恢復(fù)生態(tài)學(xué)張航航

安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)課程論文課程名稱授課教師論文題目

恢復(fù)生態(tài)學(xué)劉華煤炭礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)與對(duì)策研究姓 名 張航航學(xué) 號(hào) 14720077學(xué) 院 林學(xué)與園林學(xué)院專 業(yè) 14森林保護(hù)學(xué)成 績(jī)煤炭礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)與對(duì)策研究煤炭礦區(qū)為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)，然而，人類活動(dòng)對(duì)礦區(qū)的破壞也是礦區(qū)生態(tài)環(huán)境所不能承受之重。礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)迫在眉睫。遺憾的是國(guó)內(nèi)外對(duì)礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的研究存在一定的片面性，將自然生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展人為的割裂開(kāi)，所以，恢復(fù)效果不太理想。鑒于此，本文創(chuàng)造性的運(yùn)用了系統(tǒng)的思維方式，采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論，結(jié)合了自然生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，對(duì)礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。并提出了生態(tài)恢復(fù)的三個(gè)系統(tǒng)。首先分析了生態(tài)恢復(fù)三個(gè)系統(tǒng)內(nèi)各自的恢復(fù)因素以及因素之間的作用，然后分析了由于因素影響的不同而導(dǎo)致的各種礦區(qū)類型以及礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的建議及措施。研究的背景和意義人類社會(huì)已經(jīng)跨入了21世紀(jì)，資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，已受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注和重視。人口增長(zhǎng)、資源衰竭、環(huán)境污染等發(fā)展中的表現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題，已嚴(yán)重制約了世界經(jīng)濟(jì)的向前發(fā)展。各國(guó)都在尋求解決這一系列問(wèn)題的方式，再這樣的探索和尋求中，可持續(xù)發(fā)展的思想逐漸被世人接受，并成為世界各國(guó)一致的選擇和目標(biāo)[1]。可持續(xù)發(fā)展強(qiáng)調(diào)了對(duì)環(huán)境和資源的保護(hù)，同時(shí)又強(qiáng)調(diào)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性。這和傳統(tǒng)的發(fā)展觀念有相當(dāng)大的差別。傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展觀認(rèn)為，國(guó)民生產(chǎn)總值和國(guó)民收入的增長(zhǎng)是發(fā)展的主要目的，只有經(jīng)濟(jì)得到高速的發(fā)展，社會(huì)才能夠進(jìn)步，人們的生活水平才會(huì)提高。因此，無(wú)論是在發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，片面追求國(guó)民生產(chǎn)總值的高增長(zhǎng)必然會(huì)忽視社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，這就導(dǎo)致了受人類活動(dòng)影響的生態(tài)系統(tǒng)遭到了不同程度的破壞，導(dǎo)致環(huán)境污染、水土流失、資源枯竭、土壤沙化等一系列問(wèn)題。傳統(tǒng)的發(fā)展觀以犧牲自然環(huán)境為代價(jià)去換取了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的繁榮，這給人類帶來(lái)了危機(jī)，使人類面臨了前所未有的資源、環(huán)境、人口等問(wèn)題。其中以人類對(duì)資源的開(kāi)采和利用而導(dǎo)致的資源枯竭最為嚴(yán)重。人類對(duì)未來(lái)資源儲(chǔ)備的擔(dān)憂表現(xiàn)得越來(lái)越明顯。無(wú)視自然的經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢(shì)必會(huì)遭到自然的報(bào)復(fù)。由于我們對(duì)煤、石油和天然氣等礦物能源的使用，使大氣中的二氧化碳含量在過(guò)去50年中幾乎增加了三分之一。由于氣候變暖，估計(jì)今后100年中，大約12%的鳥(niǎo)類、25%的哺乳動(dòng)物和32%的兩棲動(dòng)物將瀕臨滅絕。我國(guó)現(xiàn)有森林1.337億公頃，森林蓄積面積101.3億立方米，僅占世界4%，林木蓄積不足世界總量的3%，人均森林面積0.11公頃，只有世界平均水平的1/6，人均森林蓄積量8.6立方米，只有世界平均水平的1/8。年人均消費(fèi)木材0.22立方米，而世界平均0.65立方米。發(fā)達(dá)國(guó)家人均1.16立方米，比我國(guó)高出5倍多，差距是相當(dāng)大的[2]。