【正文】 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)，那么中國每年的糧食產(chǎn)量會提高幾百億kg。20年之后，采礦占用、破壞土地743萬hm2，每年遞增4萬hm2，但礦山土地復(fù)墾率仍不足10%；我國大型金屬礦山進(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)，會導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。%~ %，到了80年代末提高到了2%，%，%。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土壤基本是一個不可逆的過程，重金屬進(jìn)入土壤后很難通過自然過程得以從土壤環(huán)境中消失或稀釋，對生物體的危害和對土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能影響不容易恢復(fù)。 我國在上世紀(jì)80年代初開始至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)境是植物生長的基地，通過植物的吸收、積累作用可降解土壤中的污染物質(zhì)，但同時也可能將污染物轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)，然后可能通過食物鏈的形式進(jìn)入人體，從而危及人體健康。土壤是世界萬物之源，人類生存之本。隨著國內(nèi)外工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求量呈快速上升趨勢,但與之對應(yīng)的生產(chǎn)工藝落后，對尾礦以及金屬冶煉過程產(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)2007年統(tǒng)計，全國礦區(qū)累計被破壞的土地達(dá)2. 88106km2，并且每年以大約467 km2的速度增長，使本已稀缺的土地資源呈加速減少的趨勢。中國現(xiàn)有國營礦山企業(yè)8000多個，個體礦山企業(yè)達(dá)到23萬多個。中國地質(zhì)調(diào)查局項目設(shè)計書潼關(guān)金礦區(qū)土壤重金屬污染修復(fù)試驗研究總體設(shè)計中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心長安大學(xué)地質(zhì)調(diào)查研究院2013 年 4 月 25日14 / 40潼關(guān)金礦區(qū)土壤重金屬污染修復(fù)試驗研究總體設(shè)計任務(wù)書編號：水[2013]03008002項目編碼：1212011140024實施/承擔(dān)單位：長安大學(xué)地質(zhì)調(diào)查研究院項目負(fù)責(zé)人：易 秀編 寫 人：易 秀 姜 凌 賴?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）提交時間：2013年4月25日第一章 前言 項目概況項目來源：青藏高原礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)環(huán)境影響調(diào)查與評價；任務(wù)下達(dá)單位：中國地質(zhì)調(diào)查局（1212011140024）；項目名稱：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)、尾礦渣場復(fù)墾還田農(nóng)作物種植安全性試驗研究。 目的任務(wù)礦產(chǎn)資源開采是迄今最大規(guī)模改變地球表面景觀和破壞地表生態(tài)系統(tǒng)的有組織的人類活動。如此大規(guī)模的礦山開采對土地和環(huán)境的破壞是驚人的。礦山資源的開采，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疑會給土壤的生態(tài)功能帶來影響，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題，也是核心問題。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題而不可行。中國礦區(qū)受損土地的恢復(fù)相當(dāng)緩慢，相比較而言，對于土壤污染修復(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，%。 近年來國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)性的問題，包括技術(shù)方法、資金配套等?？梢?，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)健康對中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、生態(tài)建設(shè)以及區(qū)域社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展均具有重要的現(xiàn)實意義。