植物修复技术在矿山环境治理中的应用——新形势下矿山行业的发展方向

高 丽

（甘肃省地质矿产勘查开发局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730030）

1 前言

1.1 矿山开采行业发展现状

矿产资源是人类社会的财富，对它的利用程度直接影响了人类社会的进步和文明，但是，人们在对矿产资源进行开采与利用过程中在很大程度上影响到了自然生态环境。根据调查，矿业对环境施加的综合影响占所有行业中的首位，它使生态系统发生严重混乱的例子之一就是采矿工业固体废物的堆积[1]。由于这些废弃物随意堆放，且有毒物质如重金属含量高等特性，使其形成一系列负面生态效应。有研究表明，如果尾矿库不经处理，其污染可持续100年以上。如陇南铅锌矿田所涉及的徽县、成县、西河县受矿山开采所产生的重金属污染影响部分土壤、水系中汞(Hg)、铅(Pb)、砷(As)严重超标等，不但会使得土壤性质恶化，并且还会导致农作物受到污染，人们食用该类农作物会对自身健康造成威胁。

1.2 矿山环境治理发展方向

坚持绿色发展不仅是在推进美丽中国建设，同时也为全球生态安全作出新贡献，所以我们必须加大环境治理力度，形成人与自然和谐发展现代化建设新格局。坚持绿色发展达到矿业协调发展的目的，就要加大环境治理力度，其中科学技术是保障。只有采用先进技术，才能使矿业得到协调发展。

对地质采矿过程中受到重度污染的重金属矿区土壤进行修复治理是解决地质行业和谐发展的关键所在。利用植物修复技术，边采矿边治理，这样既可以获得经济效益又可以减少对生态环境的破坏[2]。

关于重金属矿区土壤修复治理常用的方法有以下三种：物理方法、化学方法和植物生态恢复发。物理法主要是采取客土覆盖、岩石覆盖等方法来降低尾矿表面受风雨侵蚀的作用。但由于用量巨大、运输成本较高，这种方法难以得到广泛的应用和发展，该法一般适用于严重污染的小规模场地修复。化学方法主要是采取添加化合物来减少土壤表面受风雨侵蚀的作用。但关键在于找到环境友好的化合物，既要移除土壤中重金属，又不能污染土壤，破坏土壤结构，所以该种方式无法运用到实践当中。植物修复的原理在于运用部分植物自身忍耐力以及对某类重金属超量累积性质来将土壤内重金属进行清除[3]。该类技术的成本仅为常规技术的一小部分，而且能达到美化环境的目的。正因为技术和经济上优于常规方法和技术，所以植物修复被当今世界迅速而广泛接受。因此有很多人对植物修复进行研究，陈同斌等人发现蜈蚣草具有很高的As污染土壤修复能力；杨肖娥等人发现东南景天是生长于古老铅锌矿区的Zn,Cd超积累植物，因其具有很高的重金属耐性和吸收能力而得到广泛关注。李氏禾是国内报道的仅有的Cr超积累植物，它是一种多年生植物，生长于电镀厂、尾矿边缘等地方。薛生国等人报道商陆为Pb超积累植物，这种植物对于受到Pb污染土壤具有良好的修复效果。

2 植物修复技术概述

2.1 含义

最初是由美国科学家Chaney提出植物修复技术的概念，主要是往受到重金属污染土壤内种植某类指定植物，利用该类植物来吸收与吸附土壤内的污染运输，种植一段时间后收割植物且做好相应处置后就能够把重金属由土壤内移出，从而实现治理污染还有恢复生态环境的效果。该项技术具有投入成本低、工程量小、没有二次污染，因此绿色修复技术被称为廉价的修复技术[4]。

2.2 植物修复常见类别

植物修复主要是通过种植某类植物，让其在环境中对某类元素进行萃取与浓缩来对污染元素进行消除，或是降低污染物成为不对环境产生毒害的一类物质的一中技术。其通常含括了萃取、固定、过滤以及挥发等诸多环节，而对于植物类别以及污染物性质不同所采用的修复方式也会有所差别，详见表1。