我國(guó)的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)也遇到嚴(yán)重問(wèn)題。重要礦產(chǎn)后備資源不足，影響其可持續(xù)發(fā)展。主要表現(xiàn)在:第一、重要資源可供利用儲(chǔ)量不足。我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)依賴于礦產(chǎn)資源消費(fèi)增長(zhǎng)的工業(yè)化中期。我國(guó)主要金屬礦產(chǎn)絕大多數(shù)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的保證程度不高。在已探明資源儲(chǔ)量中，鋁土礦和鎢礦可供經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)利用的資源量不到10%，其它礦產(chǎn)僅為10%-30%。大部分優(yōu)勢(shì)金屬礦產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)已不復(fù)存在，不能滿足國(guó)內(nèi)消費(fèi)需求。由于國(guó)內(nèi)重要礦產(chǎn)資源可供利用的儲(chǔ)量不足，我國(guó)礦產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易處于逆差狀態(tài)，進(jìn)口大于出口將成為我國(guó)礦產(chǎn)品貿(mào)易的長(zhǎng)期趨勢(shì)。第二、資源枯竭型礦業(yè)城鎮(zhèn)困難重重?！暗V竭城衰”問(wèn)題已成為我國(guó)礦業(yè)城市可持續(xù)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題。資源枯竭型礦業(yè)城市所面臨的主要問(wèn)題:一是對(duì)資源高度依賴，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一。礦業(yè)是城市的支柱產(chǎn)業(yè)，由于資源枯竭導(dǎo)致采礦業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)萎縮，城市經(jīng)濟(jì)滑坡，財(cái)政收入銳減。二是下崗失業(yè)人員多，再就業(yè)壓力大。由于資源枯竭造成大量礦工失業(yè)，礦區(qū)企業(yè)職工技能比較單一，下崗職工再就業(yè)難成為資源枯竭型礦業(yè)城市中最突出的問(wèn)題。三是環(huán)境污1染和生態(tài)破壞嚴(yán)重。礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中產(chǎn)生一系列的環(huán)境問(wèn)題和地質(zhì)災(zāi)害，礦業(yè)城市所面臨的環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)的壓力比其它城市大。四是城市社會(huì)負(fù)擔(dān)過(guò)重。礦業(yè)是礦業(yè)城市的支柱產(chǎn)業(yè)，企業(yè)的社會(huì)負(fù)擔(dān)也就是礦業(yè)城市的負(fù)擔(dān)，由于社會(huì)保障體系建設(shè)滯后，加之財(cái)政困難無(wú)力支付保障社會(huì)穩(wěn)定的福利性開(kāi)支?？沙掷m(xù)發(fā)展則強(qiáng)調(diào)了生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)兩大系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展， 它是對(duì)傳統(tǒng)發(fā)展觀的一種變革。各國(guó)政府都把可持續(xù)發(fā)展作為一項(xiàng)長(zhǎng)期的發(fā)展戰(zhàn)略執(zhí)行下去。專家學(xué)者對(duì)可持續(xù)發(fā)展的研究也取得了很大的發(fā)展，然后，這種研究往往局限在了宏觀的層面上，在微觀層面上的研究幾乎還處在一種真空階段。因此，雖然我國(guó)提出了可持續(xù)發(fā)展，而實(shí)際上在微觀操作層面，落實(shí)到具體的地方或區(qū)域，在執(zhí)行政策或行動(dòng)的時(shí)候卻缺乏理論的指導(dǎo)，使人們對(duì)可持續(xù)發(fā)展的理解有失偏頗。我國(guó)有豐富的資源，但是如果得不到保護(hù)，最終將會(huì)枯竭。我國(guó)煤炭年產(chǎn)量已達(dá)13億噸以上，也要開(kāi)拓或剝離出數(shù)以億噸計(jì)的廢石。加上其它金屬和非金屬礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)，化工原料及建筑材料開(kāi)采，每年從地球內(nèi)部開(kāi)挖的總量可達(dá)數(shù)十億噸。也就是說(shuō)，在地面形成巨大的礦坑，在地下造成巨大的空區(qū)，這是造成環(huán)境破壞的主要原因。另一方面，采出的無(wú)利用價(jià)值的廢石的堆放，形成大量的廢石堆、研石山和排土場(chǎng);選礦廠排出的暫無(wú)利用價(jià)值的尾礦，形成占地面積很大的尾礦壩或尾礦池，也是造成環(huán)境污染的主要原因。地面沉降及塌陷是環(huán)境破壞的類型之一。地面塌陷或變形過(guò)大，則引起建筑損壞，鐵路公路變形，河流泛濫。礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)，還造成地下水、地面水及空氣的污染，誘發(fā)地震、山崩及地滑，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極大的破壞。我們應(yīng)該注意到，我國(guó)大部分礦區(qū)都將要或已經(jīng)處于類似的這樣一種狀態(tài)之中。如果不采取相應(yīng)的措施，那么我們將為此付出沉重的代價(jià)[4]。