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承德铁尾矿库生态恢复现状及对策建议
— 李洁 徐兆翮 彭艳芳 张婷
来源:承德市科协日期:2018-03-13 10:22:54

党的十九大报告指出,人与自然是生命共同体,人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然。要建设的现代化是人与自然和谐共生的现代化,既要创造更多物质财富和精神财富以满足人民日益增长的美好生活需要,也要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要。承德市作为“京津水源涵养功能区”,承担着为京津涵养水源、防风固沙的重要任务,生态文明建设尤为重要。

承德是一座资源型城市,丰富的矿产资源为承德的经济发展做出了积极的贡献,有力的支撑了承德经济和社会发展,但也形成了大量的尾矿堆积,造成土层破坏,土壤团粒结构丧失,无法持水保肥;氮、磷、钾等营养元素不均衡;pH值超高或超低,限制了植物多样性;动物和微生物种类数量严重缺失,生态环境受到严重破坏等问题。因此,治理恢复尾矿区的生态环境迫在眉睫。

通过本次调查,针对承德市铁尾矿存在问题,提出铁尾矿生态恢复的建议和对策,为承德市生态文明建设快速发展提供服务。

一、承德铁尾矿库现状

据调查,截止2016年底,承德市共有尾矿库871座,累计存积量约25亿吨。约占全国的1/17,全省的1/4,尾矿库存积量非常大。 

(一)承德铁尾矿库的特点

1、存积量大

在承德尾矿库25亿存积量中,铁尾矿库存积量达23.36亿吨,占承德尾矿库存积总量的93.44%。承德铁尾矿库包括钒钛磁铁矿尾矿和鞍山市磁铁矿尾矿两类,其中钒钛磁铁矿尾矿存积量为18.84亿吨,鞍山市铁磁矿尾矿存积量为4.52亿吨。

2、质量较优,适合多极开发和利用

在调查的38座尾矿库中,有28座位铁尾矿库。对铁尾矿库化学成分进行分析(表1),钒钛磁铁矿尾矿属于低硅高钙尾矿,富含铁、磷、钛、钴、钪、镓等多种金属元素,除可再提取回收利用外,废弃尾砂可用于生产路面渗水砖、透水砖、空心蒸养砌块、蒸压灰砂砖、高强结构件、干混砂浆、建筑骨料等;而鞍山市磁铁矿尾矿属中硅低钙尾矿,可部分回收铁,废弃尾砂可用制备加气混凝土砌块、低碳板材、微晶板材、微晶耐磨材料等中高端建材产品、新材料和传统建材产品。化学成分分析结果显示,某些铁尾矿还可以做土壤改良剂和微肥、磁性肥等。可见,承德铁尾矿用途多,开发前景广。

表1. 承德市铁尾矿化学成分化验结果(化学成分%)

