恢復(fù)生態(tài)學張航航

安徽農(nóng)業(yè)大學課程論文課程名稱授課教師論文題目

恢復(fù)生態(tài)學劉華煤炭礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)與對策研究姓 名 張航航學 號 14720077學 院 林學與園林學院專 業(yè) 14森林保護學成 績煤炭礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)與對策研究煤炭礦區(qū)為我國社會經(jīng)濟發(fā)展做出了卓越的貢獻，然而，人類活動對礦區(qū)的破壞也是礦區(qū)生態(tài)環(huán)境所不能承受之重。礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)迫在眉睫。遺憾的是國內(nèi)外對礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的研究存在一定的片面性，將自然生態(tài)和社會經(jīng)濟發(fā)展人為的割裂開，所以，恢復(fù)效果不太理想。鑒于此，本文創(chuàng)造性的運用了系統(tǒng)的思維方式，采用系統(tǒng)動力學的理論，結(jié)合了自然生態(tài)和社會經(jīng)濟系統(tǒng)，對礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)進行了系統(tǒng)研究。并提出了生態(tài)恢復(fù)的三個系統(tǒng)。首先分析了生態(tài)恢復(fù)三個系統(tǒng)內(nèi)各自的恢復(fù)因素以及因素之間的作用，然后分析了由于因素影響的不同而導致的各種礦區(qū)類型以及礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的建議及措施。研究的背景和意義人類社會已經(jīng)跨入了21世紀，資源、環(huán)境、經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展，已受到越來越廣泛的關(guān)注和重視。人口增長、資源衰竭、環(huán)境污染等發(fā)展中的表現(xiàn)出來的問題，已嚴重制約了世界經(jīng)濟的向前發(fā)展。各國都在尋求解決這一系列問題的方式，再這樣的探索和尋求中，可持續(xù)發(fā)展的思想逐漸被世人接受，并成為世界各國一致的選擇和目標[1]?？沙掷m(xù)發(fā)展強調(diào)了對環(huán)境和資源的保護，同時又強調(diào)了經(jīng)濟發(fā)展的重要性。這和傳統(tǒng)的發(fā)展觀念有相當大的差別。傳統(tǒng)的經(jīng)濟發(fā)展觀認為，國民生產(chǎn)總值和國民收入的增長是發(fā)展的主要目的，只有經(jīng)濟得到高速的發(fā)展，社會才能夠進步，人們的生活水平才會提高。因此，無論是在發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，片面追求國民生產(chǎn)總值的高增長必然會忽視社會經(jīng)濟系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，這就導致了受人類活動影響的生態(tài)系統(tǒng)遭到了不同程度的破壞，導致環(huán)境污染、水土流失、資源枯竭、土壤沙化等一系列問題。傳統(tǒng)的發(fā)展觀以犧牲自然環(huán)境為代價去換取了經(jīng)濟和社會的繁榮，這給人類帶來了危機，使人類面臨了前所未有的資源、環(huán)境、人口等問題。其中以人類對資源的開采和利用而導致的資源枯竭最為嚴重。人類對未來資源儲備的擔憂表現(xiàn)得越來越明顯。無視自然的經(jīng)濟發(fā)展勢必會遭到自然的報復(fù)。由于我們對煤、石油和天然氣等礦物能源的使用，使大氣中的二氧化碳含量在過去50年中幾乎增加了三分之一。由于氣候變暖，估計今后100年中，大約12%的鳥類、25%的哺乳動物和32%的兩棲動物將瀕臨滅絕。我國現(xiàn)有森林1.337億公頃，森林蓄積面積101.3億立方米，僅占世界4%，林木蓄積不足世界總量的3%，人均森林面積0.11公頃，只有世界平均水平的1/6，人均森林蓄積量8.6立方米，只有世界平均水平的1/8。年人均消費木材0.22立方米，而世界平均0.65立方米。發(fā)達國家人均1.16立方米，比我國高出5倍多，差距是相當大的[2]。我國的礦產(chǎn)開發(fā)也遇到嚴重問題。重要礦產(chǎn)后備資源不足，影響其可持續(xù)發(fā)展。主要表現(xiàn)在:第一、重要資源可供利用儲量不足。我國正處于經(jīng)濟增長依賴于礦產(chǎn)資源消費增長的工業(yè)化中期。