因此，資源所在區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，則成了一個(gè)緊迫而又重要的課題擺在我們面前。然而礦區(qū)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，它既包含了生態(tài)的因素，也包含了社會(huì)的因素，礦區(qū)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源的良性開(kāi)采和循環(huán)利用，則要求生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)兩大系統(tǒng)和諧發(fā)展，在對(duì)礦區(qū)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的同時(shí)，應(yīng)該調(diào)整區(qū)域內(nèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，改變過(guò)去不合理的地方，使區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展真正適合該區(qū)域生態(tài)特點(diǎn)，保證礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的效果。而專家學(xué)者在研究這樣的區(qū)域時(shí)，往往只側(cè)重于某一個(gè)側(cè)面，生態(tài)環(huán)境學(xué)家關(guān)注了區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)，而社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)家則側(cè)重研究了區(qū)域的非生態(tài)系統(tǒng)，包括經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和社會(huì)運(yùn)行系統(tǒng)。礦區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)兩大系統(tǒng)被人為的割裂，這不符合可持續(xù)發(fā)展的要求[5]。因此，如何對(duì)礦區(qū)的當(dāng)前生態(tài)狀況進(jìn)行恢復(fù)，并改變區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)的良性發(fā)展，這一問(wèn)題在國(guó)內(nèi)研究幾乎還是一片空白，對(duì)這一領(lǐng)域的研究具有一定的難度。因此，解決這個(gè)問(wèn)題則具有重要的理論意義和實(shí)踐意義。而本文則是基于這樣的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)深入研究礦區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和生態(tài)恢復(fù)之間的關(guān)系。將生態(tài)恢復(fù)和區(qū)域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，以達(dá)到礦區(qū)真正的可持續(xù)發(fā)展。礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的構(gòu)成礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生是一個(gè)多環(huán)節(jié)、多因素的復(fù)雜過(guò)程。所謂多環(huán)節(jié)指環(huán)境問(wèn)題形成于煤炭開(kāi)采、加工、儲(chǔ)運(yùn)和燃燒使用的全過(guò)程;所謂多因素指環(huán)境問(wèn)題的形成與技術(shù)、資金、管理方式、政策導(dǎo)向和思想觀念等多因子相關(guān)。煤炭開(kāi)采形成的環(huán)境問(wèn)題:①對(duì)土地資源的破壞和占用。煤炭開(kāi)采分為井工和露天兩大方式，其中，我國(guó)95%以上的煤炭產(chǎn)量來(lái)自井工開(kāi)采。對(duì)土地資源的破壞損害，井工開(kāi)采以地表塌陷和研石山壓占為主，而露天開(kāi)采則以直接挖損和外排土場(chǎng)壓占為主;②對(duì)水資源的破壞和污染。煤炭開(kāi)采過(guò)程中，為保證安全而進(jìn)行的人為疏干排水和采動(dòng)2形成的導(dǎo)水裂隙對(duì)煤系含水層的自然疏干，共同破壞和污染了地下水資源。與此同時(shí)，大量未經(jīng)處理含有煤粉、巖粉和其它污染物的礦井水外排，又影響到礦區(qū)及其周邊環(huán)境 ;③對(duì)大氣環(huán)境的污染。主要來(lái)自礦井排風(fēng)、煤層瓦斯抽放和煤礦研石山的自燃 [6]。煤炭加工形成的環(huán)境問(wèn)題:煤炭加工形成的環(huán)境問(wèn)題主要來(lái)自于對(duì)原煤的篩分、洗選、動(dòng)力配煤和土法煉焦。污染環(huán)境的方式主要是排放出大量煤泥水、洗研水、煤塵和有害氣體。煤炭?jī)?chǔ)運(yùn)形成的環(huán)境問(wèn)題:主要來(lái)自于煤炭的儲(chǔ)、裝、運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的煤塵飛揚(yáng)對(duì)礦區(qū)及運(yùn)輸線路兩側(cè)生態(tài)環(huán)境的污染。煤炭燃燒使用形成的環(huán)境問(wèn)題:我國(guó)85%的煤炭是通過(guò)直接燃燒使用的，大量燃燒廣泛用于火力發(fā)電、工業(yè)鍋(窯)爐、民用取暖和家庭爐灶等。高耗低效燃燒煤炭向空氣中排放出大量CO和煙塵，造成我國(guó)以煤煙型為主的大氣污染。