我國礦產資源開發為經濟發展做出了巨大貢獻,但礦山生態破壞與環境污染使“綠水青山就是金山銀山”的生態戰略思想的實現受到巨大威脅,成為制 約 區 域 經 濟 社 會 可 持 續 發 展 的 重 要 因素.采礦活動尤其是不合理、粗放式的開采方式,不僅嚴重破壞陸地自然系統,誘發地質災害,而且破壞深層儲水結構,導致地表水滲漏,污染礦區環境等,最終影響山、水、田、林、湖等自然系統生態完整性的維護、人類居住環境和人體健康。礦區土地退化導致土壤系統功能退化,自然系統生產力和自維持能力下降,在一定程度上壓縮了當地居民的生產空間、生態空間和生活空間,礦區是亟待強化自然系統保護和環境管理的生態安全重點關注區域。
目前,我國部分地區已經開展了礦山環境的例行監測,涉及水污染、土壤污染和噪聲污染,以及土地毀損、植被破壞、生物多樣性喪失和水土流失等,對礦區生態環境有了較為全面的了解。但是,在高強度的人為干擾和加速侵蝕背景下,礦山生態破壞與環境污染狀況,及其與水蝕、風蝕等自然營力的相互影響與反饋,綜合導致我國礦區土地退化形勢日益嚴峻,亟待開展不同開采方式、不同類型礦山土地退化的驅動因素分類與調查。為此,該研究通過全面梳理與綜述國內最新研究進展,進一步界定了礦區范圍,闡明了礦區土地退化的內涵、類型和驅動因素,并推薦了可用于礦區土地退化因素調查的有效指標體系與方法,以期為我國礦產資源開發生態監管和綠色礦山建設提供科技支撐。
1 礦區土地退化的概念與內涵
1. 1 礦區的概念界定
目前,礦區沒有統一的概念。從隸屬關系來看,由于行政上或經濟上的原因,將鄰近的幾個礦井劃歸一個行政機構管理,其所屬的井田合起來稱為礦區。從開采對象來看,礦區是一個包含地下空間的特殊區域,是開發礦產資源所形成的社會組合.不同學者根據研究目的的差異性,賦予礦區不同的涵義。王廣成等和雷冬梅等認為,礦區是以開發利用礦產資源的大中型礦山企業的生產作業區和職工及其家屬生活服務區為核心,輻射一定范圍而形成的具有行政職能和經濟功能的社區,它可能是依托礦業演替而成的城鎮或城鎮工業區。徐嘉興則認為礦區是指以開發利用礦產資源的生產作業區及其家屬生活區為主,在一定范圍內對其土地生態環境造成破壞和影響的經濟和行政社區,可以是能夠反映礦區生態演變而建成的鄉鎮、縣市,甚至是整個流域。李文銀等則將工程建設區、工廠和礦區統稱為工礦區,指出不能僅僅將其理解為礦產開采企業進行生產活動的場所,而是指國土范圍內修筑公路、鐵路、水工程,開辦礦山、電力、化工、石油等工業企業,以及采礦、取石、挖砂等建設活動的場地。
通常來講,狹義的礦區可理解為采礦工業所涉及的地域空間,即埋藏在地下的礦產資源開采范圍和影響范圍,具有空間的有限性和連續性。廣義的礦區是指以礦產開采、加工為主導產業發展起來,從而使人口聚集在一起并輻射一定范圍而形成的經濟與行政社區,具有空間的有限性和不連續性.綜合不同概念特征,為更好地突出礦山生態破壞與環境污染的特點,將礦區范圍界定為礦山開采、選礦直接形成的生產作業區和生活區,以及由于生態破壞或環境污染產生的顆粒物隨風力吹揚、流水運移等形成的間接影響區域,包括礦界范圍( 指采礦許可證登記劃定的范圍,包括生產用地、輔助生產用地) ,以及“三廢”污染、植被破壞和水資源破壞等間接影響區。
1. 2 土地退化的概念與類型
許多機構和學者對土地退化的概念和成因進行了深入探討.目前,使用最廣泛的定義為1996 年生效的《聯合國防治荒漠化公約》( UNCCD)給出的,即: 土地退化是指由于使用土地或由于一種營力或數種營力結合,致使干旱、半干旱和亞濕潤干旱地區雨澆地、水澆地,或草原、牧場、森林和林地的生物( 或經濟) 生產力和復雜性下降( 或喪失) ; 包括風蝕和水蝕致使土壤物質流失; 土壤的物理、化學特性或生物特性或經濟特性退化,及自然植被長期喪失.可以看出,土地退化是在不利的自然因素和人類影響下土地質量與生產力下降的過程。從生態學的觀點來看,土地退化是植物生長條件的惡化和土地生產力的下降。從系統論的觀點來看,土地退化是人為因素和自然因素共同作用、相互疊加的結果.從實質上講,土地退化的基本內涵與變化過程是通過土壤退化反映的,近年來國際上常用“土壤退化”一詞來代替土地退化等.造成土地退化的原因包括自然因素和人為因素。自然因素有氣候變化( 如極端干旱、氣溫升高等) 、地貌過程( 如滑坡、泥石流) 、水文過程( 如洪水) 和地質運動( 地震、海嘯) 等; 人為因素主要指各種不合理的人類活動,如過度放牧、濫墾、污染物排放、過度抽取地下水等.
