理与企业形象六方面制定了详细量化指标。上述建设要求旨在实现矿业高质量发展、矿区环境整洁美化、内部资源高效利用,强调科技创新和树立良好企业形象,促进资源节约利用和环境友好保护。
自然资源部全国绿色矿山名录和全国矿业权人勘查开采信息公示系统显示,截至2021 年1 月,中国绿色矿山名录已有1 254 家。从省份分布图(图1(a))来看,河南省、山东省、山西省的绿色矿山数量位居前三,绿色矿山数量超过60 座的省份高达10 个。从区域分布图(图1(b))来看,绿色矿山数量最多的为华东地区,共334 座,华北和华中绿色矿山数量相等,均为226 座,前三区域绿色矿山占比分别为26.63%、18.02%、18.02%。整体来看,绿色矿山主要分布于中东部,西部地区的绿色矿山占比则较低,西部地区是中国矿产资源分布的重要区域,但受生态环境脆弱和经济发展相对滞后的影响,绿色矿山建设发展较缓慢。
绿色矿山建设在中国取得了巨大成效,但目前仍面临着较多挑战,主要表现:①较多小型矿企绿色矿山建设仅停留在表面绿化阶段,未深入实施绿色开采方式、科技创新和综合技术利用,未实现可持续发展;②绿色矿山建设区域发展不平衡,西部地区绿色矿山建设较少,不同行业间绿色矿山建设不均衡;③生态文明建设需要投入人力、资金,短期成本较大,且效益不明显,长周期性和行业波动性导致企业建设动力不足。
为此,针对上述问题,从绿色矿山建设和矿山生态修复关联性开展研究,协同推进矿山科学开采和生态环境保护,以促进资源、经济可持续发展。
自然修复技术主要利用自然生态系统的自我恢复能力,通过保护和辅助自然过程来恢复受损的生态系统。该技术的核心在于最大程度地减少人为干预,让受损生态系统通过自然进程自行恢复。在自然修复中,为了避免自然环境受到进一步的破坏,需建立保护区,并禁止开垦、伐木和限制人类活动等,以减少受损生态系统的压力。与此同时,可以通过设立围栏或标识来保护敏感区域,防止外来侵入。尽管某些修复活动可能需要初始的人为干预,但自然修复技术的目的是使生态系统尽可能自我维持和恢复。因此,在初始干预后,需减少人类活动,避免过度干预自然恢复过程。为了使受损生态系统得以恢复,需识别并消除污染源,清理土壤和水体中的有害化学物质,修复由采矿活动造成的地形变化,并控制侵蚀和表面径流,以降低对生态系统的进一步损害。水是生态系统中较为重要的组成部分,在恢复受损生态系统时,需要修复河流和溪流的自然流动,构建天然水库与水域,恢复自然的水循环和水质。
生物修复技术是一种利用生物系统进行环境修复的方法,通过自然的或引入的生物来减少、消除或转化污染物,恢复生态系统的自然状态和功能。种植树木和草本植物可以提升土壤的稳定性,减少雨水侵蚀,改善水质,并增加生物多样性。选择适合当地环境的本地植物种类,可以确保植被恢复的成功和生态系统的长期稳定,构建多样化的植物群落,模仿自然生态系统的结构和功能,从而恢复生态平衡。同时,可使用特定的植物(如重金属吸收者)从土壤或水中吸收污染物,然后进行安全收割和处理。利用植物根系及其与微生物的相互作用可以降解土壤中的有机污染物,改善土壤环境。另外,使用微生物(如细菌、真菌等)可以降解土壤和水中的有机污染物,如石油烃和其他有机化合物。自然存在或实验室培育的微生物可以加速污染物的分解。在土壤中,添加营养物质或改变环境条件(如pH 值、温度等),可以促进现场微生物群落的生长和活动,从而加快污染物的自然分解速率。
3.3 土壤修复技术