3、煤炭礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的危害及程度煤炭開(kāi)采導(dǎo)致土地資源破壞及生態(tài)環(huán)境惡化。由于露天開(kāi)采剝離排土，井工開(kāi)采地表沉陷、裂縫，都將破壞土地資源和植物資源，影響土地耕作和植被生長(zhǎng)，改變地貌并引發(fā)景觀生態(tài)的變化。開(kāi)采沉陷造成我國(guó)東部平原礦區(qū)土地大面積受淹或鹽漬化，使西部礦區(qū)水土流失和土地荒漠化加劇。采煤塌陷還會(huì)引起山地、丘陵發(fā)生山體滑落或泥石流，并危及地面建筑物、水體及交通線路安全[7]。據(jù)調(diào)查，我國(guó)因采礦直接破壞的森林面積累計(jì)達(dá)1.06MhmJ，破壞草地面積為0.263MhmJ，全國(guó)累計(jì)占用土地約5.86MhmJ，破壞土地約1.57MhmJ。另?yè)?jù)測(cè)算，我國(guó)每采萬(wàn)噸煤，平均塌陷土地0.2Mhm2;在村莊稠密的平原礦區(qū)，每采出lOMt煤需遷移約2000人;2001年充州礦區(qū)每征1MhmJ土地需支付53萬(wàn)元，如遇村莊搬遷平均支付每戶搬遷費(fèi)12.5萬(wàn)元。煤炭開(kāi)采破壞地下水資源，加劇缺水地區(qū)的供水緊張。我國(guó)是世界上人均占有水資源量較少的國(guó)家，且水資源分布極不平衡。從含煤地區(qū)分布看，富煤地區(qū)往往也是貧水地區(qū)。據(jù)調(diào)查，全國(guó)96個(gè)國(guó)有重點(diǎn)礦區(qū)中，缺水礦區(qū)占71%，其中嚴(yán)重缺水礦區(qū)占40%。隨著煤炭開(kāi)采強(qiáng)度和延伸速度的不斷加大提高，礦區(qū)地下水位大面積下降，使缺水礦區(qū)供水更為緊張，以致影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活。另一方面，大量地下水資源因煤系地層破壞而滲漏礦井并被排出，這些礦井水被凈化利用的不足20%，對(duì)礦區(qū)周邊環(huán)境形成新的污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤礦每年產(chǎn)生的各種廢污水約占全國(guó)總廢、污水量的25%,2000年，全國(guó)煤礦的廢污水排放量達(dá)到2.75Gt，其中，礦井水2.3Gt，工業(yè)廢水0.35Gt，洗煤廢水50Mt，其它廢水45Mt[8]。煤炭開(kāi)采導(dǎo)致廢氣排放，危害大氣環(huán)境。因煤炭開(kāi)采形成的廢氣主要指礦井瓦斯和地面研石山自燃釋放的氣體。礦井瓦斯中的主要成分甲烷是一種重要的溫室氣體，其溫室效應(yīng)為CO:的21倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年從礦井開(kāi)采中排放甲烷7-9Gm3，約占世界甲烷總排放量的30%，除5%左右集中回收利用外，其余全部排放到大氣中。礦區(qū)地面研石山自燃釋放出大量含50,COQ,CO等有毒有害氣體，嚴(yán)重污染大氣環(huán)境并直接損害周圍居民的身體健康。煤研石產(chǎn)出量很大，其排放量約占煤礦煤產(chǎn)量的15%-20%。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)國(guó)有煤礦現(xiàn)有研石山1500多座，歷年堆積量達(dá)3Gt，占地5000Mhm為滿足社會(huì)對(duì)潔凈煤的需求，我國(guó)原煤入洗比例連年提高。1999年原煤入洗量317Mt，入洗比例30%，其中國(guó)有重點(diǎn)煤礦入洗比例達(dá)到48%。原煤被入洗的同時(shí)，也排放出大量的煤泥水污染土壤植被及河流水系。長(zhǎng)距離運(yùn)煤格局。在我國(guó)，由于煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)之間巨大的空間差異，導(dǎo)致“北煤南運(yùn)，西煤東輸”的長(zhǎng)距離運(yùn)煤格局。運(yùn)輸中產(chǎn)生的煤塵飛揚(yáng)，既損失大量的煤炭，3又污染沿線周圍的生態(tài)環(huán)境。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，1999年全國(guó)鐵路運(yùn)煤量為 649.17Mt，平均運(yùn)距S[9]SOkm;經(jīng)公路運(yùn)輸或中轉(zhuǎn)到鐵路的煤炭量達(dá)0.6Gt，平均運(yùn)距80km。若以0.5%的揚(yáng)塵損失計(jì)算，因運(yùn)輸向大氣中排放的煤塵達(dá)600多萬(wàn)噸，直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)6億元人民幣。我國(guó)長(zhǎng)期以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，不僅形成以酸雨、二氧化硫和煙塵為主要危害的煤煙型大氣污染，也是中國(guó)污染物排放量居世界第二的主要原因。統(tǒng)計(jì)資料顯示，2001年，全國(guó)廢氣中SOZ排放總量19.95Mt，其中工業(yè)來(lái)源的排放量16.12Mt,生活來(lái)源的排放量3.83Mt;煙塵排放總量11.65Mt，其中工業(yè)煙塵排放量9.53Mt，生活煙塵排放量2.1Mt，酸雨區(qū)面積約占國(guó)土面積的 30%。本部份主要分析國(guó)內(nèi)外在礦區(qū)方面的研究進(jìn)展。目前的研究主要分成兩大部分，一部分是純關(guān)注礦區(qū)的植被，土壤，水體等生物圈的研究，一部分是關(guān)注礦區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的研究，因此，這部分將分別從生態(tài)恢復(fù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面來(lái)敘述。