序号

样品单位

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

LOSS

1

宽城德华

77.14

10.45

1.8

3.25

2.33

1.22

2

双滦钛邦

72.72

9.99

2.36

1.95

1.17

5.63

3

平泉润丰一选

66.12

9.53

2.31

6.17

4.89

5.93

4

双桥申达物贸

63.91

7.99

11.09

4.87

4.12

3.56

5

兴隆香远

59.5

12.63

10.63

3.89

4.89

3.62

6

双桥大卧铺

59.07

5.92

13.35

5.24

7.46

2.71

7

平泉金茂

58.31

11.98

9.47

6.17

4.89

4.18

8

丰宁宏达

58.18

7.07

17.97

8.47

2.08

1.44

9

承德鑫亚

57.3

4.92

18.48

9.74

5.83

1.06

10

隆化顺昌

51.54

12.59

16.17

7.14

6.99

2.11

11

丰宁三赢

50.69

6.45

10.16

15.9

11.89

1.08

12

隆化三和

48.49

13.52

13.86

9.74

6.76

2.59

13

滦平建龙

46.06

7.68

9.24

19.47

12.36

1.15

14

平泉阔达一选

44.08

4.3

7.39

23.98

13.98

1.22

15

隆化运鹏

44.08

14.44

21.25

9.74

4.89

1.53

16

隆化众城

43.55

7.68

17.09

15.9

11.89

1.43

17

承德宝华

43.19

8.6

16.17

16.23

11.89

2.15

18

滦平磁源

42.76

7.37

15.66

18.17

12.83

0.86

19

营子铜兴

42.76

5.22

4.53

15.58

19.13

8.36

20

双滦建龙

42.31

12.91

20.33

11.36

7.46

2.85

21

隆华新村

41.92

7.99

13.86

19.47

12.13

1.03

22

滦平宝通

40.99

9.81

15.25

17.52

10.15

2.19

23

承德恒广

40.99

14.44

19.4

12.66

6.29

2.43

24

丰宁利满

40.11

12.29

16.17

15.25

8.86

2.85

25

承德双龙

39.23

9.35

14.78

14.93

17.95

1.95

26

天宝

38.51

10.9

14.34

14.58

12.73

1.82

27

双滦新新

36.58

17.82

23.1

7.17

8.37

4.35

28

围场铁源

34.82

13.52

23.1

12.56

8.47

5.08

(二)承德在尾矿综合利用方面的探索和实践

2011年2月,我市被工信部批准为全国12个工业固体废物(尾矿)综合利用基地建设试点地区之一2016年9月,承德被工信部确定为全国工业资源综合利用示范基地。全市实施尾矿制备新型建材和其他新材料项目百余项,总投资115.8亿元,年消纳尾矿2100万吨。

(三)铁尾矿库的生态恢复情况

承德市政府及主管部门将铁尾矿库生态恢复作为一项系统工程,积极推进铁尾矿库的生态恢复。目前,铁尾矿库基本都采取了生态恢复的措施。但是,生态恢复效果参差不齐,有的效果不明显,甚至后期出现反弹现象。

二、承德铁尾矿生态恢复存在的问题

1、认识不到位,矿企和矿区群众积极性不高

尽管政府部门关于铁尾矿库的安全问题日益重视,但多数矿企没有长远规划,以应付上级管理部门检查而进行尾矿库绿化。而矿区群众由于不能从尾矿库的利用中获得收益,对恢复尾矿库生态没有主观能动性。

2、铁尾矿库生态植被恢复技术水平不高

承德生态恢复措施基本限于引进技术的复制,尚未根据整个尾矿库的具体条件和按照生态学、生态经济学原理,以植被的重建和土壤的恢复为核心,真正因地制宜地进行生态恢复。致使生态环境改善不明显,尤其后期效果出现退化和不稳定现象。

3、铁尾矿库生态植被恢复基础研究不足

对铁尾矿生态系统缺乏长期系统的定位观测和研究,缺乏植被恢复及演替定量研究,缺乏群落组成及动态变化规律的基础性研究,由于基础研究不足,致使铁尾矿库植被生态多样性恢复,仅限于一些应用技术的沿袭应用。

4、生态植被恢复目标不科学、不合理

铁尾矿库在人工植被恢复过程中,采用不恰当的生态恢复目标,主要以短期披绿代替生态系统,而忽视功能和结构的完善,最终导致生态恢复失败。

5、现有复垦方式成本太高

政府推动的复垦,复垦区费用主要包括前期工作费、工程施工费、设备购置费、竣工验收费、业主管理费、不可预见费等费用,费用太高,单靠政府下发资金难以完成。

三、承德铁尾矿库生态恢复的对策建议

尾矿库在没有人工措施情况下植被恢复的过程是非常缓慢的,尾矿坝的垂直海拔相对较高,对于周边居民和环境具有较大潜在威胁,选择何种快速高效的恢复措施是面临的首要问题。目前,主要以覆盖客土和覆盖生态植被为主。

通过对承德铁尾矿库现状的调研情况进行分析,为解决相关难题并提高生态恢复治理的效果,提出以下建议:

第一,根据国家生态建设部署和承德区域特点,政府部门应该做好生态建设规划,制定相关管理制度,并进行广泛宣传,让保护环境,建设生态文明城市观念深入人心,形成自觉意识。牢固树立社会主义生态文明观,践行绿水青山就是金山银山的理念,加大生态系统保护力度,健全完善生态环境保护监管制度体系,实施尾矿库生态系统保护和修复工程,持续提升生态环境质量,满足人民日益增长的优美生态环境需要。