我國主要金屬礦產(chǎn)絕大多數(shù)國際競爭力不強，對國民經(jīng)濟發(fā)展的保證程度不高。在已探明資源儲量中，鋁土礦和鎢礦可供經(jīng)濟開發(fā)利用的資源量不到10%，其它礦產(chǎn)僅為10%-30%。大部分優(yōu)勢金屬礦產(chǎn)的優(yōu)勢已不復(fù)存在，不能滿足國內(nèi)消費需求。由于國內(nèi)重要礦產(chǎn)資源可供利用的儲量不足，我國礦產(chǎn)品進出口貿(mào)易處于逆差狀態(tài)，進口大于出口將成為我國礦產(chǎn)品貿(mào)易的長期趨勢。第二、資源枯竭型礦業(yè)城鎮(zhèn)困難重重?！暗V竭城衰”問題已成為我國礦業(yè)城市可持續(xù)發(fā)展面臨的主要問題。資源枯竭型礦業(yè)城市所面臨的主要問題:一是對資源高度依賴，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一。礦業(yè)是城市的支柱產(chǎn)業(yè)，由于資源枯竭導致采礦業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)萎縮，城市經(jīng)濟滑坡，財政收入銳減。二是下崗失業(yè)人員多，再就業(yè)壓力大。由于資源枯竭造成大量礦工失業(yè)，礦區(qū)企業(yè)職工技能比較單一，下崗職工再就業(yè)難成為資源枯竭型礦業(yè)城市中最突出的問題。三是環(huán)境污1染和生態(tài)破壞嚴重。礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中產(chǎn)生一系列的環(huán)境問題和地質(zhì)災(zāi)害，礦業(yè)城市所面臨的環(huán)境保護和生態(tài)恢復(fù)的壓力比其它城市大。四是城市社會負擔過重。礦業(yè)是礦業(yè)城市的支柱產(chǎn)業(yè)，企業(yè)的社會負擔也就是礦業(yè)城市的負擔，由于社會保障體系建設(shè)滯后，加之財政困難無力支付保障社會穩(wěn)定的福利性開支?？沙掷m(xù)發(fā)展則強調(diào)了生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和社會經(jīng)濟系統(tǒng)兩大系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展， 它是對傳統(tǒng)發(fā)展觀的一種變革。各國政府都把可持續(xù)發(fā)展作為一項長期的發(fā)展戰(zhàn)略執(zhí)行下去。專家學者對可持續(xù)發(fā)展的研究也取得了很大的發(fā)展，然后，這種研究往往局限在了宏觀的層面上，在微觀層面上的研究幾乎還處在一種真空階段。因此，雖然我國提出了可持續(xù)發(fā)展，而實際上在微觀操作層面，落實到具體的地方或區(qū)域，在執(zhí)行政策或行動的時候卻缺乏理論的指導，使人們對可持續(xù)發(fā)展的理解有失偏頗。我國有豐富的資源，但是如果得不到保護，最終將會枯竭。我國煤炭年產(chǎn)量已達13億噸以上，也要開拓或剝離出數(shù)以億噸計的廢石。加上其它金屬和非金屬礦產(chǎn)開發(fā)，化工原料及建筑材料開采，每年從地球內(nèi)部開挖的總量可達數(shù)十億噸。也就是說，在地面形成巨大的礦坑，在地下造成巨大的空區(qū)，這是造成環(huán)境破壞的主要原因。另一方面，采出的無利用價值的廢石的堆放，形成大量的廢石堆、研石山和排土場;選礦廠排出的暫無利用價值的尾礦，形成占地面積很大的尾礦壩或尾礦池，也是造成環(huán)境污染的主要原因。地面沉降及塌陷是環(huán)境破壞的類型之一。地面塌陷或變形過大，則引起建筑損壞，鐵路公路變形，河流泛濫。礦產(chǎn)資源開發(fā)，還造成地下水、地面水及空氣的污染，誘發(fā)地震、山崩及地滑，對環(huán)境產(chǎn)生極大的破壞。我們應(yīng)該注意到，我國大部分礦區(qū)都將要或已經(jīng)處于類似的這樣一種狀態(tài)之中。如果不采取相應(yīng)的措施，那么我們將為此付出沉重的代價[4]。因此，資源所在區(qū)域的社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，則成了一個緊迫而又重要的課題擺在我們面前。