矿山酸性废石堆的生态修复

在矿产资源开采过程中，不可避免地会产生大量的酸性废石。这些酸性废石一般呈酸性，且具有较强的腐蚀性，容易对地表植物造成伤害。而地表植物是地球上最大的生态系统之一，具有吸收、固定、转化和释放污染物的功能。因此，对废石堆场进行生态修复是治理矿区环境污染的重要措施。

一、堆体稳定性评价

1.对废石堆体进行稳定性评价。在确定废石堆体稳定性时，应首先进行现场调查，分析堆场的地形地貌、地质构造、岩石性质和水文地质条件等。然后根据堆积物所处的位置，确定废石堆体的稳定性。以堆积物是否受雨水浸泡、冲刷和侵蚀为标准，将其分为稳定、基本稳定、不稳定3种类型。

2.确定废石堆体的破坏类型。根据堆场中废石的分布状况和实际情况，可以将废石堆体分为孤立块、块体和块组3种类型。孤立块指单个或多个石块或石片的集合，其形状不规则，多呈不规则多边形。其稳定性主要取决于其颗粒间的胶结物质的强度，颗粒间胶结物质的强度越高，则堆积物堆高越稳定。块体指多个石块或石片通过一定连接方式形成一个整体的石块集合体，其稳定性主要取决于石料自身强度、连接方式及石料之间的密实度。采用灰色关联分析法计算废石堆体稳定性评价指标体系中各指标与废石平均含水量之间的关联度，通过关联度大小确定废石最不稳定区域，从而确定最不稳定区域内的废石堆场所处位置。在具体应用时，可通过建立不同层次的评价指标体系进行分级评价，并采用综合评判方法进行整体稳定性评价，从而确定废石堆体中最不稳定区域位置及大小。

1. 确定评价指标

废石堆体稳定性评价指标体系一般由4个层次组成：目标层，即废石堆体稳定性的评价标准；准则层，即影响废石堆体稳定性的各因素；指标层，即对各影响因素进行量化。

废石堆体稳定性评价指标体系主要包括3个层次：目标层，主要指影响废石堆体稳定性的主要因素，包括废石堆体本身的稳定性、地形地貌条件、水文地质条件、地形坡度等；准则层，即评价标准。按照一定的原则和标准，对各影响因素进行量化。原则上，目标层中的指标体系应尽量采用定量指标，使评价结果更加科学、准确；准则层中的指标体系应尽量采用定性指标，便于评价结果的不确定性。因此，在选择废石堆体稳定性评价指标时，可根据具体情况进行适当调整。

影响废石堆体稳定性的因素很多，并且相互之间存在着复杂的关系，难以确定每个因素对其稳定状态的影响程度。在建立评价指标体系时可根据实际情况将影响废石堆体稳定性的主要因素进行筛选、归纳和综合分析后确定，从而建立废石堆体稳定性评价指标体系。另外在考虑各影响因素对废石堆体稳定状态影响程度时应注意以下问题：

1. 灰色关联分析法

灰色关联分析法是通过对原始数据进行无量纲化处理，得到各指标的无量纲化数据，并求出各指标与废石平均含水量之间的关联度，根据关联度大小确定最不稳定区域。首先，将影响废石稳定性的主要因素（包括废石体积、堆积高度、堆密度、堆体孔隙率等）进行无量纲化处理；其次，以最不稳定区域内废石体积、堆高度作为参考序列，以各指标与废石平均含水量作为比较序列，建立灰色关联模型；最后，计算灰色关联度的值，进行排序。根据分析结果可确定废石最不稳定区域范围及大小。

二、生态修复的措施选择

生态修复可分为物理修复、化学修复和生物修复三种类型。物理修复是指通过各种物理手段去除废石中的有害成分，以满足废石堆场生态恢复的要求；化学修复是指通过添加重金属稳定剂或其他化学物质，改变废石中重金属的化学性质，使其重新达到环境允许的范围；生物修复是指通过种植植物、动物、微生物等来改善土壤生态环境，增加土壤有机质，提高土壤质量，恢复被破坏的生态系统。

生物修复可分为植被重建和植被覆盖。植被重建是指在废石堆场上种植具有一定生长能力且能够吸收和富集污染物的植物，使其在短时间内形成生态系统；植被覆盖是指在废石堆场上种植植被，利用植物根系形成土壤保护层，减少地表径流、防止水土流失。

目前，国内外常用的生物修复方法有植物修复法、客土改良法等。其中植物修复法是最为常用的生态修复方法，该方法不需要额外投入成本和场地条件，适用于所有类型的废石堆场。具体来讲，植物修复法主要包括原位治理、原位覆盖和异位覆盖三种方法。

（1）原位治理。即通过在废石堆场上种植特定植物（如蕨类、草本植物和木本植物等）来降低废石中的污染物浓度。该方法是目前较为经济实用的废石生态修复方法。

即通过在废石堆场上设置固定层来减少废石表面与大气的接触面积，从而降低废石中污染物浓度，达到修复目的。

即在废石堆场上种植具有一定生长能力且能够吸收和富集污染物的植物（如草类、蕨类、藤类等），使其在短时间内形成生态系统，并与土壤形成一个稳定的平衡体系。该方法可以作为废石堆场生态修复的首选措施。

三、生态修复后的效果

1、根据堆场的实际情况，在选择合适的植物种类时，应尽量选择能够吸收和固定废石中有害物质的植物，如：马尾松、油松、侧柏、栎树等。

2、为避免因雨水冲刷造成废石堆周围水土流失，可以在废石堆周边种植紫穗槐或白蜡等低矮灌木，并在废石堆场上种植毛叶桃金娘、花叶芦竹、羊蹄甲等植物，既能美化环境，又能净化空气。

3、废石堆周围种植紫穗槐和白蜡等灌木，其根系发达，根系深可达15~30 cm，可以固定和吸附土壤中的有害物质；同时，灌木具有耐旱能力强的特点，即使在干旱季节也能进行正常生长。

4、废石堆周围种植毛叶桃金娘和花叶芦竹等耐旱植物时，还可以起到一定的遮荫作用。

5、由于废石堆周围土壤酸性强，需要添加石灰等碱性物质来中和酸性废石的酸性。

6、由于废石堆周围土壤中含有大量的重金属元素（如 Cd、 Cu等）和可降解有机物（如 Zn、 Pb等），对周围土壤环境会产生一定的污染。因此在选择植物时应优先选择重金属含量低的植物种类。