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矿区国土空间生态保护修复管控机制探索
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2022-04-19 10:45     来源:中国国土资源经济     浏览次数:

矿区国土空间生态保护修复管控机制探索

 

 读

 

矿区生态问题具有长期强胁迫性、难恢复性、社会经济与自然关系的复杂性。文章论述了矿区国土空间生态修复内涵,分析了矿区生态问题类型及其影响特征,提出了矿区生态问题的修复措施,研究了矿区国土空间类型划分及其生态管控与修复要求。基于此,提出建立矿区国土空间生态保护修复规划体系和国土空间生态管控修复机制等建议和实施路径。

 

 

 

引言

 

根据国务院第三次全国国土调查领导小组办公室、自然资源部、国家统计局发布的《第三次全国国土调查主要数据公报》,我国采矿用地面积达244.24万公顷(3663.66万亩),占城镇村及工矿用地总面积的6.92%。据统计,在中央财政支撑下,2000—2015年共实施矿山地质环境治理项目1983个,其中包括38个资源枯竭城市矿山地质环境治理工程,投入68.3亿元;44个矿山地质环境治理示范工程,投入60.33亿元。截至2016年底,我国共恢复治理81万公顷的矿山损毁土地,治理率为26.7%,尚有222万公顷的矿山损毁土地未得到治理。十八大以来,我国对矿山地质环境治理与矿山生态修复更加重视。2016年,在“山水林田湖草是一个生命共同体”的重要理念引导下,财政部、国土资源部、环境保护部发布了《关于推进山水林田湖草生态保护修复工作的通知》,将历史遗留的矿山生态修复项目纳入山水林田湖草生态保护修复工程试点,统筹开展。2019年,按照《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》(国发〔2018〕22号)要求,自然资源部办公厅、生态环境部办公厅印发了《关于加快推进露天矿山综合整治工作实施意见的函》(自然资办函〔2019〕819号),部署推进露天矿山综合整治工程。2019年,国家发展和改革委员会、自然资源部联合发布实施的《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021—2035年)》将矿山生态修复作为其重要内容之一。由于矿山生态问题具有长期强胁迫性、难恢复性、社会经济与自然关系的复杂性等特点,已有的矿区生态问题修复治理进展缓慢,新的矿区生态问题还在不断产生。为了改变矿区生态保护修复的被动局面,加快矿区生态转型发展,应当尽快按照统筹国土空间规划与生态保护修复的要求,探索建立矿区生态保护修复的国土空间管控机制,督促有关责任人对矿山建设、开采、闭坑等不同的生产阶段和不同场地、不同地表地下空间的矿区生态进行切实保护,对所造成的生态损毁及时进行修复。

 

01

矿区国土空间

生态保护修复的内涵

 

1.1 国土空间生态保护修复内涵

国土空间生态保护修复主要是针对国土空间自然资源破坏、地质灾害频发、土地损毁、环境污染、生态系统服务功能退化等问题,按照“山水林田湖草沙是一个生命共同体”的理念和“保护优先,一体化治理”的原则,统筹安排山上、山下,地上、地下,陆地、水域,上下游、左右岸的保护修复工作。总体来说,国土空间生态保护修复具有“多层级、多尺度、全要素”特征(图1)。

 

1 国土空间生态保护修复特征示意图

多层级特征。国土空间生态修复是一个由低级向高级、更高级不断发展的漫长进程,可划分为一级、二级、三级等不同的层级目标。

多尺度特征。国土空间生态修复的对象可分为:全国尺度、省域尺度、市域尺度、县域尺度,以及重点生态区域尺度、核心生态廊道尺度、重要场地尺度(如乡村、矿区、采伐迹地等)、关键节点尺度等不同的空间尺度。不同空间尺度保护修复的内容和要求是不同的。大尺度空间生态保护修复应当遵循景观生态学原理,着重构建最优生态网络结构,促进生物多样性保护。小尺度空间生态保护修复应当遵循生态系统规律,着重生态基质、物种、群落的保护修复。

全要素综合性。国土空间生态修复是按照“山水林田湖草沙是一个生命共同体”的理念,统筹考虑山体、水体、森林、田园、湖泊、湿地、草原、荒漠、沙漠等所有生态系统要素,对地上、地下、陆地、水域、上下游、左右岸综合施策,一体化保护修复。

