【正文】 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下 ，山前斷裂發(fā)生間歇性強(qiáng)烈抬升 ， 山麓沖洪積扇群疊覆 ， 河流長(zhǎng)期遭受剝蝕夷平 ， 形成了現(xiàn)代地質(zhì)構(gòu)造景觀 。 地質(zhì)構(gòu)造 潼 關(guān)縣地處小秦嶺太華臺(tái)拱與汾渭斷陷接合部 。 巖石化學(xué)總體為富鹼 (鈉質(zhì) )花崗巖 。 主要組成礦物為微長(zhǎng)石(25%~40%)、 斜長(zhǎng)石 (30%~50%)、 石英 (20%~25%)、 黑云母 (5%)， 斑晶為微斜條紋長(zhǎng)石 。 后者為巖株 、巖床狀 ， 分布于大西溝和蒲峪三官?gòu)R一帶 ， 巖性為陰影狀斜長(zhǎng)混合花崗巖 ， 主要礦物 由鉀長(zhǎng)石 50%、 石英 30%~35%、 斜長(zhǎng)石 15%、 黑云母 5%~10%組成 。 按時(shí)代可分為太古代 、元古代 、 加里東 華力西期 、 印支期 、 燕山早期等 。 馬蘭組表層為耕作熟化的 塿土 ， 是 潼 關(guān)縣主要農(nóng)業(yè)耕作土壤 。 太華群地層年齡為晚太古代 ， 新生界第四系廣布于 潼關(guān) 縣山前大斷裂以北的沖洪積斜源和黃土溝壑地貌區(qū) ， 南部山區(qū)有零星分布 。 太華群 (Ar2)， 分布于 潼關(guān) 縣南部秦嶺基巖山地區(qū) ， 出露面積 45km2。 第三章 研究區(qū)地質(zhì)背景 研究區(qū) 地質(zhì)背景 地層 潼關(guān) 金礦區(qū)地處華北地臺(tái)的渭河小區(qū) 、 金堆城小區(qū)接壤帶 。國(guó)內(nèi)對(duì)單個(gè)礦山的案例研究較多，而在黃土地區(qū)對(duì)礦區(qū)廢棄地生態(tài)重建所面臨的共同問(wèn)題研究較少。因此應(yīng)積極開(kāi)展適合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境條件的超富集植物的 篩選，這對(duì)金屬礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)工作具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。 （ 3）擴(kuò)大對(duì)重 金屬超富集植物的篩選。礦區(qū)復(fù)墾耕地土壤修復(fù)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，與生態(tài)、地質(zhì)、土壤、肥料、作物栽培、林業(yè)、農(nóng)田水利、環(huán)境保護(hù)、毒理、美學(xué)、農(nóng)藝、地理等許多學(xué)科有關(guān)。建議成立專(zhuān)門(mén)的小型礦山管理機(jī)構(gòu)，或者將對(duì)小型礦山的管理權(quán)限下放給縣級(jí)政府， 讓當(dāng)?shù)卣磭?guó)家和地方的法規(guī)政策實(shí)施管理。 研究區(qū)污染土壤修復(fù)及防治工作發(fā)展方向 （ 1）完善政策法規(guī)，盡快實(shí)施對(duì)小型礦山的有效管理?，F(xiàn)治理恢復(fù)區(qū)地形平坦，披堿草長(zhǎng)勢(shì)良好，水土流失量降低，地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境得到明顯改觀。治理恢復(fù) 區(qū)播種披堿草，面積 67193 hm2草場(chǎng)圈定了網(wǎng)圍欄。礦山的綜合整治同時(shí)還帶動(dòng)了機(jī)修業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、加工業(yè)的發(fā)展，并使部分剩余勞動(dòng)力得到了安置。在恢復(fù)和重建的同時(shí)，應(yīng)以小流域?yàn)閱卧獙?duì)區(qū)域進(jìn)行綜合整治和建立區(qū)域生態(tài)恢 復(fù)及重建模式。龍健等通過(guò)觀察浙江哩鋪銅礦廢棄地復(fù)墾土壤的微生物特征，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)復(fù)墾土壤微生物區(qū)系發(fā)生明顯改變。