然而礦區(qū)是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)，它既包含了生態(tài)的因素，也包含了社會的因素，礦區(qū)要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)資源的良性開采和循環(huán)利用，則要求生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟兩大系統(tǒng)和諧發(fā)展，在對礦區(qū)進行生態(tài)恢復(fù)的同時，應(yīng)該調(diào)整區(qū)域內(nèi)的社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，改變過去不合理的地方，使區(qū)域的社會經(jīng)濟發(fā)展真正適合該區(qū)域生態(tài)特點，保證礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的效果。而專家學者在研究這樣的區(qū)域時，往往只側(cè)重于某一個側(cè)面，生態(tài)環(huán)境學家關(guān)注了區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)，而社會經(jīng)濟學家則側(cè)重研究了區(qū)域的非生態(tài)系統(tǒng)，包括經(jīng)濟運行和社會運行系統(tǒng)。礦區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟兩大系統(tǒng)被人為的割裂，這不符合可持續(xù)發(fā)展的要求[5]。因此，如何對礦區(qū)的當前生態(tài)狀況進行恢復(fù)，并改變區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以促進生態(tài)恢復(fù)的良性發(fā)展，這一問題在國內(nèi)研究幾乎還是一片空白，對這一領(lǐng)域的研究具有一定的難度。因此，解決這個問題則具有重要的理論意義和實踐意義。而本文則是基于這樣的一個出發(fā)點，重點深入研究礦區(qū)社會經(jīng)濟系統(tǒng)和生態(tài)恢復(fù)之間的關(guān)系。將生態(tài)恢復(fù)和區(qū)域內(nèi)社會經(jīng)濟系統(tǒng)有機結(jié)合，以達到礦區(qū)真正的可持續(xù)發(fā)展。礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題的構(gòu)成礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題的產(chǎn)生是一個多環(huán)節(jié)、多因素的復(fù)雜過程。所謂多環(huán)節(jié)指環(huán)境問題形成于煤炭開采、加工、儲運和燃燒使用的全過程;所謂多因素指環(huán)境問題的形成與技術(shù)、資金、管理方式、政策導向和思想觀念等多因子相關(guān)。煤炭開采形成的環(huán)境問題:①對土地資源的破壞和占用。煤炭開采分為井工和露天兩大方式，其中，我國95%以上的煤炭產(chǎn)量來自井工開采。對土地資源的破壞損害，井工開采以地表塌陷和研石山壓占為主，而露天開采則以直接挖損和外排土場壓占為主;②對水資源的破壞和污染。煤炭開采過程中，為保證安全而進行的人為疏干排水和采動2形成的導水裂隙對煤系含水層的自然疏干，共同破壞和污染了地下水資源。與此同時，大量未經(jīng)處理含有煤粉、巖粉和其它污染物的礦井水外排，又影響到礦區(qū)及其周邊環(huán)境 ;③對大氣環(huán)境的污染。主要來自礦井排風、煤層瓦斯抽放和煤礦研石山的自燃 [6]。煤炭加工形成的環(huán)境問題:煤炭加工形成的環(huán)境問題主要來自于對原煤的篩分、洗選、動力配煤和土法煉焦。污染環(huán)境的方式主要是排放出大量煤泥水、洗研水、煤塵和有害氣體。煤炭儲運形成的環(huán)境問題:主要來自于煤炭的儲、裝、運過程中產(chǎn)生的煤塵飛揚對礦區(qū)及運輸線路兩側(cè)生態(tài)環(huán)境的污染。煤炭燃燒使用形成的環(huán)境問題:我國85%的煤炭是通過直接燃燒使用的，大量燃燒廣泛用于火力發(fā)電、工業(yè)鍋(窯)爐、民用取暖和家庭爐灶等。高耗低效燃燒煤炭向空氣中排放出大量CO和煙塵，造成我國以煤煙型為主的大氣污染。3、煤炭礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題的危害及程度煤炭開采導致土地資源破壞及生態(tài)環(huán)境惡化。由于露天開采剝離排土，井工開采地表沉陷、裂縫，都將破壞土地資源和植物資源，影響土地耕作和植被生長，改變地貌并引發(fā)景觀生態(tài)的變化。開采沉陷造成我國東部平原礦區(qū)土地大面積受淹或鹽漬化，使西部礦區(qū)水土流失和土地荒漠化加劇。采煤塌陷還會引起山地、丘陵發(fā)生山體滑落或泥石流，并危及地面建筑物、水體及交通線路安全[7]。