第二,组织科研技术人员评估矿区生态治理的长期效果,开展面向矿企的生态恢复宣传培训工作,提高矿企及周边农民的生态意识和生态治理技术水平。

第三,建立承德铁尾矿基础资料数据库。

对于生态恢复,影响植物定居成败的主要限制因素有土壤物理结构、持水保肥能力;有机质含量;重金属毒性;极端值(强酸或强碱性);干旱或盐分过高引起的生理干旱;表层不稳定性和表层温差变化等。从长远考虑,对所有尾矿库的土壤的物理条件、pH值、有机质、N、P、K及微量营养元素、重金属离子浓度等进行检测和研究,建立尾矿库生态恢复基础数据库;明确不同铁尾矿库生态恢复的制约因素,为其生态恢复和土壤基质改良提供依据。

第四,开展铁尾矿库微生物分析、分离研究,寻找适应铁尾矿库生存的有益微生物,研究开发铁尾矿库专用微生物菌肥,以微生物加快的尾矿分解,便于植物利用,为尾矿库生态恢复提供先决条件。

土壤生物肥力是土壤的重要特征,土壤生物肥力水平的高低是进行土壤恢复的关键因素之一,也是评价矿山废弃地生态恢复和治理成功的重要指标。土壤生物,尤其是土壤微生物对土壤基质的改良和土壤物质循环具有重要作用,直接影响着土壤肥力的变化。所以,对尾矿库地表土壤微生物进行研究,寻找适用于铁尾矿库生存、具有分解尾矿作用的的微生物是尽快恢复土壤生物肥力的前提,是尾矿库植被恢复的捷径。

第五,加强尾矿库适生经济植物栽培技术研究和推广,以经济收益调动矿企和周边农民的主动性和积极性,加快尾矿库生态恢复。

目前,铁尾矿库生态恢复多以植物能生长为目标,对于植物的经济价值考虑不足。因此,寻找尾矿库适生经济植物十分必要。开展铁矿土壤修复和植被恢复中乡土植物配置、土壤与植物对位研究及长期的植被动态研究,釆用不同拟自然物种配置方式进行试验,不仅有效提高植被覆盖率,而且显着提高尾矿库土壤养分,增加恢复植被的生物多样性。目前,河北民族师范学院正在周台子尾矿库进行沙棘和油用牡丹等多种经济树种的栽培试验,承德市农林科学研究院等在铁尾矿上试验种植耐干旱贫瘠的新品种菊芋、桃树等种植研究。这些技术成果的应用,将对经济植物在承德铁尾矿库生态恢复中的应用具有推动作用。

第六,建立尾矿库生态恢复种子库。

研究显示,在仅覆盖客土的植被中,植被生物多样性和生产力显着低于覆盖客土加生态植被后的样地植被。因此,建立种子库十分必要。人工引入种子库特别是固氮物种的引入,可以有效的提高土壤氮含量,促进其他物种的定居。但是人为添加种子应该以本地种子为最佳,未经试验盲目引进外来物种可能导致引种失败或是外来种的蔓延,成为害草。

第七,采取多种技术综合开展尾矿库生态恢复,比如多种微生物、多种植物搭配,形成人工生物多样性,促进群落之间配合、演替;研究表明,在采石场废弃地菌根植入后,能够促进植物对养分吸收,同时还可以增强植物抗逆性。因此,运用现代生物技术,采取抚育措施,综合运用种子喷播法、客土喷播法、植生吹附工法、钢筋水泥框格法、植生卷铺盖法、纤维绿化法、厚层基材喷射绿化法、生态多孔混凝土绿化法、植被混凝土法和PMS基材喷附技术等多种植被恢复技术,加快尾矿库生态恢复。

第八,建立由行政管理、大学和科研院所及企业组成的尾矿库生态恢复联合体,构建政府为主导、企业为主体、科研机构为技术核心生态恢复体系。

第九,建立公众监督机制,让社会组织和公众共同参与监督尾矿库生态治理,坚决制止和惩处破坏生态环境行为,加大奖惩力度,确保生态恢复工作落到实处。

第十,采取政府财政预算、企业、市场融资等多元化投融资,给予经费支持,确保尾矿库生态恢复工作的正常进行。

生态文明建设功在当代、利在千秋。承德铁尾矿库生态恢复任务艰巨,我们必须牢固树立社会主义生态文明观,积极推动人与自然和谐发展新格局,为建设新时代“生态强市、魅力承德”作出我们的贡献。(作者单位:承德市植物、植物生理学会)

(李洁系河北民族师范学院教授、徐兆翮系河北民族师范学院讲师、彭艳芳系河北民族师范学院副教授、张婷系河北师范大学研究生)