煤炭礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)研究狀況1煤炭礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的理論研究煤炭礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的理論可以從恢復(fù)生態(tài)學(xué)中找到，恢復(fù)生態(tài)學(xué)是一門在1980年代得到有力發(fā)展的現(xiàn)代生態(tài)學(xué)分支。它所研究的對(duì)象是那些在自然災(zāi)害和人類活動(dòng)壓力條件下受到破壞的自然生態(tài)景觀的恢復(fù)和得到重建的問(wèn)題?；謴?fù)生態(tài)學(xué)認(rèn)為恢復(fù)是破壞過(guò)程的逆向演替，這一逆向演替可能是沿著破壞時(shí)的軌跡復(fù)歸，也可能是沿著一種新路徑去恢復(fù)，可能是自然地進(jìn)行，也可能是必須借助人工支持和誘導(dǎo)的過(guò)渡過(guò)程。由于生態(tài)恢復(fù)大多數(shù)情況下是在極端條件下進(jìn)行的，可能不是一步到位，而需要通過(guò)一串目標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以逆向演替大多數(shù)需要以第二種方式為主，恢復(fù)生態(tài)學(xué)方法的主要理論就是說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)這一逆向演替過(guò)程。自我設(shè)計(jì)與人為設(shè)計(jì)理論(Self-designversusdesigntheory)是恢復(fù)生態(tài)學(xué)的重要理論[10]。自我設(shè)計(jì)理論認(rèn)為，只要有足夠的時(shí)間，隨著時(shí)間的進(jìn)程，退化生態(tài)系統(tǒng)將根據(jù)環(huán)境條件合理的組織自己并會(huì)最終改變其組分。而人為設(shè)計(jì)理論認(rèn)為，通過(guò)工程方法和植物重建可直接恢復(fù)退化的生態(tài)系統(tǒng)，但恢復(fù)的類型可能是多樣的。生態(tài)恢復(fù)還應(yīng)用了生態(tài)學(xué)理論，包括限制因子原理(尋找生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的關(guān)鍵因子)、生態(tài)位原理(合理安排生態(tài)系統(tǒng)中物種極其空間配置)、演替理論、生態(tài)適應(yīng)性理論等。以可持續(xù)發(fā)展為主導(dǎo)思想的理論研究:可持續(xù)發(fā)展理論與實(shí)踐早在20世紀(jì)70年代初即被“羅馬俱樂(lè)部”的代表們研究過(guò)，提出‘·以粗放型利用大量消耗自然資源的方式來(lái)發(fā)展經(jīng)濟(jì)己沒(méi)有出路可言[11]。轉(zhuǎn)入資源保護(hù)型的生產(chǎn)己成了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)代要求”;80年代初期，可持續(xù)發(fā)展的理念開(kāi)始為大多數(shù)學(xué)者接受 ;1987年國(guó)際環(huán)境與發(fā)展大會(huì)發(fā)表的“我們共同的未來(lái)”報(bào)告，闡明了確保可持續(xù)發(fā)展的主要途徑 [12];1992年里約熱內(nèi)盧環(huán)發(fā)大會(huì)正式承認(rèn)了可持續(xù)發(fā)展理念:在“面向21世紀(jì)”的基本文件中倡議各國(guó)均應(yīng)制定本國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。大會(huì)通過(guò)的宣言中與自然資源利用經(jīng)濟(jì)有直接關(guān)系的基本原則包括:各國(guó)為環(huán)境的跨界污染負(fù)經(jīng)濟(jì)責(zé)任的原則;發(fā)展權(quán)利的實(shí)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)既能滿足當(dāng)代人和后代人發(fā)展的需要，還要滿足環(huán)境保護(hù)的需要原則;經(jīng)濟(jì)和生態(tài)有機(jī)統(tǒng)一和相互關(guān)聯(lián)原則;各國(guó)加強(qiáng)全球性合作，以便保存、保護(hù)和人類的健康和地球生態(tài)體系的完整性原則;補(bǔ)償生態(tài)損耗的原則和對(duì)環(huán)境狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)的原則[13]。2）礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)研究礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，它與生態(tài)、地質(zhì)、土壤、林業(yè)、環(huán)境保護(hù)、毒理、美學(xué)、地理等多學(xué)科有關(guān)。因此，礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)是涉及多學(xué)科的技術(shù)問(wèn)題。目前研究的主要技術(shù)如下。礦區(qū)廢棄地的基質(zhì)改良 :城市污泥在礦區(qū)廢棄地4基質(zhì)改良中的作用，城市污泥是城市污水處理廠在污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢物。城市污泥目前的主要處理方法是填埋、焚燒、倒海和土壤改良利用等[14]。在發(fā)達(dá)國(guó)家城市污泥用于土壤改良已經(jīng)成為普遍，據(jù)美國(guó)環(huán)保局有關(guān)數(shù)據(jù)表明，1981年在美國(guó)城市污泥在土壤改良中的利用已占城市污泥處理總量的42%，而在此前Ca只占26%。因此，城市污泥在土壤改良中的利用越來(lái)越多。