據(jù)調(diào)查，我國因采礦直接破壞的森林面積累計達1.06MhmJ，破壞草地面積為0.263MhmJ，全國累計占用土地約5.86MhmJ，破壞土地約1.57MhmJ。另據(jù)測算，我國每采萬噸煤，平均塌陷土地0.2Mhm2;在村莊稠密的平原礦區(qū)，每采出lOMt煤需遷移約2000人;2001年充州礦區(qū)每征1MhmJ土地需支付53萬元，如遇村莊搬遷平均支付每戶搬遷費12.5萬元。煤炭開采破壞地下水資源，加劇缺水地區(qū)的供水緊張。我國是世界上人均占有水資源量較少的國家，且水資源分布極不平衡。從含煤地區(qū)分布看，富煤地區(qū)往往也是貧水地區(qū)。據(jù)調(diào)查，全國96個國有重點礦區(qū)中，缺水礦區(qū)占71%，其中嚴重缺水礦區(qū)占40%。隨著煤炭開采強度和延伸速度的不斷加大提高，礦區(qū)地下水位大面積下降，使缺水礦區(qū)供水更為緊張，以致影響當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活。另一方面，大量地下水資源因煤系地層破壞而滲漏礦井并被排出，這些礦井水被凈化利用的不足20%，對礦區(qū)周邊環(huán)境形成新的污染。據(jù)統(tǒng)計，我國煤礦每年產(chǎn)生的各種廢污水約占全國總廢、污水量的25%,2000年，全國煤礦的廢污水排放量達到2.75Gt，其中，礦井水2.3Gt，工業(yè)廢水0.35Gt，洗煤廢水50Mt，其它廢水45Mt[8]。煤炭開采導致廢氣排放，危害大氣環(huán)境。因煤炭開采形成的廢氣主要指礦井瓦斯和地面研石山自燃釋放的氣體。礦井瓦斯中的主要成分甲烷是一種重要的溫室氣體，其溫室效應(yīng)為CO:的21倍。據(jù)統(tǒng)計，我國每年從礦井開采中排放甲烷7-9Gm3，約占世界甲烷總排放量的30%，除5%左右集中回收利用外，其余全部排放到大氣中。礦區(qū)地面研石山自燃釋放出大量含50,COQ,CO等有毒有害氣體，嚴重污染大氣環(huán)境并直接損害周圍居民的身體健康。煤研石產(chǎn)出量很大，其排放量約占煤礦煤產(chǎn)量的15%-20%。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國國有煤礦現(xiàn)有研石山1500多座，歷年堆積量達3Gt，占地5000Mhm為滿足社會對潔凈煤的需求，我國原煤入洗比例連年提高。1999年原煤入洗量317Mt，入洗比例30%，其中國有重點煤礦入洗比例達到48%。原煤被入洗的同時，也排放出大量的煤泥水污染土壤植被及河流水系。長距離運煤格局。在我國，由于煤炭生產(chǎn)與消費之間巨大的空間差異，導致“北煤南運，西煤東輸”的長距離運煤格局。運輸中產(chǎn)生的煤塵飛揚，既損失大量的煤炭，3又污染沿線周圍的生態(tài)環(huán)境。 據(jù)統(tǒng)計，1999年全國鐵路運煤量為 649.17Mt，平均運距S[9]SOkm;經(jīng)公路運輸或中轉(zhuǎn)到鐵路的煤炭量達0.6Gt，平均運距80km。若以0.5%的揚塵損失計算，因運輸向大氣中排放的煤塵達600多萬噸，直接經(jīng)濟損失超過6億元人民幣。我國長期以煤炭為主的能源消費結(jié)構(gòu)，不僅形成以酸雨、二氧化硫和煙塵為主要危害的煤煙型大氣污染，也是中國污染物排放量居世界第二的主要原因。統(tǒng)計資料顯示，2001年，全國廢氣中SOZ排放總量19.95Mt，其中工業(yè)來源的排放量16.12Mt,生活來源的排放量3.83Mt;煙塵排放總量11.65Mt，其中工業(yè)煙塵排放量9.53Mt，生活煙塵排放量2.1Mt，酸雨區(qū)面積約占國土面積的 30%。本部份主要分析國內(nèi)外在礦區(qū)方面的研究進展。目前的研究主要分成兩大部分，一部分是純關(guān)注礦區(qū)的植被，土壤，水體等生物圈的研究，一部分是關(guān)注礦區(qū)社會經(jīng)濟的研究，因此，這部分將分別從生態(tài)恢復(fù)和社會經(jīng)濟方面來敘述。煤炭礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)研究狀況1煤炭礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的理論研究煤炭礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的理論可以從恢復(fù)生態(tài)學中找到，恢復(fù)生態(tài)學是一門在1980年代得到有力發(fā)展的現(xiàn)代生態(tài)學分支。它所研究的對象是那些在自然災(zāi)害和人類活動壓力條件下受到破壞的自然生態(tài)景觀的恢復(fù)和得到重建的問題?