金礦選冶活動，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，廢水、廢渣及冶煉廢氣的無序排放造成了嚴(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。針對上述現(xiàn)狀，通過開展野外調(diào)查和大量田間試驗，提出一套適合于該礦區(qū)廢棄尾礦渣場復(fù)墾還田熟化及重金屬嚴(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)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。 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。黃河大橋為秦晉連接通道。本項目研究主要區(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)，使得人類對資源的要求和開發(fā)的規(guī)模急劇增長，在輕率地進(jìn)行開發(fā)和獲得直接效益中，基本沒有考慮對土地的破壞，致使土地污染破壞程度由個別發(fā)展現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)槠毡楝F(xiàn)象。直至1966年，英國南威爾士阿貝芬發(fā)生了一場災(zāi)難才引起了人們的極大關(guān)注，它使人們更清晰地認(rèn)識到對礦業(yè)廢棄地進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的重要性。經(jīng)過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的熱點研究課題。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)時間太長，效果也不很明顯。土壤重構(gòu)研究主要集中生物種類與活性、土壤理化性質(zhì)與礦物學(xué)特性、土壤重構(gòu)研究新技術(shù)的使用等三個方面。我國學(xué)者在礦區(qū)廢棄的生態(tài)修復(fù)工作方面進(jìn)行了大量工作，主要研究方向包括以下方面。何書金和蘇光全篩選出了影響礦山廢棄地復(fù)墾潛力的自然和社會經(jīng)濟條件方面的4類14個亞類因子，并劃分為6個等級，為全國礦山廢棄地復(fù)墾潛力的評價及礦山廢棄地的有效合理利用提供了參考。19931997年該項目按綜合性系統(tǒng)工程開展尾礦庫復(fù)墾研究，研究內(nèi)容包括庫區(qū)復(fù)墾設(shè)計、無土建立植被、壩體穩(wěn)定性研究、復(fù)墾區(qū)社區(qū)發(fā)展、復(fù)墾政策與指南等專項。表21 我國部分金屬礦山廢棄地復(fù)墾實例礦山或治理者復(fù)墾任務(wù)及效果中國鋁業(yè)貴州分公司第一鋁礦19982005 年以來，開展了大規(guī)模自行復(fù)墾活動， 萬株, ，礦區(qū)荒山、。孝義鋁土礦， 平果鋁業(yè)公司鋁土礦采場、排土場復(fù)墾18萬m2， 復(fù)墾率74%。銅陵有色集團公司五公里尾礦庫復(fù)墾，建立了13 hm2無土植被，提出了“兼綠地與建筑用地為一體”復(fù)墾模式。廣東樂山鉛鋅礦在尾礦廢棄地上鋪蓋厚約20 cm垃圾及20kg /m2石灰, 提高了尾礦pH 值，降低了電導(dǎo)率，有效防止了下層尾礦的酸化， 植物生長良好。在控制壩坡水土流失、邊坡汛期險情上取得良好效果。植物修復(fù)技術(shù)可分為植物提取、植物揮發(fā)、根際過濾和植物固定4種類型。與覆蓋土壤、物理和化學(xué)處理方法相比，植物修復(fù)技術(shù)具有成本低、原位修復(fù)、不造成二次污染等多種優(yōu)勢，因而成為國際范圍的研究熱點。如對于Pb，超富集或富集植物有羽葉鬼針、土荊芥、印度芥菜、雙穗雀稗、雀稗、芥菜、銀合歡等；對于Cd，有龍葵、小白菜、結(jié)球甘藍(lán)、印度芥菜等；對于As，有蜈蚣草、大葉井口邊草等；對于Cu，有鴨跖草、印度芥菜、密毛蕨等；對于Zn，有東南景天、大葉相思、印度芥菜等；對于Hg有加拿大白楊幼苗等。對于新建的耕作層有機質(zhì)、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，是植物生長的限制因子之一，很多學(xué)者用化肥、有機廢棄物和固氮植物（如豆科植物）改良土壤的營養(yǎng)狀況來解決這類問題。主要是用來增加土壤養(yǎng)分，加速土壤熟化。通過如此循環(huán)來提高土壤有機質(zhì)含量，加速土壤熟化和土壤改良速度。食用菌廢料中含有許多植物需要的營養(yǎng)物質(zhì)，其中殘留的菌絲體在其生長發(fā)育過程中能分泌出一些酶，可以促進(jìn)生化反應(yīng)，因而能從復(fù)雜的有機物中釋放出更多的易被植物吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，并能起到活化土壤的作用，能為多種土壤微生物提供生長基質(zhì)，所以是很好的土壤改良劑。