莫測(cè)輝等將城市污泥應(yīng)用在礦山廢棄地的復(fù)墾中，證明城市污泥及其堆肥是一種良好的有機(jī)肥料和土壤改良劑；但在 應(yīng)用前必須對(duì)城市污泥進(jìn)行檢測(cè)及處理，重金屬含量超標(biāo)的不能使用，以避免 加重廢棄地的污染。適量施用有機(jī)肥可以防止作物的汞污染，降低汞的遷移能力。 另外 有機(jī)肥對(duì)多種污染物在土壤中的固定有明顯的作用。 二是 加入食用菌廢料。首先種植豆科灌木或牧草（ 有固氮作用），然后將植物（ 有機(jī)物）通過(guò)多種方法歸還土壤，如綠肥壓青、 秸稈 還田。一是 種植豆科牧草 。 （ 3） 再造耕作土， 改善礦山廢棄地土壤肥力 ，加速土壤熟化 由于 廢棄尾礦渣場(chǎng)表面缺乏耕作土，因此復(fù)墾還田 的第一步就要再造耕作層。我國(guó)近來(lái)在這方面的研究也取得了一定成果，針對(duì)不同的重金屬，篩選出了對(duì)應(yīng)的高富集植物。一般將前三者統(tǒng)稱(chēng)為去除過(guò)程，而將后者稱(chēng)為穩(wěn)定過(guò)程。 （ 2）廢棄地重金屬污染的植物修復(fù) 植物修復(fù)技術(shù)是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的土壤修復(fù)技術(shù)。 銅陵獅子山礦，銅陵有色集團(tuán)公司 水木沖尾礦庫(kù)無(wú)土植被邊坡穩(wěn)定技術(shù)研究，成功應(yīng)用在共 6期后期壩的護(hù)坡上。 中條山有色金 屬集團(tuán)公司 毛家灣尾礦庫(kù)復(fù)墾為農(nóng)業(yè)用地，研究了尾沙覆蓋方法、尾沙改良熟化措施： 用少量黃土與尾砂混合覆蓋，改良了尾沙結(jié)構(gòu) , 是一種經(jīng)濟(jì)有效的復(fù)墾方法。將工程復(fù)墾與生物復(fù)墾有機(jī)結(jié)合，建立了剝采、排土與復(fù)墾聯(lián)合新工藝，獲得有色金屬協(xié)會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。廢棄排土場(chǎng)、采空區(qū)植被覆蓋率達(dá) 80. 7%。我國(guó)一些已取得較好成果的金屬礦山廢棄地復(fù)墾的案例見(jiàn)表 21。中澳礦山廢棄物研究管理項(xiàng)目是原中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司和澳大利亞在環(huán)境保護(hù)復(fù)墾領(lǐng)域的首次技術(shù)合作項(xiàng)目。 （ 1）礦山廢棄地復(fù)墾 我國(guó)金屬礦山廢棄地大規(guī)模有組織的復(fù)墾工作起步較晚，而目前近 2 /3的礦產(chǎn)資源處于中后期開(kāi)采階段或接近枯竭，在未來(lái)的幾十年將有不少礦山關(guān)閉，大量的廢棄地需要復(fù)墾。 世界各國(guó)根據(jù)自身情況和技術(shù)水平 ， 其生態(tài)恢復(fù)側(cè)重點(diǎn)各不相同 ， 表現(xiàn)為 ： 歐洲由于工業(yè)資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)而側(cè)重于礦山廢棄地的恢復(fù) ； 北美洲則側(cè)重于水體和林地恢復(fù) ；新西蘭和澳洲則由于其畜牧業(yè)而側(cè)重于草原管理與恢復(fù) ； 中國(guó)則由于人口眾多而強(qiáng)調(diào)農(nóng)業(yè)綜合利用和農(nóng)業(yè)復(fù)墾 （ 任海等 ， 2021； 趙曉英等 ， 1998)。為了促進(jìn)廢棄土地快速演化和土壤培育，消除污染，改善土壤環(huán)境質(zhì)量， 目前在國(guó)外礦區(qū)土壤修復(fù)方面研究較多的是土壤重構(gòu)。 Anthony對(duì)未被嚴(yán)重破壞和污染的礦區(qū)土壤進(jìn)行了自然恢復(fù)的研究，結(jié)果表明在不進(jìn)行人工影響的情況下，礦區(qū)被破壞的土壤可以進(jìn)行自我恢復(fù)。 一些發(fā)達(dá)國(guó)家，特別是礦區(qū)較多的澳大利亞、 德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家較早開(kāi)展了礦區(qū)土地修復(fù)的相關(guān)研究。 