；謴?fù)生態(tài)學認為恢復(fù)是破壞過程的逆向演替，這一逆向演替可能是沿著破壞時的軌跡復(fù)歸，也可能是沿著一種新路徑去恢復(fù)，可能是自然地進行，也可能是必須借助人工支持和誘導的過渡過程。由于生態(tài)恢復(fù)大多數(shù)情況下是在極端條件下進行的，可能不是一步到位，而需要通過一串目標來實現(xiàn)，所以逆向演替大多數(shù)需要以第二種方式為主，恢復(fù)生態(tài)學方法的主要理論就是說明如何實現(xiàn)這一逆向演替過程。自我設(shè)計與人為設(shè)計理論(Self-designversusdesigntheory)是恢復(fù)生態(tài)學的重要理論[10]。自我設(shè)計理論認為，只要有足夠的時間，隨著時間的進程，退化生態(tài)系統(tǒng)將根據(jù)環(huán)境條件合理的組織自己并會最終改變其組分。而人為設(shè)計理論認為，通過工程方法和植物重建可直接恢復(fù)退化的生態(tài)系統(tǒng)，但恢復(fù)的類型可能是多樣的。生態(tài)恢復(fù)還應(yīng)用了生態(tài)學理論，包括限制因子原理(尋找生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的關(guān)鍵因子)、生態(tài)位原理(合理安排生態(tài)系統(tǒng)中物種極其空間配置)、演替理論、生態(tài)適應(yīng)性理論等。以可持續(xù)發(fā)展為主導思想的理論研究:可持續(xù)發(fā)展理論與實踐早在20世紀70年代初即被“羅馬俱樂部”的代表們研究過，提出‘·以粗放型利用大量消耗自然資源的方式來發(fā)展經(jīng)濟己沒有出路可言[11]。轉(zhuǎn)入資源保護型的生產(chǎn)己成了經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)代要求”;80年代初期，可持續(xù)發(fā)展的理念開始為大多數(shù)學者接受 ;1987年國際環(huán)境與發(fā)展大會發(fā)表的“我們共同的未來”報告，闡明了確?？沙掷m(xù)發(fā)展的主要途徑 [12];1992年里約熱內(nèi)盧環(huán)發(fā)大會正式承認了可持續(xù)發(fā)展理念:在“面向21世紀”的基本文件中倡議各國均應(yīng)制定本國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。大會通過的宣言中與自然資源利用經(jīng)濟有直接關(guān)系的基本原則包括:各國為環(huán)境的跨界污染負經(jīng)濟責任的原則;發(fā)展權(quán)利的實現(xiàn)應(yīng)當既能滿足當代人和后代人發(fā)展的需要，還要滿足環(huán)境保護的需要原則;經(jīng)濟和生態(tài)有機統(tǒng)一和相互關(guān)聯(lián)原則;各國加強全球性合作，以便保存、保護和人類的健康和地球生態(tài)體系的完整性原則;補償生態(tài)損耗的原則和對環(huán)境狀況進行評價的原則[13]。2）礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)研究礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)是一個復(fù)雜的問題，它與生態(tài)、地質(zhì)、土壤、林業(yè)、環(huán)境保護、毒理、美學、地理等多學科有關(guān)。因此，礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)是涉及多學科的技術(shù)問題。目前研究的主要技術(shù)如下。礦區(qū)廢棄地的基質(zhì)改良 :城市污泥在礦區(qū)廢棄地4基質(zhì)改良中的作用，城市污泥是城市污水處理廠在污水處理過程中產(chǎn)生的固體廢物。城市污泥目前的主要處理方法是填埋、焚燒、倒海和土壤改良利用等[14]。在發(fā)達國家城市污泥用于土壤改良已經(jīng)成為普遍，據(jù)美國環(huán)保局有關(guān)數(shù)據(jù)表明，1981年在美國城市污泥在土壤改良中的利用已占城市污泥處理總量的42%，而在此前Ca只占26%。因此，城市污泥在土壤改良中的利用越來越多。在英國、法國、德國等發(fā)達國家，城市污泥在土壤改良中的利用率也在40%--50%左右。我國“八五”期間每天排放的污泥量達1.0*10t，而污水的處理率僅為10%左右。根據(jù)全國環(huán)境保護規(guī)劃，新世紀初全國污水處理率要求[15]達到20%-30%，城市污泥排放量巨大。城市污泥對礦區(qū)廢棄地基質(zhì)改良主作用有以下幾個方面:①改良廢棄地的理化性質(zhì)、增加土壤肥力。