在英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，城市污泥在土壤改良中的利用率也在40%--50%左右。我國(guó)“八五”期間每天排放的污泥量達(dá)1.0*10t，而污水的處理率僅為10%左右。根據(jù)全國(guó)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃，新世紀(jì)初全國(guó)污水處理率要求[15]達(dá)到20%-30%，城市污泥排放量巨大。城市污泥對(duì)礦區(qū)廢棄地基質(zhì)改良主作用有以下幾個(gè)方面:①改良廢棄地的理化性質(zhì)、增加土壤肥力。由于城市污泥的物理、化學(xué)和生物特性，施用城市污泥能夠迅速有效地提高礦區(qū)廢棄地的有機(jī)質(zhì)含量并改變其結(jié)構(gòu)性能。城市污泥中的氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)經(jīng)礦化，很易被植物吸收。因而，通過(guò)城市污泥來(lái)改良礦區(qū)廢棄地，能夠迅速而持久的為恢復(fù)的植物供肥。據(jù)Sort.XandAlcaniz.J研究[16]，施用污泥后，0-30cm和30-60cm土層的全氮量顯著增加，水溶性的有機(jī)氮會(huì)在60-90cm的土層富集，尤其在干旱季節(jié)，有利于植物從深層吸收氮。同時(shí)，還能改良土壤的理化性質(zhì)，從而保證植物的生長(zhǎng)，達(dá)到防止水土流失和改良土壤的目的。②有利于提高礦區(qū)廢棄地微生物的活性。土壤微生物的活動(dòng)參與和促進(jìn)土壤中物質(zhì)循環(huán)，是構(gòu)成土壤肥力的重要因素。通過(guò)施用城市污泥，改善土壤環(huán)境為土壤微生物的活動(dòng)提供了條件[17]。土壤微生物又反過(guò)來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)土壤肥力的提高。城市污泥一方面含有大量的有機(jī)質(zhì)和礦物養(yǎng)分，有利于促進(jìn)土壤原有微生物的活動(dòng)和繁殖;另一方面又因?yàn)槠浔旧碇饕怯晌⑸锶后w組成的活性污泥(ig污泥含細(xì)菌高達(dá)數(shù)萬(wàn)億個(gè))，從而直接的大大提高了土壤中微生物的數(shù)量微生物促進(jìn)有機(jī)物的分解和氮素的礦化作用和硝化作用，提高養(yǎng)分的有效性。礦區(qū)廢棄地的化學(xué)改良:在礦區(qū)廢棄物堆場(chǎng)，由于組成物質(zhì)主要是沙質(zhì)巖土、灰燼等，具有分散易侵蝕的特點(diǎn)，改善其理化性質(zhì)時(shí)，常采用化學(xué)改良劑[18]。它們是由化工廠的廢棄物形成的復(fù)雜有機(jī)礦物化合物，它們不僅能形成預(yù)防表層土壤沖刷、不妨礙植物根系的防護(hù)膜，而且能提供足夠的酸性中和劑、氧化劑和一定的營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)，能防止日灼和水分蒸發(fā)。俄羅斯運(yùn)用劑量2.5-3.5mJ乳狀膠液，在礦區(qū)廢棄物堆場(chǎng)取得良好的效果，Wilkinsl957年發(fā)現(xiàn)，很多溶液中的重金屬離子毒性由于ca++的存在而趨于緩和，這種作用稱為離了拮抗。也有證據(jù)表明，L+的存在能顯著地降低植物對(duì)重金屬的吸收。因此富Ca++的廢棄地中重金屬的毒性較低。當(dāng)廢棄地含Ca++量較少時(shí),可施用L03或caso、等以減輕重金屬的毒性[19]。在硫鐵礦、銅礦、鉛鋅礦和煤礦等礦區(qū)廢棄地，酸性強(qiáng)。改善這種條件可以施用石灰作改良劑。硫磺、石膏等常用于改善堿性礦區(qū)廢棄地。由于礦區(qū)廢棄的土壤營(yíng)養(yǎng)缺乏，結(jié)構(gòu)不良N,P,K等大量元素缺乏常成為植物生長(zhǎng)的限制因子。因此，經(jīng)常性的施用N,P,K等肥料來(lái)補(bǔ)充土壤肥力是礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)的重要措施。礦區(qū)廢棄地的生物改良:生物改良是利用對(duì)極端生境條件具有耐性的固氮植物、綠肥作物、固氮微生物、菌根真菌改善礦區(qū)廢棄地的理化性質(zhì)。利用生物固氮，是化肥和有機(jī)肥的很好替代。在毒性較低的廢棄地，生物固氮具有巨大的潛力。為改良礦區(qū)廢棄地而廣泛種植的植物有愷木、槐樹(shù)、相思、紅三葉草等。澳大利亞通過(guò)對(duì)草場(chǎng)草類改善研究，利用草場(chǎng)豆科植物，固定礦區(qū)廢棄物堆場(chǎng)，可控制風(fēng)和水蝕，改善土壤物理、化學(xué)和微生物性質(zhì)網(wǎng)。俄羅斯在生態(tài)恢復(fù)實(shí)踐中，已經(jīng)應(yīng)用了微生物肥料、菌根接種技術(shù)，成功地應(yīng)用了磷鉀菌肥及復(fù)合肥技術(shù)，此外，在造林中還運(yùn)用了菌根接種技術(shù)。5美國(guó)學(xué)者Flogger等研究了VA菌根真菌與植物演替、多樣性的關(guān)系。用AV菌根真菌接種后，恢復(fù)的植被生長(zhǎng)量增加。印度學(xué)者Johan用多聚丙烯酞胺根瘤菌(PEQ)包裹幾個(gè)豆科植物種子，進(jìn)行撒播，在露天開(kāi)采石灰礦上表現(xiàn)出高的成活率和生物量，都要比未接種的高。而且自行繁殖，在沒(méi)有其它豆科植物入侵，生境也得到改善?？梢?jiàn)，用多聚丙烯酞胺根瘤菌包裹種子，是一種適宜的接種技術(shù)。澳大利亞的菌根技術(shù)研究中，把篩選品種的研究提高到分子水平。礦區(qū)廢棄地建立穩(wěn)定地表、控制侵蝕的研究在澳大利亞這項(xiàng)研究成為礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的首要工作。許多研究者注重廢棄地堆場(chǎng)適宜坡度的研究，同時(shí)還研究了坡形、坡度的變化與控制侵蝕的關(guān)系。