1.2 矿区国土空间生态保护修复内涵

矿区国土空间生态保护修复是对矿区这一空间尺度的生态保护修复,虽然范围较小,但问题更集中。矿区生态修复以场地尺度生态重建为主,在一定的空间范围内对山水林田湖草沙这一生命共同体进行一体化、全要素的生态保护修复。矿区生态修复主要包括地质灾害防治、环境污染治理、土地复垦、生态系统功能恢复等。

根据白中科等人1999年提出的矿区生态系统退化、恢复与重建机理的逻辑框架图等相关理论,矿区生态系统的演变存在逆向演替和正向演替两种形式。因此,矿区需根据土地系统状态压力情况、生态大系统响应难度的区别化、矿区生态安全的主要限制因素差异化、安全阈值各异化、矿区生态风险预警,以及国土空间生态修复的关键技术[3]等展开不同层级的特殊化研究。

一方面,矿区国土空间生态修复需要依据不同开采时期的技术特点及自然环境等因素,制定矿区生态修复方案,做到因时、因地制宜,进行科学修复。另一方面,矿区生态修复的核心是综合考虑社会、经济、自然、可持续发展等因素,对矿区生态系统和社会系统进行一体化修复,建立矿区人与自然的和谐关系,通过良好的矿区生态环境带动区域内经济、健康和生态的可持续发展。

1.3 矿区国土空间生态保护修复与国土空间生态保护修复的关系

矿区国土空间生态保护修复是国土空间生态保护修复体系中的一项重要专项工作,是全要素国土空间生态保护修复的组成部分。矿区国土空间生态保护修复需要协同治理、综合管制,在景观塑造、人文塑造和可持续发展等愿景下,通过“社会-经济-自然”三方趋同效应,实现矿区国土空间生态保护修复的目标。

从研究对象的尺度来讲,矿区国土空间生态保护修复着眼于矿区这一小范畴,属于小尺度,国土空间生态保护修复则基于国土空间全要素进行的全域修复,属于大尺度。矿区国土空间生态保护修复研究聚焦矿区范围内全区、全要素、多层级之间的区别联系及作用机理;国土空间保护修复研究以国土空间与土地等衍生产物为对象,依托系统分析等技术手段,综合探索国土空间各类生态要素一体化保护整治的路径。因此,一方面,矿区国土空间生态保护修复是国土空间生态保护修复的组成部分;另一方面,矿区国土空间生态保护修复为国土空间生态保护修复提供了针对矿区生态问题的专业化治理路径。

 

02

矿区国土空间生态问题

类型及其修复措施

 

2.1 矿区生态问题类型及其影响特征

矿区生态问题可分为地质环境破坏、土地损毁、植被破坏、环境污染(包括水土污染、重金属污染、大气污染)等。矿山建设和生产会破坏地质环境与土地资源,产生弃土、弃渣、弃液,污染水土环境,从而改变土质和水质,损毁动植物和动物栖息地,降低地表植被的覆盖度、土壤抗蚀性,加剧水土流失和土地沙化等,最终损毁矿区生态功能,甚至引发生态灾难(图2)。

 

2 矿区国土空间生态问题及其影响关系示意图

地质环境破坏及其生态影响。矿山建设和生产过程中不但会产生崩塌、滑坡、地面塌陷、地面沉降、地裂缝、泥石流等地质灾害及潜在地质灾害风险,还会破坏含水层及地下水资源、破坏地形地貌景观。矿山开采引起上覆地层产生裂缝、变形或塌陷,破坏了矿层上部地层结构,使原来隔水层的连续性遭到破坏而起不到隔水作用,上层水流入坑道,切断了矿区下游的地下水补给来源,也使矿区下游的泉、溪断流,引起采矿区及周边一定范围内地下水水位下降,造成含水层及地下水资源的破坏。矿山开采产生的矿区地质灾害、地下水资源破坏、地形地貌景观破坏必然会造成生态基质损害,使生态系统物种结构改变、功能退化,最终导致矿区生态系统服务功能丧失。

土地资源破坏及其生态影响。矿山建设和生产过程中挖损土地,产生塌陷损毁土地,废弃物占压土地,造成水土流失、土地沙化等。土地挖损的生态影响是破坏土壤营养、改变土壤结构、影响土壤微生物的活动及养分转化。土地塌陷的生态影响主要体现在随着沉陷深度增加,土壤密度会不断变大,土壤渗透速率会不断下降,土壤通气透水性不断变差,土壤内空气不断减少,土壤呼吸功能不断衰减,微生物的生存环境和活动空间不断变差,作物根系发育空间受限,营养难以得到足够补充。占压土地的生态影响主要是开采出的矿石、废石、废渣、废液、废水、建筑物、设备、道路等压占破坏土地,造成土地的性状改变、种植功能丧失。水土流失和土地沙化是我国矿区的主要土地生态退化问题之一。