根據區域與驅動力的差異性,土地退化有多種分類方法。全球土壤退化評價( GLASOD) 將土壤退化定義為人類引起的現象,它降低了土壤支持人類生存的能力( 目前和將來) ,并將其劃分為水蝕退化、風蝕退化、物理退化和化學退化 4 類。趙其國等將我國土地退化分為土壤侵蝕、土壤性質惡化和非農業占地 3 類。朱震達等按起主導作用的營力,將土地退化劃分為風力作用下的荒漠化土地、流水作用下的荒漠化土地以及物理化學作用下的荒漠化土地 3 類。沈渭壽等將中國土地退化劃分為風蝕作用下的土地退化、水蝕作用下的土地退化、物理退化和化學退化 4 類。目前,多數研究者或機構主要根據土地退化的成因、特點、主要營力、可操作性和后果等進行類型劃分,但尚無統一方案。
1. 3 礦區土地退化的內涵
按導致土地退化的營力和礦區范圍,礦區土地退化因素亦可分為人為因素和自然因素,其中,人為活動是導致礦區土地退化的主導因素。根據開采方式,采礦系統可分為露天開采和地下開采 2 大類??傮w來講,露天開采的地面擾動比地下開采要大,地下開采導致的水資源破壞和地面塌陷等危害較露天開采大.
露天開采主要由生產設施( 采礦場、選礦廠) 、采礦工業場地、行政管理與生活服務設施、公用工程設施、礦區道路( 包括運礦道路、運廢石道路、至尾礦庫道路等) 、棄渣場( 排土場、尾礦庫) 和拆遷安置工程等組成.直接從敞露于地表的采礦場采出有用礦物,或將礦藏上的覆蓋物( 巖石、土壤等) 剝離、開采顯露礦層,這樣的開采方式會導致開采區域的地形地貌、土壤系統、景觀系統和生態系統完整性等都受到不同程度的影響,往往形成大型的人工剖面和大型排土場。露天開采對生態環境最直接、最嚴重的影響是土地毀損( 壓占、挖損等) ,導致地表自然系統破壞,水土流失加劇,滑坡、泥石流等地質災害頻發,水體和土壤污染等。
地下開采主要由生產設施( 采礦場、選礦廠) 、坑口工業場地、行政管理與生活服務設施、公用工程設施、礦區道路、棄渣場( 排土場、尾礦庫) 、拆遷安置工程和地表沉陷區等組成.該開采方式通常采用立井、斜井和平硐形式從地下礦床采出有用礦物.地下開采會形成大量采空區,引發地面沉降和塌陷,加之大量疏矸排水,造成礦區地表塌陷、裂隙、地下水位下降、土壤干化等,影響當地群眾的生產和生活.此外,尾礦庫存在巨大的環境風險。由于大量裸露土地的長期存在,礦區極易產生風蝕和水蝕作用。
為突出礦區受人類活動高強度干擾和加速侵蝕的特點,在參照土地退化概念和內涵的基礎上,可以將礦區土地退化理解為: 以礦產資源開發產生的生態破壞與環境污染為主要營力,高強度的人類干擾疊加在礦區自然侵蝕的本底之上,綜合一種或數種營力致使礦山開采區、輔助生活區,以及生態破壞與環境污染間接影響區的土地質量和生產力下降( 自然生產力和自維持能力) 的一個動態過程。
2 礦區土地退化類型與驅動因素
基于建設綠色礦山和礦區環境管理的需求,將礦區土地退化分為生態破壞導致的土地退化、環境污染導致的土地退化和自然侵蝕導致的土地退化 3大類。其中,生態破壞和環境污染導致的土地退化是人類不合理的礦山采選活動疊加在自然侵蝕之上而產生的自然系統加速退化過程。
2. 1 生態破壞導致的土地退化
礦山采選活動不僅破壞原始地貌,導致土地毀損、土壤質量下降、自然生產力降低、生物多樣性喪失和景觀破壞等后果,而且導致礦區的生態系統完整性受損,生態服務與調節功能降低甚至完全喪失。該類型的土地退化主要位于礦山礦界范圍內。
首先,礦山開采期間會引起不同程度的地表下沉、塌 陷、巖 體 開 裂、山 體 滑 坡 等 地 質 環 境 問題.以安徽省為例,截至 2011 年底全省礦山累計占用、損毀土地面積為 760. 43 km2( 其中,井下開采損毀 504. 13 km2,露天開采損毀 221. 01 km2,尾礦及固體廢棄物占用 21. 75 km2) ,其他地貌景觀遭受破壞的土地面積為 13. 54 km2; 采礦損毀土地面積以50 ~60 km2·a- 1的速度遞增,遠大于礦山地質環境治理速度.