研究表明坡剖面以為宜。控制侵蝕的研究工作，主要集中在控制侵蝕覆蓋材料的種類的選擇和控制方法等方面。在美國(guó)，T.J.Toy,G.R.Foster和.G.Regard教授在礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中，對(duì)“通用水土流失方程(LISLE)”進(jìn)行了修正(RUSLE)o“通過(guò)修正的通用水土流失方程”來(lái)預(yù)測(cè)水土流失量，指導(dǎo)實(shí)施合理的水土保持措施6礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)樹(shù)種選擇的研究樹(shù)種選擇一直是各國(guó)重視的問(wèn)題。俄羅斯在這方面做了廣泛而深入的研究。他們?cè)谶x擇樹(shù)種時(shí)，除考慮地帶性規(guī)律外，還堅(jiān)持以下原則:耐寒性、抗旱性、耐貧瘩、生長(zhǎng)快和一定的土壤改良作用。所選的植物種類應(yīng)具有抗污染、速生、良好發(fā)育、水土保持、衛(wèi)生保健、綠化及經(jīng)濟(jì)功能等生物生態(tài)系統(tǒng)特性。大量的資料表明，固氮樹(shù)種能適應(yīng)嚴(yán)酷的立地條件，特別是刺槐等豆科植物。因而，它們常作為先鋒樹(shù)種。英國(guó)在礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復(fù)中認(rèn)為，應(yīng)該選擇耐貧瘩的豆科植物，并注重喬、灌、草等的合理配置，既有利于控制水土流失，也有利于植物對(duì)土壤的改良。 J.E.G.Good 等[20]。在英國(guó)，對(duì)生長(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)缺乏的采礦廢棄地和其它廢棄地上的樺木和柳樹(shù)進(jìn)行了優(yōu)良無(wú)性系選擇。 選擇的優(yōu)良無(wú)性系，在露采煤礦廢棄地種植，其成活率明顯高于其它植物。在土壤特別貧瘩，條件惡劣的地方表現(xiàn)效果更為明顯。在土壤肥沃，排灌良好的土壤上，優(yōu)勢(shì)不很明顯。Shelburne教授研究挪威云杉時(shí)，發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果。研究表明在較好的立地條件下，一般的樺木特別是柳樹(shù)比經(jīng)過(guò)選育的無(wú)性系生長(zhǎng)得更好或者生長(zhǎng)沒(méi)有差異。Goodman(1969),Chapin(1983),Clark(1983) 研究表明，在一般條件下，低營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下選育的生態(tài)型植物比高營(yíng)養(yǎng)條件下選育的生態(tài)型植物生長(zhǎng)慢得多。在低營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下選擇的生態(tài)型無(wú)性系雖然生長(zhǎng)慢，但需肥少，在劣質(zhì)條件下成活率高，能長(zhǎng)期生長(zhǎng)。研究還表明選育的無(wú)性系樹(shù)冠的高、寬比率低，冠幅大，枯枝落葉多，有助于土壤有機(jī)物的積累和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)?；謴?fù)方案的實(shí)施通過(guò)前文的分析，鶴崗礦區(qū)適合采取強(qiáng)化治理的模式對(duì)生態(tài)進(jìn)行恢復(fù)。由于這種模式重視對(duì)生態(tài)的投入，因此，接下來(lái)對(duì)方案進(jìn)行具體細(xì)化時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)從生態(tài)恢復(fù)的角度出發(fā)。結(jié)合礦區(qū)三大系統(tǒng)，生態(tài)恢復(fù)方案應(yīng)該兼顧三大系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。 使鶴崗地區(qū)的生態(tài)、資源、社會(huì)以及政府監(jiān)督形成合力，促進(jìn)區(qū)域的持續(xù)發(fā)展。方案的設(shè)計(jì)遵循以下步驟 :7.1生態(tài)環(huán)境治理方面:生態(tài)恢復(fù)首要的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的技術(shù)手段，結(jié)合鶴崗地區(qū)的氣候和土壤條件，在廢棄地上可以考慮采取種植耐寒的植物來(lái)改變土壤結(jié)構(gòu)，使破壞的土地的得到修復(fù)。在生物技術(shù)方面，可以采取普遍種植植物的措施。首先，可以將城市生活垃圾帶來(lái)的淤泥或者是污染河流的河底淤泥對(duì)廢棄土地進(jìn)行填埋，同時(shí)，在生態(tài)恢復(fù)早期必須選擇固氮的植物，可以是豆科的，也可以是非豆科的。這樣實(shí)現(xiàn)了土壤的基質(zhì)的改良，為6后續(xù)的綠化種植提供土壤肥力 ;還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)提高綠化率的作用。結(jié)合鶴崗的地理位置特點(diǎn)和生態(tài)恢復(fù)投資成本，具體可以選擇以下兩種植物恢復(fù)植被 :小冠花:小冠花是一種抗旱、耐寒、耐鹽的豆科多年生牧草，根系發(fā)達(dá)，對(duì)改良鹽土物理性質(zhì)具有重要的意義。 每年可割3-4次，畝產(chǎn)鮮草4000-5000kg,莖葉柔嫩，營(yíng)養(yǎng)豐富，可青貯、加工成草粉、曬制成千草捆。在盛花期測(cè)定含粗蛋白質(zhì) 23.2%，粗脂肪1.92%、粗纖維30.20%、無(wú)氮浸出物33.06%、粗灰分8.64%0披堿草:披堿草為禾本科。