植被破坏及其生态影响。矿山建设、矸石堆放、开山修路、地面塌陷与露天采矿剥离都会改变土地养分条件,损毁地表植被,造成植被生长不良、植物量减少,植物种群结构改变、功能退化,进而影响动物的栖息环境,造成动物死亡或者逃逸,最终造成矿区生物多样性变差,生态系统服务功能丧失。

环境污染及其生态影响。矿山开采产生的废水、废液、废渣、废气、粉尘排放进入矿区水体、土壤、大气中会造成水体污染、土壤污染和大气污染。矿山环境污染中重金属污染危害最为严重。金属矿山开采产生的废水、废液、废渣中的重金属会污染水体和土壤。重金属污染,特别是土壤重金属污染是一个严重的生态环境问题。重金属污染不仅会导致土壤性状和水质变差,还会通过食物链影响动植物健康,危害人类食品安全,危害矿区居民身体健康。一旦产生重金属污染,危害很难根除。重金属污染治理难度大,治理成本高。煤矸石中含有大量的硫铁矿和重金属元素,在堆放过程中由于自燃分解和降雨淋滤形成的溶液,不仅污染塌陷区积水,而且通过各种水力联系(导水砂层、地层裂隙、农灌、河流等)发生污染转移。采空塌陷产生大量的裂缝,错断了原隔水层,增加了地表水与地下水的水力联系,使周围土壤、水质被污染,从而影响农业生产。矿山开采活动引起的大气方面的生态环境问题主要是大气污染。矿山开采形成的废气,如矿井瓦斯和地面矸石山自燃释放的烟尘等都会造成大气污染。矿井瓦斯主要成分为甲烷、二氧化碳等温室气体,任其排放会加剧地球温室效应。在矿石运输过程中形成的粉尘、废气也含有很多对人体有害的元素,一旦被人体吸入,会增加患肺病、癌症等疾病的风险。

2.2 矿区生态问题治理修复措施

针对矿山各类生态问题,应当采取科学合理的治理修复措施:

(1)地质环境问题治理措施:对于矿山地质环境问题,生态修复主要是消除地质灾害影响和地质灾害隐患,恢复矿山生态基质系统的稳定性。主要措施是危岩体、失稳边坡、地面塌陷及地裂缝等地质灾害治理。在山体、矸石山、废石废土山生态修复前需要全面了解受损山体的地质环境,分析论证各种地质灾害的危险性,进行地质灾害危险性评估,再根据评估结果对受损山体进行治理。地质灾害问题治理后还需要进行地貌景观重塑、土体重构、塌陷地水环境修复和植被恢复。

(2)环境污染治理措施:对于存在水体污染、土壤污染和大气污染的区域,应该首先消除污染源。对于已经污染的水体和土体则应该首先采取封闭隔离措施防止污染物的迁移和外溢,随后采取化学或者生物措施降解污染物的毒性或者完全清除污染物。

(3)土地资源损毁修复治理措施:对于损毁的土地资源,修复治理关键是表土剥离存放、回填和土壤生物修复。

表土剥离存放。首先,在矿山建设、开采前对工业场地、排土场和采掘场等的第四系表土层进行剥离并单独堆存。其次,在表层土堆放处周边布置排水沟或防护堤,采用密目网覆盖堆体,并在堆体周边用填土草袋围挡防护。

表土回填恢复。待矿山开采后或者相关场地废弃不用后,即可用堆存的表土进行回填和生态恢复。当表层土恢复回填为原地貌后,先进行水平犁沟整地,将土层翻松,然后进行土壤功能恢复。

修复土壤生物。土壤生物包括微生物和动物,土壤微生物和土壤动物不仅能提高土壤肥力,还能协助植物完成营养循环。修复土壤生物,一方面要通过提高土壤活性增加有机物含量,改善土壤生物生存环境和养分;另一方面要引入矿区本土生物种群,增加土壤生物活力。

(4)生态系统功能恢复重建措施:关键是植被修复重建。先确定矿山生态修复的目标,并对矿山的土壤及环境条件全面评估,再确认适宜的本土植物进行培育和栽植,随后进行浇水施肥和养护,直至栽植的植物在人工措施撤除后生态功能能够稳定恢复并正向演替。

 

03

矿区国土空间类型划分及

其生态保护修复管控要求

 