這一現(xiàn)象最早在歐洲出現(xiàn) ， 盡管部分有識(shí)之士對(duì)此提出異議 ， 但并未引起重視 。 圖 11 研究區(qū)概圖 第二章 研究現(xiàn)狀 國(guó) 內(nèi) 外研究概況及進(jìn)展 礦山生態(tài)恢復(fù)研究可以追述到 20世紀(jì)上半葉 ， 其主要內(nèi)容是研究如何對(duì)一采礦業(yè)和開(kāi)采地下水造成的各種塌陷環(huán)境進(jìn)行生態(tài)恢復(fù) 。 鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間有縣級(jí)公路 、 簡(jiǎn)易公路相連 。 與隴海鐵路線平行的西安 潼 關(guān)高速公路由此進(jìn)入河南 。潼關(guān) 縣北臨黃河 ， 與 山 西省隔河而望 ； 東北接大荔 ， 以渭水為界 ； 南依秦嶺 ， 與洛南相鄰 ； 西接華陰市 ； 東與河南省靈寶市 接壤。23′00″~34176。08′00″~110176。 本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)現(xiàn)有金礦開(kāi)采區(qū)及加工區(qū)的各環(huán)境要素分析與評(píng)價(jià)，利用國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)可且經(jīng)濟(jì)有效的 農(nóng)業(yè)栽培 土壤熟化、營(yíng)養(yǎng)化 技術(shù)及廢棄地工程處理技術(shù)，將現(xiàn)有礦區(qū)壓占 廢棄地 和污染的 農(nóng)田 改造 為 適合于農(nóng)業(yè) 耕種的 優(yōu)質(zhì)良田， 對(duì)其耕地質(zhì)量變化趨勢(shì)和農(nóng)作物種植安全 性 進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，以期為類(lèi)似礦區(qū)重金屬污染土壤防治提供示范和借鑒。周邊農(nóng)田土壤質(zhì)量惡化，生產(chǎn)的 農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)下降，糧食安全受到威脅，制約了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，成為建立和諧社會(huì)的瓶頸。 本研究區(qū)位于小秦嶺金礦區(qū)帶西段北坡的靈寶市和潼關(guān)縣接壤的中低山地區(qū)以北的山前沖洪積斜塬區(qū)、黃土溝壑臺(tái)塬區(qū)，面積約 300 km2。如果由各種原因所造成的土地破壞總量的一半能被恢復(fù)并用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，那么中國(guó)每年的糧食產(chǎn)量會(huì)提高幾百億 kg。 20年之后，采礦占用、破壞土地 743萬(wàn) hm2，每年遞增 4萬(wàn) hm2，但礦 山土地復(fù)墾率仍不足 10%；我國(guó)大型金屬礦山進(jìn)入集中閉坑期： 26%銅礦、 40%鉛鋅礦已經(jīng)閉坑或接近閉坑，如果不進(jìn)行復(fù)墾或修復(fù)，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。在上世紀(jì) 80年代初得到恢復(fù)的礦區(qū)廢棄地只有 %~ %，到了 80年代末提高到了 2%， 90年代初增至 %， 1994年已達(dá)到 %。由于煤礦廢棄物中含有多種重金屬元素，矸石、粉煤灰充填復(fù)墾有可能引起土壤污染；而且這些重金屬污染對(duì)土壤基本是一個(gè)不可逆的過(guò)程，重金屬進(jìn)入土壤后很難通過(guò)自然過(guò)程得以從土壤環(huán)境中消失或稀釋?zhuān)瑢?duì)生物體的危害和對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能影響 不容易恢復(fù)。 我國(guó)在上世紀(jì) 80年代初開(kāi)始至 90年代煤礦造地復(fù)田綜合治理研究，提出了矸石充填復(fù)墾、粉煤灰充填復(fù)墾和挖深墊淺 3種復(fù)墾技術(shù)。