由于城市污泥的物理、化學和生物特性，施用城市污泥能夠迅速有效地提高礦區(qū)廢棄地的有機質(zhì)含量并改變其結(jié)構(gòu)性能。城市污泥中的氮、磷、鉀和有機質(zhì)經(jīng)礦化，很易被植物吸收。因而，通過城市污泥來改良礦區(qū)廢棄地，能夠迅速而持久的為恢復(fù)的植物供肥。據(jù)Sort.XandAlcaniz.J研究[16]，施用污泥后，0-30cm和30-60cm土層的全氮量顯著增加，水溶性的有機氮會在60-90cm的土層富集，尤其在干旱季節(jié)，有利于植物從深層吸收氮。同時，還能改良土壤的理化性質(zhì)，從而保證植物的生長，達到防止水土流失和改良土壤的目的。②有利于提高礦區(qū)廢棄地微生物的活性。土壤微生物的活動參與和促進土壤中物質(zhì)循環(huán)，是構(gòu)成土壤肥力的重要因素。通過施用城市污泥，改善土壤環(huán)境為土壤微生物的活動提供了條件[17]。土壤微生物又反過來進一步促進土壤肥力的提高。城市污泥一方面含有大量的有機質(zhì)和礦物養(yǎng)分，有利于促進土壤原有微生物的活動和繁殖;另一方面又因為其本身主要是由微生物群體組成的活性污泥(ig污泥含細菌高達數(shù)萬億個)，從而直接的大大提高了土壤中微生物的數(shù)量微生物促進有機物的分解和氮素的礦化作用和硝化作用，提高養(yǎng)分的有效性。礦區(qū)廢棄地的化學改良:在礦區(qū)廢棄物堆場，由于組成物質(zhì)主要是沙質(zhì)巖土、灰燼等，具有分散易侵蝕的特點，改善其理化性質(zhì)時，常采用化學改良劑[18]。它們是由化工廠的廢棄物形成的復(fù)雜有機礦物化合物，它們不僅能形成預(yù)防表層土壤沖刷、不妨礙植物根系的防護膜，而且能提供足夠的酸性中和劑、氧化劑和一定的營養(yǎng)元素，同時，能防止日灼和水分蒸發(fā)。俄羅斯運用劑量2.5-3.5mJ乳狀膠液，在礦區(qū)廢棄物堆場取得良好的效果，Wilkinsl957年發(fā)現(xiàn)，很多溶液中的重金屬離子毒性由于ca++的存在而趨于緩和，這種作用稱為離了拮抗。也有證據(jù)表明，L+的存在能顯著地降低植物對重金屬的吸收。因此富Ca++的廢棄地中重金屬的毒性較低。當廢棄地含Ca++量較少時,可施用L03或caso、等以減輕重金屬的毒性[19]。在硫鐵礦、銅礦、鉛鋅礦和煤礦等礦區(qū)廢棄地，酸性強。改善這種條件可以施用石灰作改良劑。硫磺、石膏等常用于改善堿性礦區(qū)廢棄地。由于礦區(qū)廢棄的土壤營養(yǎng)缺乏，結(jié)構(gòu)不良N,P,K等大量元素缺乏常成為植物生長的限制因子。因此，經(jīng)常性的施用N,P,K等肥料來補充土壤肥力是礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的重要措施。礦區(qū)廢棄地的生物改良:生物改良是利用對極端生境條件具有耐性的固氮植物、綠肥作物、固氮微生物、菌根真菌改善礦區(qū)廢棄地的理化性質(zhì)。利用生物固氮，是化肥和有機肥的很好替代。在毒性較低的廢棄地，生物固氮具有巨大的潛力。為改良礦區(qū)廢棄地而廣泛種植的植物有愷木、槐樹、相思、紅三葉草等。澳大利亞通過對草場草類改善研究，利用草場豆科植物，固定礦區(qū)廢棄物堆場，可控制風和水蝕，改善土壤物理、化學和微生物性質(zhì)網(wǎng)。俄羅斯在生態(tài)恢復(fù)實踐中，已經(jīng)應(yīng)用了微生物肥料、菌根接種技術(shù)，成功地應(yīng)用了磷鉀菌肥及復(fù)合肥技術(shù)，此外，在造林中還運用了菌根接種技術(shù)。5美國學者Flogger等研究了VA菌根真菌與植物演替、多樣性的關(guān)系。用AV菌根真菌接種后，恢復(fù)的植被生長量增加。印度學者Johan用多聚丙烯酞胺根瘤菌(PEQ)包裹幾個豆科植物種子，進行撒播，在露天開采石灰礦上表現(xiàn)出高的成活率和生物量，都要比未接種的高。而且自行繁殖，在沒有其它豆科植物入侵，生境也得到改善?？梢姡枚嗑郾┨犯鼍N子，是一種適宜的接種技術(shù)。澳大利亞的菌根技術(shù)研究中，把篩選品種的研究提高到分子水平。礦區(qū)廢棄地建立穩(wěn)定地表、控制侵蝕的研究在澳大利亞這項研究成為礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的首要工作。許多研究者注重廢棄地堆場適宜坡度的研究，同時還研究了坡形、坡度的變化與控制侵蝕的關(guān)系。研究表明坡剖面以為宜?？刂魄治g的研究工作，主要集中在控制侵蝕覆蓋材料的種類的選擇和控制方法等方面。