土壤修复技术主要是改善受损或受污染土壤,使其恢复原有的功能和生产力。这种方法可以疏松土壤,改善土壤结构,增加空气和水的渗透性,尤其适用于优化紧实或退化的土壤。通过使用沙子、石灰石和有机物,可以改善土壤的物理结构,增加其孔隙度,从而优化排水和通气条件,促进植物根部生长和微生物活动。高温处理可以灭杀土壤中的病原体和有害微生物,同时降解某些有机污染物,但此方法成本较高,并且可能改变土壤的化学性质。通过使用石灰或硫酸铝,可以调整土壤pH 值,使其更适合植物生长。添加矿物质,如磷酸盐或钾肥,可以提供植物生长所需的养分。黏土矿物和活性炭可以用来吸附和固定土壤中的有害化学物质,防止其进一步扩散或被生物吸收。化学试剂主要用于处理重金属和某些有机污染的土壤,通过将污染物溶解并清除来净化土壤。使用有机物料,如堆肥或绿肥,可以增加土壤的有机质含量,改善土壤结构,提高土壤的保水和营养物质保持能力,这不仅能促进土壤修复,还能增强土壤的自我恢复能力,促进有害物质的分解。
3.4 矿井水污染控制与资源化技术
矿井水污染控制技术旨在通过多种措施控制矿区地下水和地表水的污染,包括矿井水的收集、处理和循环使用。资源化技术将处理后的矿井水用于灌溉、工业供水或矿井回填,同时定期监测矿区地下水和地表水的水质,评估矿业活动对水资源的影响,确保水质符合环保标准。通过在矿区周围设置隔离带,并采用防渗膜和水泥封堵等技术,可以防止有害物质渗入地下水系统。处理矿井水中的有害物质时,可使用物理、化学和生物处理技术减少对水体的污染,建立科学的雨水收集和排放系统,减少雨水对矿区的冲刷,防止污染物随雨水流入周围水体。处理后的矿井水可用于灌溉、矿区绿化、抑尘、矿井回填等,从而减少对新鲜水资源的需求量;通过热泵技术从矿井水中回收能量,用于矿区供暖或冷却系统,可降低能源消耗和运营成本。处理后的矿井水还可用于湿地恢复或创建人工湿地,为野生动植物提供栖息地,增强生物多样性。
4 绿色矿山建设下矿山生态修复行动方略
近年来,中国矿业绿色转型升级建设处于稳步推进状态,“十三五”规划明确将发展绿色矿业作为矿产资源开发的重中之重。矿山生态修复是绿色矿山建设的关键环节,目前绿色矿山建设虽引入了生态修复理念,但缺乏系统组织,在规划与实施方面体现不足,绿色矿山建设成果甚微。为此,基于绿色矿山建设,从矿山生态修复内涵出发,从规划发展、技术体系、管理体制3个方面提出矿山生态修复行动方略。
绿色矿山建设与矿山生态修复的进一步完善不仅需要相关工作的部署与实施,更要将科学发展理念贯穿于矿山建设与生态修复的各环节。积极推进矿业科技研发和技术推广,提高资源利用效率和环境治理水平,着重推动矿山循环经济,强化资源高效利用与回收,这一系列措施旨在实现资源的有效循环利用,为推进绿色矿山建设和生态修复进程注入动力。同时,加强公众教育和宣传至关重要,以提高社会公众对绿色矿山建设与矿山生态修复的认知水平和参与程度,形成共建共享的绿色科学发展理念,在更广泛的范围内营造支持绿色矿山发展的社会氛围。
企业矿区环境是企业绿色矿山建设成果的直观体现。矿业组织和企业需共同制定绿色矿山建设的基本要求、环境保护的基本规范和资源节约等相关准则,以引导矿业企业遵循环境保护和可持续发展的基本原则,保证矿山开发既能够符合经济效益,又能满足环境和社会责任的要求。在执行行业准则时,需要建立完善的监督和评价体系,使各企业能够按照相关规定和标准执行。矿业企业应积极推行自我约束机制,定期进行自我评价,审视自身的环保责任、社会责任和可持续发展实践情况。例如遵义长沟锰矿,通过建立完善的管理制度和绿色矿山体系,提出了绿色矿山建设目标、指标和相应措施,明确了各组织机构与职责,并定期开展绿色矿山建设培训学习和宣传,将绿色矿山与生态修复相结合,不断探索、完善开采技术,加强制度建设和科技创新,在绿色矿山建设上取得了较大成就,实现了企地和谐双赢。长沟锰矿绿色矿山建设模式见图2。