土壤環(huán)境是植物生長(zhǎng)的基地，通過(guò)植物的吸收、積累作用可降解土壤中的污染物質(zhì)，但同時(shí)也可能將污染物轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)，然后可能通過(guò)食物鏈的形式進(jìn)入人體，從而危及人體 健康。土壤是世界萬(wàn)物之源，人類(lèi)生存之本。隨著國(guó)內(nèi)外工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量呈快速上升趨勢(shì) ,但與之對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)工藝落后，對(duì)尾礦以及金屬冶煉過(guò)程產(chǎn)生的廢 棄物處置不當(dāng)，造成礦區(qū)周邊地區(qū)大氣、水及土壤環(huán)境污染的現(xiàn)象普遍發(fā)生，部分地區(qū)大面積土壤退化、糧食減產(chǎn)、品質(zhì)下降，土壤生態(tài)系統(tǒng)原有的生態(tài)平衡也遭到不同程度的破壞。據(jù) 2021年統(tǒng)計(jì)，全國(guó)礦區(qū)累計(jì)被破壞的土地達(dá) 2. 88106km2，并且每年以大約 467 km2的速度增長(zhǎng)，使本已稀缺的土地資源呈加速減少的趨勢(shì)。中國(guó)現(xiàn)有國(guó)營(yíng)礦山企業(yè) 8000多個(gè)，個(gè)體礦山企業(yè)達(dá)到 23萬(wàn)多個(gè)。 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目設(shè)計(jì)書(shū) 潼關(guān)金礦區(qū)土壤重金屬污染修復(fù) 試驗(yàn)研究 總體設(shè)計(jì) 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心 長(zhǎng)安大學(xué) 地質(zhì)調(diào)查研究院 2021 年 4 月 25 日 潼關(guān)金礦區(qū)土壤重金屬污染修復(fù) 試驗(yàn) 研究 總體設(shè)計(jì) 任務(wù)書(shū)編號(hào) ： 水 [2021]03008002 項(xiàng) 目 編 碼 ： 1212021140024 實(shí)施 /承擔(dān) 單位 ： 長(zhǎng)安大學(xué) 地質(zhì)調(diào)查研究院 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 ： 易 秀 編 寫(xiě) 人 ： 易 秀 姜 凌 賴(lài)?yán)と? 謝 娟 徐 斌 單位負(fù)責(zé)人 ： 裴先治 單位技術(shù)負(fù)責(zé)人 ： 裴先治 提交 單位 ： （蓋章） 提交 時(shí)間 ： 2021 年 4 月 25 日 第一章 前言 項(xiàng)目概況 項(xiàng)目來(lái)源：青藏高原礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)地質(zhì)環(huán)境影響調(diào)查與評(píng)價(jià) ； 任務(wù)下達(dá)單位 ： 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（ 1212021140024） ； 項(xiàng)目名稱(chēng)：西北地區(qū)典型礦山地質(zhì)環(huán)境治理關(guān)鍵技術(shù)協(xié)作單位：長(zhǎng)安大學(xué) ； 任務(wù)分工： 污染農(nóng)田土壤重金屬修復(fù) 、 尾礦渣場(chǎng)復(fù)墾還田 農(nóng)作物種植安全性 試驗(yàn) 研究。 目的任務(wù) 礦產(chǎn)資源開(kāi)采是迄今最大規(guī)模改變地球表面景觀和破壞地 表生態(tài)系統(tǒng)的有組織的人類(lèi)活動(dòng)。如此大規(guī)模的礦山開(kāi)采對(duì)土地和環(huán)境的破壞是驚人的。礦山資源的開(kāi)采，導(dǎo)致礦區(qū)生態(tài)退化與環(huán)境污染，尤其在金屬礦的開(kāi)采中造成了礦山企業(yè)周邊地區(qū)土壤的嚴(yán)重污染。 我國(guó)人多地少，耕地資源十分貧乏，充分利用礦區(qū)復(fù)墾地便顯得十分重要。