在美國，T.J.Toy,G.R.Foster和.G.Regard教授在礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)過程中，對“通用水土流失方程(LISLE)”進行了修正(RUSLE)o“通過修正的通用水土流失方程”來預(yù)測水土流失量，指導實施合理的水土保持措施6礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)樹種選擇的研究樹種選擇一直是各國重視的問題。俄羅斯在這方面做了廣泛而深入的研究。他們在選擇樹種時，除考慮地帶性規(guī)律外，還堅持以下原則:耐寒性、抗旱性、耐貧瘩、生長快和一定的土壤改良作用。所選的植物種類應(yīng)具有抗污染、速生、良好發(fā)育、水土保持、衛(wèi)生保健、綠化及經(jīng)濟功能等生物生態(tài)系統(tǒng)特性。大量的資料表明，固氮樹種能適應(yīng)嚴酷的立地條件，特別是刺槐等豆科植物。因而，它們常作為先鋒樹種。英國在礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)中認為，應(yīng)該選擇耐貧瘩的豆科植物，并注重喬、灌、草等的合理配置，既有利于控制水土流失，也有利于植物對土壤的改良。 J.E.G.Good 等[20]。在英國，對生長在營養(yǎng)缺乏的采礦廢棄地和其它廢棄地上的樺木和柳樹進行了優(yōu)良無性系選擇。 選擇的優(yōu)良無性系，在露采煤礦廢棄地種植，其成活率明顯高于其它植物。在土壤特別貧瘩，條件惡劣的地方表現(xiàn)效果更為明顯。在土壤肥沃，排灌良好的土壤上，優(yōu)勢不很明顯。Shelburne教授研究挪威云杉時，發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果。研究表明在較好的立地條件下，一般的樺木特別是柳樹比經(jīng)過選育的無性系生長得更好或者生長沒有差異。Goodman(1969),Chapin(1983),Clark(1983) 研究表明，在一般條件下，低營養(yǎng)狀態(tài)下選育的生態(tài)型植物比高營養(yǎng)條件下選育的生態(tài)型植物生長慢得多。在低營養(yǎng)狀態(tài)下選擇的生態(tài)型無性系雖然生長慢，但需肥少，在劣質(zhì)條件下成活率高，能長期生長。研究還表明選育的無性系樹冠的高、寬比率低，冠幅大，枯枝落葉多，有助于土壤有機物的積累和營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)?；謴?fù)方案的實施通過前文的分析，鶴崗礦區(qū)適合采取強化治理的模式對生態(tài)進行恢復(fù)。由于這種模式重視對生態(tài)的投入，因此，接下來對方案進行具體細化時應(yīng)該重點從生態(tài)恢復(fù)的角度出發(fā)。結(jié)合礦區(qū)三大系統(tǒng)，生態(tài)恢復(fù)方案應(yīng)該兼顧三大系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。 使鶴崗地區(qū)的生態(tài)、資源、社會以及政府監(jiān)督形成合力，促進區(qū)域的持續(xù)發(fā)展。方案的設(shè)計遵循以下步驟 :7.1生態(tài)環(huán)境治理方面:生態(tài)恢復(fù)首要的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的技術(shù)手段，結(jié)合鶴崗地區(qū)的氣候和土壤條件，在廢棄地上可以考慮采取種植耐寒的植物來改變土壤結(jié)構(gòu)，使破壞的土地的得到修復(fù)。在生物技術(shù)方面，可以采取普遍種植植物的措施。首先，可以將城市生活垃圾帶來的淤泥或者是污染河流的河底淤泥對廢棄土地進行填埋，同時，在生態(tài)恢復(fù)早期必須選擇固氮的植物，可以是豆科的，也可以是非豆科的。這樣實現(xiàn)了土壤的基質(zhì)的改良，為6后續(xù)的綠化種植提供土壤肥力 ;還可以同時實現(xiàn)提高綠化率的作用。結(jié)合鶴崗的地理位置特點和生態(tài)恢復(fù)投資成本，具體可以選擇以下兩種植物恢復(fù)植被 :小冠花:小冠花是一種抗旱、耐寒、耐鹽的豆科多年生牧草，根系發(fā)達，對改良鹽土物理性質(zhì)具有重要的意義。 每年可割3-4次，畝產(chǎn)鮮草4000-5000kg,莖葉柔嫩，營養(yǎng)豐富，可青貯、加工成草粉、曬制成千草捆。在盛花期測定含粗蛋白質(zhì) 23.2%，粗脂肪1.92%、粗纖維30.20%、無氮浸出物33.06%、粗灰分8.64%0披堿草:披堿草為禾本科。披堿草屬多年生草本植物，抗旱、耐寒、耐鹽堿、抗風沙，在微堿性或堿性土壤上生長，耐風吹沙打。