企业应定期公布环境保护和社会责任报告,公开透明地展示在绿色矿山建设方面的进展和成效,以及存在的问题和改进措施,以提升企业自身的绿色开发水平,增强公众和市场的信任。与此同时,企业应接受公众、政府和第三方机构的监督和评价,通过外部反馈促进自身的持续改进和提升。为提高矿业界整体环保意识和绿色发展水平,还需建立行业内部的信息共享和技术交流平台,通过合理利用平台,各矿业企业能够分享自身在绿色矿山建设、环境保护和社会责任方面的经验和成果,并学习和引用先进技术和管理经验,促进行业内部的技术进步和管理提升。此外,该种平台也有助于加强各企业之间的合作,共同提高绿色矿山发展水平。
矿山生态修复既是挑战,也是机遇。在当前生态环境压力加大,资源约束加剧的背景下,需要不断革新和完善生态修复技术体系,以实现绿色、低碳、高效的可持续发展模式。一是建立完善的管理框架,借鉴国际先进经验,严格规范生态修复各环节,如加强矿山监测智能化建设,实现对绿色矿山和矿山生态修复整体进程的动态把握,针对暴露出的问题,及时采取措施调整;二是加强自然地貌重塑的实践应用,结合气候特征和地质破坏情况选择适宜的植被类型,优先考虑植被固碳配置模式,以恢复矿山生态系统功能为目标,保障生态环境的稳定性和可持续性;三是积极引入先进技术,如碳捕捉、封存和利用技术,以及可再生清洁能源技术,实现矿山产业的绿色转型,减少碳排放和能源消耗;四是加强对修复装备的智能化、绿色化和节能化的研发与推广,提高修复效率,降低修复成本,推动矿山生态修复行业的可持续发展,实现经济效益与生态效益的双赢。
在矿业勘查环节,采用环保型勘查技术是实现绿色矿山建设的关键,包括利用先进的遥感技术、地球物理和地球化学方法,以减少对地面的破坏,避免传统勘查中的大量物理挖掘和破坏。环保型勘查技术还应包括低噪音、少干扰的设备和工艺,以减少对野生动植物和周边社区的影响。通过采用精确勘查技术可以有效减少资源浪费,提升资源的利用率。为了提高勘查效率,降低对环境的影响,勘查数据的共享与利用至关重要。政府和企业应建立数据共享机制,使不同的勘查和开采项目之间共享已有的勘查数据,避免重复勘探,减少对自然环境的破坏。此外,通过建立统一的数据平台,可以促进勘查信息的透明化和可访问性,提高勘查数据的利用率,支持更科学和合理的资源规划和管理,同时包括对历史勘查数据的整合与分析,以发现新的勘查目标,提高资源评估的准确性。在构建完善的绿色勘查体系时,需使用各种先进技术,并将勘查活动与环境保护规划进行整合。因此,在勘查阶段,需要考虑生态保护和环境修复,确保勘查活动不会对生态系统和生物多样性造成不可逆的损害。在制定勘查计划时,需要评估潜在的环境影响,并设计相应的减缓措施。同时,应当鼓励采用综合地质评价方法,考虑地质、生态和社会经济因素,制定出既符合资源开发需求,又能保护环境的勘查方案。最后,勘查项目应实施环境监测计划,定期监测勘查活动对环境的影响,并及时采取措施,减轻不良影响。