表1 植物修复主要类型及机理

2.3 优势植物筛选原则

（1）超耐受植物的筛选

该类植物能够通过根系来将土壤内的重金属进行吸收与累积，让其不会随意移动，以达到有效抑制重金属在土壤内迁移的效果，大大降低其生物可利用性以及生物毒性。使用该类植物能够让矿物植物生长面积不断加大，大大缓解了因为植物覆盖率低而导致矿山废物不断增加的问题，并且能够控制对附近土壤的污染程度，能够有效促进矿区污染严重的土壤修复以及恢复金属矿区废矿堆以及废弃地的生态环境。Johansson等在塞浦路斯北部采(铜)矿废物堆上开展的田间实验得知,褥笃香和岩蔷薇为Cu超耐受性植物。

（2）超富集植物的筛选

就现阶段看来研究重点同时极具发展潜力的一项植物修复方法便是超腹肌植物吸收，该类植物通常具备如下几方面特征：生命力强、根系多且壮硕、产量

2.4 植物修复技术优势

第一，经济实惠是该项技术一个最为突出的优势，能够将其用作替代物理化学修复系统的方式。美国通过实践发现，据美国的实践，种植管理的费用每年每立方米的处理费用为0.02-1美元，比物理化学处理的费用低几个数量级。第二，对生态环境产生的影响较小。该项技术无需进行开挖、运输，也不用占据大面积场地，属于一类原位修复方式，不会对土壤产生影响，让其可以维持较为优良的结构肥力情况，而且也不用实施二次处理便能够种植其他植物。该项技术还能够让植物覆盖面积增加，提高其抵抗水蚀与风蚀的能力，防风固沙，有助于优化生态环境，为生物的繁衍与栖息提供优良的场所与环境。第二，集中处置植物能够降低二次污染几率。部分植物吸附了较多重金属，还能够利用植物冶炼工艺来将其中的重金属回收再利用，特别是贵重金属。该类方式不会对生态景观产生影响，而且还能提高植物覆盖率，被广大群众所认可。

3 植物修复技术在矿山开发中的应用

矿业开发为我国经济的发展做出了巨大的贡献，矿山开采不仅创造了大量的财富，同时在此过程中的排放矿山废渣等行为也在很大程度上破坏了生态环境。通常矿山企业都是直接将矿渣对方在尾矿库或堆土场，严重破坏矿区周围生态环境，影响居民生活环境。因为在开采矿山过程中导致土地退化，即土壤因子改变是导致生态受到严重影响的重要因素，具体表现为废弃地土质变差、养分匮乏还有土壤内含有大量有毒有害物资等，所以要想有效恢复废弃地的生态环境一项重要举措就是进行土地改良。

植物修复技术的应用就是在被污染的土壤上种植重金属耐性植物，利用植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等功能来修复被破坏的土壤。重金属耐性植物不但能够抵御重金属的毒性侵扰，并且还能在恶劣的环境中生长，如土壤结构不良、污染地等环境，而且该类植物还能够将浓度较高的重金属富集起来，所以能够用来修复重金属污染土地。

但是引进外来物种可能会产生相关生态问题，但是乡土植物则能够有效适应地方气候情况，因此应当要重点在本地植物中选出重金属耐性植物。根据土壤类型和污染因子等选择适合定居且有相应修复能力的植物在当地进行种植，对污染土壤进行修复，以防止污染物扩散。必要时可通过人工施肥或采用薄膜覆盖保温措施促进植物生长增强植物修复能力。后期定期对污染土壤进行监测，直到土壤回复背景值为止。

4 结论

总而言之，植物修复属于一项经济性能良好、绿色、优化的净化技术，其不但不会对土壤结构以及微生物菌落产生干扰，而且还具有良好的生态u经济效益，因此具有非常宽阔的发展前景。就现阶段看来国内对于该项技术依旧重点集中在实验室模拟以及大田试验当中，还未获得有效推广与普及。

推进绿色发展、和谐采矿是当前发展的必然趋势，开采自然资源必须与保护生态环境相结合才能得到更好的发展。将绿色修复技术植物修复这种新型的技术与矿业开发相结合，创造财富的同时又修复了生态环境，从而业实现了谁破坏谁治理的目标。