畝產(chǎn)鮮草650-1000kg，各種家畜都能食用，莖葉干物質(zhì)中粗蛋白質(zhì)含量8.51%，粗脂肪3.0%，粗纖維45.10%，無氮浸出物r0%，粗灰分6.0%0以上兩種植物可以在土壤恢復(fù)時起到固定土壤肥力的作用，同時，植物本身還可以作為家畜飼料，兩種植物的大面積栽種，既起到改善土壤營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的作用，又可以在礦區(qū)發(fā)展飼料加工產(chǎn)業(yè)。此外，鶴崗地區(qū)應(yīng)重視屋頂綠化，結(jié)合小冠花、披堿草的種植，還可以有效吸附、凈化大氣中的飄塵和降塵，降低大氣中的粉塵危害。同時，應(yīng)該及時處理煤炭開采形成的煤研石仁下文將具體分析)，并在煤炭開采和加工的場所安裝粉塵回收設(shè)備。同時推行多元綜合治理的土地復(fù)墾模式是解決鶴崗礦區(qū)塌陷土地復(fù)墾問題的一種思路。具體設(shè)想是，以1997年國家明確規(guī)定復(fù)墾資金列入生產(chǎn)成本或建設(shè)項目總投資為界，將礦區(qū)塌陷土地劃分為歷史塌陷和新增塌陷兩類，對于歷史塌陷土地，應(yīng)由國家籌資或在國家復(fù)墾土地使用優(yōu)惠政策下由社會力量仁包括礦山企業(yè))出資進行土地復(fù)墾。新增塌陷土地由企業(yè)復(fù)墾，力爭做到破壞一畝，復(fù)墾一畝。對新塌陷地應(yīng)打破單一征地的舊模式，若經(jīng)過復(fù)墾，土地生產(chǎn)力(或收益)能達到原有土地效用的一律不征用，企業(yè)支付復(fù)墾及地力補償費，仍由農(nóng)民復(fù)墾使用。對于有些塌陷土地也可采用多方協(xié)同復(fù)墾，股份經(jīng)營土地的混合模式。礦區(qū)塌陷土地在復(fù)墾技術(shù)上應(yīng)根據(jù)塌陷地狀況，使用綜合整治的復(fù)墾方式。以期提高礦區(qū)的土地復(fù)墾率。7.2煤炭生產(chǎn)方面大力推廣應(yīng)用清潔開采和潔凈煤技術(shù):通過制定一系列強有力的政策法規(guī)，并加大資金投入，加快清潔開采和潔凈煤技術(shù)的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用。潔凈煤技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化是今后煤炭加工利用的重中之重，也是從根本上解決煤炭污染的重要途徑，這不僅有利于環(huán)境狀況的根本改善，而目‘也是煤炭工業(yè)健康發(fā)展的必然選擇。首先是關(guān)閉生產(chǎn)工藝落后，安全性差，資源浪費大的小煤礦以及加快淘汰耗能高，污染重的舊式加工工藝。加大污染物的處理力度，力爭實現(xiàn)典型區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)指標效果，使三廢的處理率能達到90%以上。其次是降低對煤炭開采的投入，減少煤炭的開采量，而對提高采掘業(yè)的技術(shù)水平進行投入，減少事故，減少資源浪費，提高回采率，延長資源的可能利用時間，使原有的40-50年延長到60年、80年，另一個方面:突出調(diào)整煤炭工業(yè)結(jié)構(gòu)，適當調(diào)整煤炭生產(chǎn)，進一步提高煤炭就地洗選、轉(zhuǎn)化的比重，發(fā)展煤炭精深加工，由單純的采煤、賣煤變?yōu)榘l(fā)展煤轉(zhuǎn)電，發(fā)展煤轉(zhuǎn)焦，發(fā)展煤轉(zhuǎn)氣，發(fā)展煤化工，靠煤炭的精深加工來提高它的附加值，給企業(yè)帶來的可觀的經(jīng)濟效益是不可忽視的。結(jié)論生態(tài)恢復(fù)是減少人類活動對生態(tài)環(huán)境破壞的一個重要手段和途徑，通過人為的干預(yù)，可以促進自然生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和良性循環(huán)發(fā)展，這也符合可持續(xù)發(fā)展的思想。煤炭開采這個行業(yè)的特殊性決定了煤炭礦區(qū)的生態(tài)必然會在一定程度上遭到破壞。 本文則是7針對這種生態(tài)破壞，分析了實現(xiàn)煤炭礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的途徑和手段，使這種破壞帶來的生態(tài)損失降到最小，甚至實現(xiàn)零破壞。結(jié)合鶴崗地區(qū)的實際情況，本文得出了以下結(jié)論 :一、國內(nèi)外的大量專家學者對礦區(qū)的自然生態(tài)圈的恢復(fù)研究已經(jīng)取得了一定的成果。然而這種研究成果由于沒有考慮人類活動的影響，因此實現(xiàn)的生態(tài)恢復(fù)是短暫的甚至有可能倒退。而對礦區(qū)的社會經(jīng)濟研究卻不涉及生態(tài)恢復(fù)。因此，二者沒有實現(xiàn)有機