如紅壤種上綠肥紫云英后，鎘在土壤溶液中的含量明顯減少。但有機肥對各種污染物的作用在不同的土壤中表現(xiàn)不一，因而在施加有機肥時應(yīng)根據(jù)不同的土壤謹(jǐn)慎對待。劉莉莉等研究發(fā)現(xiàn)，土壤生物肥力水平是成功地進(jìn)行礦業(yè)廢棄地土地管理的關(guān)鍵因素之一，是礦業(yè)廢棄地生態(tài)恢復(fù)和治理的重要指標(biāo)。（4）區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)是一項綜合性很強的工作， 要站在區(qū)域(小流域)的高度思考其生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)及其可持續(xù)發(fā)展問題。楊福海等研究遷安市包官營鐵礦的恢復(fù)重建過程中，在可持續(xù)發(fā)展理論指導(dǎo)下，以礦養(yǎng)農(nóng)，因地制宜綜合開發(fā)，農(nóng)林牧副漁全面發(fā)展，利用尾礦、 hm2， hm2，建果園60多hm養(yǎng)雞場養(yǎng)雞棚7座，形成了良好的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)。青南砂金礦治理恢復(fù)面積達(dá)67193 hm2，修復(fù)的河道寬10 m、深112 m，基本恢復(fù)了原河床的位置與形態(tài)。通過治理，過去采區(qū)沙堆、采金坑遍布，滿目狼籍的景象已不復(fù)存在。通過兩年的圍欄養(yǎng)護，治理恢復(fù)區(qū)披堿草產(chǎn)草量為自然狀態(tài)下的511倍，成為礦區(qū)過采區(qū)綜合治理的一個“綠色植被示范區(qū)”。通過對礦區(qū)小礦山的調(diào)查，應(yīng)盡快修訂和完善有關(guān)土地復(fù)墾與生態(tài)恢復(fù)的政策法規(guī)，制訂土地復(fù)墾法和生態(tài)恢復(fù)指南。（2）加強技術(shù)合作，多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)。因此，生態(tài)和環(huán)境保護界等各方面的學(xué)者應(yīng)和采礦界的技術(shù)人員聯(lián)合攻關(guān)，通過引進(jìn)植物新品種，改善植物生長性能；利用化學(xué)工程技術(shù)加速土壤的改良和熟化，使礦區(qū)復(fù)墾耕地的土壤質(zhì)量在短時期內(nèi)取得較大進(jìn)展和突破。礦區(qū)廢棄地重金屬污染嚴(yán)重，而植物修復(fù)對其治理有較好的前景和優(yōu)勢。（4）建立金屬礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)示范工程。建議將礦業(yè)廢棄地按污染程度劃分為不同的類型，按不同類型實施不同的污染土壤修復(fù)方案，建立試驗示范工程，集中優(yōu)勢科研力量和資金，攻克共性的難關(guān)，構(gòu)建同類型礦區(qū)重金屬污染土壤生態(tài)恢復(fù)可行模式，并開發(fā)培育成套技術(shù)。主要出露地層有太古界太華群中高級變質(zhì)巖系和新生界第四系黃土。巖性特征可分為上下兩個巖套，即太峪嶺巖套和翁岔鋪巖套。主要為早中更新統(tǒng)三門組冰湖相沖洪積沉積層和中晚更新統(tǒng)離石組、馬蘭組風(fēng)積黃土及全新統(tǒng)現(xiàn)狀河流沉積。 巖石研究區(qū)內(nèi)巖漿活動較為發(fā)育，具有期次多、巖性復(fù)雜等特點。其中太古代侵入巖主要有花崗巖、偉晶巖和混合花崗巖，以前者為主，多呈巖脈狀，分布在太峪、桐峪以及篙岔峪溝腦，主要組成礦物有斜長石(30%)、微斜長石(45%)、石英(20%)、黑云母(5%)。加里東華力西期侵入巖出露于文峪、泔澗峪和小文峪，巖性為二長花崗巖。伴生副礦物有磁鐵礦榍石、磷灰礦鋯石、螢石、黃鐵礦等。Na2O+%~%，鈉略大于鉀，K2O/~1。由于古老基底太華群的長期隆起和渭河斷凹的不斷下降，形成懸殊的地形地貌單元和構(gòu)造單元。 研究區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)情況研究區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)主要以金礦開發(fā)為主，金礦開發(fā)是該縣的支柱性產(chǎn)業(yè)。黃金礦業(yè)產(chǎn)值占全縣國內(nèi)生產(chǎn)總值（7~）的30%左右；黃金企業(yè)對縣財政的貢獻(xiàn)率在70%以上。同時，潼關(guān)縣黃金礦業(yè)在二十多年的發(fā)展過程中，也出現(xiàn)了一些不可忽視的問題：①金礦后續(xù)資源緊張，可持續(xù)發(fā)展受到威脅。企業(yè)探礦各占一方，攻其一點，缺乏全局性、系統(tǒng)性。植被破壞、河道堵塞、水質(zhì)污染、水循環(huán)系統(tǒng)改變、地災(zāi)隱患嚴(yán)重。因此本項研究中，要依靠科技進(jìn)行科學(xué)的污染評估，分區(qū)、分類有針對性地采用經(jīng)濟高效的修復(fù)技術(shù)