提升矿山开采技术标准的首要步骤是推广和应用先进的开采技术,包括利用自动化、机械化、数字化、环保型技术,以提高开采效率,减少对环境的破坏。使用先进技术,如精确开采、远程控制开采设备和无人驾驶运输车辆等,不仅可以减少人员的安全风险,还能降低能源消耗和废物产生。同时,采用低冲击开采技术,如地下开采、选择性开采等,可以有效减少地表破坏,保护生态环境。通过推广以上先进技术,矿山企业能够实现更环保、更高效的开采作业。优化开采设计和计划是实现绿色矿山和可持续开采的关键环节。在开采前进行全面的地质调查和评估,以准确了解矿体的分布和特性。基于各种数据信息,矿山设计师可以制定经济合理、环境友好的开采计划,包括确定最适合的开采方法、计划合理的矿石提取顺序和设定有效的矿山废物管理方案等。此外,还应考虑开采时可能的环境变化,制定灵活的开采计划,以应对未来可能出现的问题和挑战。通过优化开采设计和计划,可以最大限度地利用资源,同时减少对环境的影响。在矿山开采活动中,加强环境影响评估,以满足环保要求。在开采前,必须对矿山项目中的水质、生物多样性、地表和地下水资源影响等进行全面评估。根据评估结果,制定相应的减缓措施和环境保护计划。同时,还需建立科学合理的环境监管体系,定期监测环境、审查及报告流程。政府部门和监管机构应负责监督和执行环境保护措施,保证矿山企业能够严格遵守相关的环境法规和标准。通过加强环境影响评估和监管,可及时发现和处理开采活动中的环境问题,并推动矿山的可持续发展。
矿山生态修复工作的复杂性和长期性意味着其推进工作需考虑多方面因素,并采取系统性的管理措施。一是完善修复标准和指导规划体系,促进地方标准、行业标准与国家标准的有机融合,切实提升生态、社会和经济效益的协同作用;二是加快推进市场化机制建设,建立生态修复市场,创造独有交换价值,完善价值核算体系,构建兼顾效率公平的市场环境,促进社会资本参与;三是优化定位监测信息体系,树立动态管理观念,详细记录生态修复各环节,并建立矿山生态空间和属性数据库,将各项数据有效关联;四是构建政府、企业、社会、公众共同参与的环境治理体系,政府颁布相关优惠补贴等激励政策,完善规章制度,设立专项资金,引导社会资本参与,共同推动绿色矿山建设和生态修复。
在绿色矿山建设中,明确产权界定是基础和前提,与矿产资源开发的合法性、利用效率及环境责任落实等关联密切。通过法律和政策确定矿产资源的所有权、使用权和收益分配机制,保证所有权属清晰与权责明确,合理划分国家与企业之间的权利,并保障地方政府、社区和原住民的权益。明确产权界定可防止资源的非法开采和利益冲突,为矿业开发提供公平、透明的法律环境。与此同时,清晰的产权还能够促进资源的合理利用和有效管理,保护生态环境,促进社会和谐发展。为促进绿色矿山建设,可建立多元化的投资机制,吸引企业、金融机构组织等多方面的资金投入。地方政府可通过财政补贴、税收优惠和绿色信贷等手段,鼓励企业投资。企业应积极探索市场化、商业化的投资方式,通过发行绿色债券,设立环保基金等方式募集资金,用于绿色技术的研发和应用。另外,金融机构应开发和提供针对绿色矿山项目的金融产品和服务,降低企业的融资成本,提高投资的吸引力。除此之外,鼓励社会组织和国际组织参与绿色矿山项目的投资和监督,通过公私合营(PPP)模式等方式,整合各方资源及优势,共同推进绿色矿山建设。
5 结 语
针对采矿工程中的绿色矿山建设与矿山生态修复进行了深入探讨,绿色矿山建设与矿山生态修复相辅相成,对于促进矿业的可持续发展具有重要意义。通过实施绿色矿山建设下矿山生态修复行动方略,可有效减轻矿业活动对环境造成的负面影响,同时还能够恢复和增强受损矿山的生态系统功能。加强矿业企业、政府部门及利益相关者合作,共同推进绿色矿山建设和矿山生态修复工作,并注重技术创新、资金投入及公众参与等,可为绿色矿山建设和生态修复提供可靠支持,实现矿业发展与环境保护的双赢目标。