3.1 矿区国土空间类型划分及其生态管控基本要求

矿区一般是指采矿权区,采矿权区一般由工业场地、尾矿库、排土场、连接道路等区域组成。露天开采会形成露天采坑,井工开采会形成沉陷、塌陷区等区域。矿区国土空间生态管控应该根据矿区建设、矿产资源开采布局及其生态破坏影响特点,科学划分采矿权范围内的矿区国土空间,并根据矿区国土空间功能定位、生态损毁特点、土地现状利用类型及未来利用类型、矿区生态保护修复要求,从国土空间治理的角度,明确其生态保护修复管控要求。

(1)以地质环境与生态破坏问题为主的区域——地质环境破坏生态风险管控区。露天矿开采破坏区、井工开采地表沉陷塌陷破坏区等属于该管控区。该区域主要是防控并及时治理矿山建设、开采活动造成的崩塌、滑坡、泥石流、地面裂缝、地面沉降与地面塌陷等地质灾害,以及地下水资源与含水层破坏、地形地貌与植被破坏。

(2)以土地资源压占破坏与生态损毁问题为主的区域——土地资源破坏生态风险管控区。工业场地等永久建筑和设备压占损毁区、排土压占损毁区、矿区道路压占损毁区等生态损毁破坏等属于该区域。该区域主要是防控并及时修复土地资源及其生态系统。

(3)以水污染、土壤污染、废弃物污染和生态损毁等问题为主的区域——环境污染生态风险管控区。废渣废液存放排放及尾矿库等区域属于环境污染生态风险管控区。该区域主要是做好各种污染源的管控和治理。

(4)采矿权范围内无地质环境和土地资源破坏,也无环境污染的其他区域——生态保护管控区等四个生态空间管控区。该区域是采矿权区域内未被建设、开采活动直接破坏影响的区域,一般受采矿活动影响较小。该区域主要是做好水资源、土地资源、植被、动物的保护。

把生态保护修复及其生态风险识别、管控、治理放在国土空间治理体系中,有利于把山水林田湖草沙生命共同体理念落实落细。矿区国土空间的生态管控应坚持生态优先、区域统筹、分级分类、协同共治原则;严格控制矿山建设、开采活动对矿区生态空间的占用与破坏;确保生态空间面积不减少,生态功能不降低,生态服务能力逐渐提高,被破坏的生态空间及时恢复。

3.2 各类矿区国土空间生态保护修复管控规则

(1)矿区工业场地等建设用地区域的生态管控要求。矿区工业场地等建设用地区域包括井工矿和露天矿的工业场地和相关辅助设备安装区域。该区域最主要的生态管控要求是采用乔灌草立体植被配置模式,并因地制宜选用宜种宜生的植物进行种植培育,保证绿化系数达到20%以上。此外,一般要求在工业场地内布设截水沟、急流槽、挡土墙等工程防护措施,防止水土流失。在工业场地建设期间还应该采用编织袋挡墙、临时排水沟、防尘网等防护设施。工业场地如果存在边坡的,在边坡开挖时,应采取布设草方格、鱼鳞槽等边坡防护措施,防止水土流失。工业场地建设对周围区域内的植被造成破坏的,应采取人工补植、撒播草籽等措施,恢复植被,维持植被生态生产力。

(2)露天矿开采破坏区的生态管控及采后生态重建要求。该区域生态修复的关键是剥离并保护好露天开采区的表层土。在露天矿采掘场开采前,应对区域内表土层进行剥离、堆存和保护。在开采过程中要求采用台阶式开采方式,防止产生崩塌、滑坡等地质灾害。对于采后不再使用的开采台阶及其边坡进行土壤重构、表土回填覆盖和植被重建。

(3)井工开采的地表沉陷塌陷破坏区生态管控及生态修复要求。如果井工开采造成的沉陷、塌陷区是旱地的,生态管控及生态修复要求是先对地面裂缝进行充填,平整沉陷、塌陷区,再改良土壤环境,撒播草籽,改良植被,提升土地植被覆盖率。对于沉陷、塌陷区域有草场的,则应对草场进行封育,尽快恢复草场植被覆盖度,防止草地退化和沙化。对于沉陷区有耕地的,则应对地面裂缝进行充填,然后再做平整处理,改良土壤肥力,改善水利条件,增强耕地农作物生产能力。

如果井工开采造成的沉陷、塌陷区已经变成积水区的,可以进一步细分为永久积水区和季节性积水区。永久性积水区的生态管控及生态修复要求是仅需要考虑积水维护等工作,增加排灌设施即可。季节性积水区生态管控及生态修复要求是遵循自然修复的生态学原理,对退化和盐碱化土地进行围栏封育,封育区禁止放牧,对于盐碱化严重的区域可以采用浅(或者深)翻土和施加土壤改良剂等方法实现土地的恢复。