披堿草屬多年生草本植物，抗旱、耐寒、耐鹽堿、抗風(fēng)沙，在微堿性或堿性土壤上生長(zhǎng)，耐風(fēng)吹沙打。畝產(chǎn)鮮草650-1000kg，各種家畜都能食用，莖葉干物質(zhì)中粗蛋白質(zhì)含量8.51%，粗脂肪3.0%，粗纖維45.10%，無(wú)氮浸出物r0%，粗灰分6.0%0以上兩種植物可以在土壤恢復(fù)時(shí)起到固定土壤肥力的作用，同時(shí)，植物本身還可以作為家畜飼料，兩種植物的大面積栽種，既起到改善土壤營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的作用，又可以在礦區(qū)發(fā)展飼料加工產(chǎn)業(yè)。此外，鶴崗地區(qū)應(yīng)重視屋頂綠化，結(jié)合小冠花、披堿草的種植，還可以有效吸附、凈化大氣中的飄塵和降塵，降低大氣中的粉塵危害。同時(shí)，應(yīng)該及時(shí)處理煤炭開(kāi)采形成的煤研石仁下文將具體分析)，并在煤炭開(kāi)采和加工的場(chǎng)所安裝粉塵回收設(shè)備。同時(shí)推行多元綜合治理的土地復(fù)墾模式是解決鶴崗礦區(qū)塌陷土地復(fù)墾問(wèn)題的一種思路。具體設(shè)想是，以1997年國(guó)家明確規(guī)定復(fù)墾資金列入生產(chǎn)成本或建設(shè)項(xiàng)目總投資為界，將礦區(qū)塌陷土地劃分為歷史塌陷和新增塌陷兩類，對(duì)于歷史塌陷土地，應(yīng)由國(guó)家籌資或在國(guó)家復(fù)墾土地使用優(yōu)惠政策下由社會(huì)力量仁包括礦山企業(yè))出資進(jìn)行土地復(fù)墾。新增塌陷土地由企業(yè)復(fù)墾，力爭(zhēng)做到破壞一畝，復(fù)墾一畝。對(duì)新塌陷地應(yīng)打破單一征地的舊模式，若經(jīng)過(guò)復(fù)墾，土地生產(chǎn)力(或收益)能達(dá)到原有土地效用的一律不征用，企業(yè)支付復(fù)墾及地力補(bǔ)償費(fèi)，仍由農(nóng)民復(fù)墾使用。對(duì)于有些塌陷土地也可采用多方協(xié)同復(fù)墾，股份經(jīng)營(yíng)土地的混合模式。礦區(qū)塌陷土地在復(fù)墾技術(shù)上應(yīng)根據(jù)塌陷地狀況，使用綜合整治的復(fù)墾方式。以期提高礦區(qū)的土地復(fù)墾率。7.2煤炭生產(chǎn)方面大力推廣應(yīng)用清潔開(kāi)采和潔凈煤技術(shù):通過(guò)制定一系列強(qiáng)有力的政策法規(guī)，并加大資金投入，加快清潔開(kāi)采和潔凈煤技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用。潔凈煤技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化是今后煤炭加工利用的重中之重，也是從根本上解決煤炭污染的重要途徑，這不僅有利于環(huán)境狀況的根本改善，而目‘也是煤炭工業(yè)健康發(fā)展的必然選擇。首先是關(guān)閉生產(chǎn)工藝落后，安全性差，資源浪費(fèi)大的小煤礦以及加快淘汰耗能高，污染重的舊式加工工藝。加大污染物的處理力度，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)典型區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)指標(biāo)效果，使三廢的處理率能達(dá)到90%以上。其次是降低對(duì)煤炭開(kāi)采的投入，減少煤炭的開(kāi)采量，而對(duì)提高采掘業(yè)的技術(shù)水平進(jìn)行投入，減少事故，減少資源浪費(fèi)，提高回采率，延長(zhǎng)資源的可能利用時(shí)間，使原有的40-50年延長(zhǎng)到60年、80年，另一個(gè)方面:突出調(diào)整煤炭工業(yè)結(jié)構(gòu)，適當(dāng)調(diào)整煤炭生產(chǎn)，進(jìn)一步提高煤炭就地洗選、轉(zhuǎn)化的比重，發(fā)展煤炭精深加工，由單純的采煤、賣煤變?yōu)榘l(fā)展煤轉(zhuǎn)電，發(fā)展煤轉(zhuǎn)焦，發(fā)展煤轉(zhuǎn)氣，發(fā)展煤化工，靠煤炭的精深加工來(lái)提高它的附加值，給企業(yè)帶來(lái)的可觀的經(jīng)濟(jì)效益是不可忽視的。結(jié)論生態(tài)恢復(fù)是減少人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞的一個(gè)重要手段和途徑，通過(guò)人為的干預(yù)，可以促進(jìn)自然生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和良性循環(huán)發(fā)展，這也符合可持續(xù)發(fā)展的思想。煤炭開(kāi)采這個(gè)行業(yè)的特殊性決定了煤炭礦區(qū)的生態(tài)必然會(huì)在一定程度上遭到破壞。 本文則是7針對(duì)這種生態(tài)破壞，分析了實(shí)現(xiàn)煤炭礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的途徑和手段，使這種破壞帶來(lái)的生態(tài)損失降到最小，甚至實(shí)現(xiàn)零破壞。結(jié)合鶴崗地區(qū)的實(shí)際情況，本文得出了以下結(jié)論 :一、國(guó)內(nèi)外的大量專家學(xué)者對(duì)礦區(qū)的自然生態(tài)圈的恢復(fù)研究已經(jīng)取得了一定的成果。然而這種研究成果由于沒(méi)有考慮人類活動(dòng)的影響，因此實(shí)現(xiàn)的生態(tài)恢復(fù)是短暫的甚至有可能倒退。而對(duì)礦區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)研究卻不涉及生態(tài)恢復(fù)。因此，二者沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有機(jī)