土壤環(huán)境遭到破壞或是受到污染無(wú)疑會(huì)給土壤的生態(tài)功能帶來(lái)影響，甚至可能使土壤系統(tǒng)崩潰、功能喪失。在礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)中，土壤的改良是首先需要解決的問(wèn)題，也是核心問(wèn)題。利用廢棄物料充填復(fù)墾形成農(nóng)田往往需要較高的投入，甚至由于二次污染等問(wèn)題而不可行。 中國(guó)礦區(qū)受損土地的恢復(fù)相當(dāng)緩慢， 相比較而言，對(duì)于土壤污染修復(fù)的方方面面，研究工作還處于初步發(fā)展階段，以前人們更多關(guān)注的是顯性的水、大氣的污染， 但其比例在逐年提高。 1994年得到修復(fù)利用的礦區(qū)土地面積是 1992年和 1993年的總和，占全國(guó)在 1987至 1995年期間共修復(fù)土地的 %。 近年來(lái)國(guó)家和政府也日益高度關(guān)注土壤污染的治理工作，但有關(guān)礦區(qū)污染土壤的修復(fù)與生態(tài)恢復(fù)工作仍存在一些具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，包括技術(shù)方法、資金配套等?？梢?jiàn)，礦區(qū)復(fù)墾區(qū)土壤質(zhì)量的改良、土地的生產(chǎn)力的恢復(fù)和土壤生態(tài)系統(tǒng)健康對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、生態(tài)建設(shè)以及區(qū)域社會(huì) 經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。金礦選冶活動(dòng)，尤其是混汞 浮選法及小汞碾、小氰化、小浮選等 “ 三小 ” 提金活動(dòng)，廢水、廢渣及冶煉廢氣的無(wú)序排放造成了嚴(yán)重的土壤重金屬污染及環(huán)境效應(yīng)，造成大量農(nóng)田棄耕。針對(duì)上述現(xiàn)狀，通過(guò)開(kāi)展野外調(diào)查和大量田間試驗(yàn)，提出一套適合于該 礦區(qū) 廢棄尾礦渣場(chǎng) 復(fù)墾還田熟化 及重金屬?lài)?yán)重污染 農(nóng)田 質(zhì)量恢復(fù) 的綜合技術(shù)體系方案，從而使礦區(qū)污染土壤的質(zhì)量得到根本性地改善，并以期獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。 研究區(qū)范圍 研究區(qū) 位于關(guān)中平 原東端 的潼關(guān)縣 ， 覆蓋了陜西省 潼關(guān) 縣全部地區(qū)及河南省靈寶市與潼關(guān)接壤的西部地段 ， 經(jīng)緯度范圍 為： 經(jīng)度 110176。29′00″； 北緯 34176。38′00″， 面積約 445km2。 區(qū)內(nèi)交通便利 ， 隴海鐵路橫貫東西 ， 同蒲線北連山西 。 黃河大橋?yàn)榍貢x連接通道 。本 項(xiàng)目研究 主要區(qū)域位于 潼 關(guān)縣境內(nèi) （ 圖 11） 。 隨著歐洲工業(yè)革命的進(jìn)一步推進(jìn) ， 使得人類(lèi)對(duì)資源的要求和開(kāi)發(fā)的規(guī)模急劇增長(zhǎng) ， 在輕率地進(jìn)行開(kāi)發(fā)和獲得直接效益中 ， 基本沒(méi)有考慮對(duì)土地的破壞 ， 致使土地污染破壞程度由個(gè)別發(fā)展現(xiàn)象 轉(zhuǎn)變?yōu)?普遍現(xiàn)象 。 直至 1966年 ，英國(guó)南威爾士阿貝芬發(fā)生了一場(chǎng)災(zāi)難才引起 了人們的極大關(guān)注 ， 它使人們更清晰地認(rèn)識(shí)到對(duì)礦業(yè)廢棄地進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的重要性 。經(jīng)過(guò) 20多年的發(fā)展，礦區(qū)土地修復(fù)研究逐漸成為世界各采礦大國(guó)的熱點(diǎn)研究課題。但是，由于大部分礦區(qū)污染較嚴(yán)重，僅僅靠土壤自然恢復(fù)時(shí)間太長(zhǎng)，效果