(4)排土压占损毁区生态管控及生态重建要求。在排土场堆放废石、废土前,应首先剥离、存放、保护好表层土;其次,要科学合理地安排岩土排弃顺序,禁止将钙积层等障碍层岩土排弃于表层。如果有粉煤灰,禁止排在顶部和底部,需排在排土场中部。排土场退役后最终的生态修复是夯实加固,清除滑坡、泥石流等地质灾害隐患,然后再进行土壤重构、表土回填覆盖和植被重建。

(5)废渣、废液存放排放及尾矿库等环境污染损害区的治理与生态重建要求。该区域生态管控与生态重建的要点是修建封闭隔离设施,防止污染物迁移和外溢,随后采取化学或者生物措施,降解污染物的毒性或者完全清除污染物。对于不能清除的污染物,应该建设永久封存设施保证污染物不会向区域外迁移。废渣、废液存放排放地及尾矿库退役后应首先治理水土污染,待该区域及周边影响区地下水污染、土壤污染和地表水污染治理达到国家或者地方标准并且确定不存在污染隐患后,再进行土壤重构、表土回填覆盖和植被重建。当然,该区域在建设初期也应对表土进行剥离、堆存、保护,以便将来生态修复有足够的土源。

(6)矿区道路压占损毁区的生态管控及生态重建要求。这里所指的道路是矿山修建的专门为矿山建设和生产服务的道路,一般都是临时道路。矿区道路在建设前应对表土进行剥离、存放、保护。严格控制道路建设影响范围,减少建设期间对周围植被生态系统的干扰,对受破坏植被进行人工补植,促使其自然恢复,在道路两侧营造防护林。道路废弃不用后,再进行土壤重构、表土回填覆盖和植被重建。

(7)受采矿活动影响较小区域的矿区生态管控与自然恢复要求。对于受采矿活动影响较小的区域,生态管控应该以监测、管护、养护为主,促使其自然恢复。如果该区域的林地、草地或者荒地存在裸露区块,应该补撒本土草籽,种植本土苗木,进行浇水管护。如果该区域的耕地、园地等农用地等地力有所下降,应该适当平整、培肥、养护,增强地力。

 

04

建议

 

为有效解决我国矿区国土空间生态问题,不断提高矿区国土空间生态保护修复的质量和效率,推动矿区经济、社会、资源、环境高质量协调发展,应尽快建立科学有效的矿区国土空间生态保护修复管控机制,为此建议:

第一,开展矿区国土空间规划与矿区国土空间生态保护修复规划及管控措施研究。研究矿区国土空间规划与矿区国土空间生态保护修复规划编制理论、方法和技术标准,加快构筑矿区国土空间生态保护修复指标体系,明确全过程、多场景、多层级的生态修复目标及其实现路径。用强有力的规划及管控措施管控矿区国土空间保护、开发、修复和整治工作,统一部署、依序开展、一张蓝图干到底。通过矿区国土空间生态保护修复规划,促使矿区所在地政府、矿山企业和矿区居民三方协同,做好矿区生态保护修复工作,实现矿区所在地“社会-经济-自然”可持续发展。

第二,建立矿区国土空间生态保护修复全场地、全过程、全社会参与的管控体系。针对矿山建设、矿山生产、闭坑修复治理各个阶段,以及各个场地的不同生态保护修复要求,制定扎实可行的生态保护修复技术要求和质量标准,建立由智能化、信息化、大数据、互联网、物联网支撑的监测监管体系,建立矿山建设开采与矿山周边居民生产生活、矿区所在区域自然生态保护、经济社会发展协调机制,科学管控矿山开采产生的生态问题,及时修复治理被破坏或者退化的生态系统,实现矿区国土空间生态保护修复的目标和价值。

第三,矿山建设、开采应该严格控制生态破坏影响,避免有害的生态影响外溢。对于矿山建设、开采确实无法避免的生态破坏,应当及时进行修复,对相关利益人的损失要进行足额补偿。

第四,建立矿区国土空间生态损害及管控、修复效果监测和跟踪评估机制,不断调整管控和修复治理措施,增强针对性,提高有效性。

第五,应合理引导矿业权人加大矿区国土空间生态修复的资金投入,加快矿区国土空间生态修复的进度,为生态文明建设和美丽中国建设做出新贡献。

 

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