生态修复技术在矿区土壤污染治理中的综合评估研究

中图分类号：X173 文献标识码：A

引言

随着矿产资源的不断开发，矿区土壤污染问题日益突出，成为全球性环境问题。矿区土壤污染不仅破坏当地生态系统，还可能通过食物链危害人类健康。传统的物理化学修复方法虽然见效快，但成本高且可能造成二次污染。相比之下，生态修复技术具有成本低、环境友好、可持续等优势，逐渐成为矿区土壤污染治理的研究热点。本文旨在系统探讨生态修复技术在矿区土壤污染治理中的应用现状和发展前景。

1、生态修复技术分类及原理

生态修复技术可分为物理修复、化学修复和生物修复三大类：物理修复技术包括客土法、土壤淋洗和电动修复等，主要通过物理手段分离或固定污染物。化学修复技术包括化学固定化、化学氧化还原等，利用化学反应改变污染物的形态或降低其毒性。生物修复技术则利用植物、微生物或动物的代谢活动降解或富集污染物，包括植物修复、微生物修复和植物-微生物联合修复等。植物修复技术利用特定植物吸收、转化或固定土壤中的污染物，超富集植物对重金属具有特殊的吸收和富集能力，如蜈蚣草对砷的超富集作用，微生物修复技术利用细菌、真菌等微生物降解有机污染物或改变重金属的价态和生物有效性，植物-微生物联合修复结合了两者的优势，可显著提高修复效率，这些生物修复技术具有成本低、环境友好、可持续等优点，但也存在修复周期长、受环境条件限制等不足。

2、矿区土壤污染及治理现状

矿区土壤污染具有污染源复杂、污染物种类多、污染范围广等特点。主要污染源包括采矿活动、选矿过程、尾矿堆放和矿产品运输等。这些活动导致大量重金属、有机污染物和酸性废水进入土壤环境，造成严重的土壤污染。重金属污染是矿区土壤污染的主要类型，包括铅、镉、汞、砷等，这些重金属具有毒性强、难降解、易积累等特点，对生态环境和人体健康危害极大。有机污染物主要来自选矿过程中使用的药剂和矿山机械的油污泄漏，包括多环芳烃、酚类化合物等。这些有机污染物具有致癌、致畸、致突变等危害，且难以自然降解。酸性废水则是由于硫化矿物氧化产生的酸性矿山排水，导致土壤 pH 值下降，影响土壤生态系统平衡。

当前矿区土壤污染治理技术主要包括物理修复、化学修复和生物修复三大类。物理修复技术包括客土法、隔离法和热处理等，适用于小范围、高浓度污染场地的治理。化学修复技术主要包括化学固定化、化学淋洗和氧化还原等，可有效降低污染物的迁移性和生物有效性。生物修复技术则利用植物、微生物等生物体的代谢活动来降解或固定污染物，具有成本低、环境友好等优点。近年来，一些新型治理技术也逐渐得到应用，如电动修复、纳米材料修复等，这些技术在某些特定条件下表现出良好的治理效果，但仍需进一步研究和完善，在实际应用中，往往需要根据污染特征和场地条件，采用多种技术组合的综合治理方案。

3、生态修复技术在矿区土壤污染治理中的综合评估分析

3.1、生物炭修复技术

生物炭修复技术是近年来新兴的一种土壤污染治理手段，其主要原理是通过将生物质废料（如秸秆、木屑等）经过高温热解制成生物炭，并将其施加到污染土壤中，利用生物炭的高吸附性来吸附土壤中的重金属和有机污染物。生物炭是一种多孔、比表面积大的物质，能够有效吸附土壤中的有害物质，从而减少污染物的流动性和生物可利用性，达到修复污染土壤的目的。此外，生物炭的施用还能够改善土壤的物理、化学和生物学特性，如提高土壤的通气性、促进微生物的生长、调节土壤的酸碱度等，这些都对改善土壤生态环境具有积极作用。生物炭修复技术的优势在于其操作简单，成本相对较低，并且具有较长的持效期，能够长期维持土壤的修复效果。然而，生物炭修复技术的效果受多种因素的影响，如生物炭的性质、土壤类型、污染物浓度等[1]。

3.2、植被重建

植物修复技术是利用某些植物对特定污染物的吸收、积累、降解或转化能力，去除土壤中的污染物，这些植物通常被称为超富集植物或耐性植物。它们能够在体内积累大量的重金属离子或有机污染物，而不会表现出明显的毒害症状。依据重塑的地貌形态和重构的土壤条件，充分考虑植被配置的多样性、适应性、先锋性和抗逆性，合理配置矿山植被重建空间。根据场地条件，筛选出根系发达、固氮能力强、生长速度快、播种栽植容易、成活率高、病虫害少、抗水土流失能力强、易管护的适生植物和先锋植物。通过林、草、花、卉、乔、灌种植结合，合理部署植被疏密和覆盖区域[2]。

3.3、原位固化技术与稳定化技术

原位固化技术主要在受污染的土壤中直接添加水泥、石灰等无机胶凝材料，这些材料能够与土壤中的水分发生水化反应，生成坚硬的固化体。在这个过程中，污染物被包裹在固化体内，形成稳定的结构体，从而有效阻止了污染物的迁移和扩散。稳定化技术则利用化学药剂，如磷酸盐、硫化物等，与土壤中的重金属离子发生化学反应，形成难溶性的化合物或沉淀物。这些化合物或沉淀物的生物有效性大大降低，从而减少了重金属对生物体的危害。在实际应用中，原位固化技术与稳定化技术常结合使用。首先通过原位固化技术将污染物包裹在固化体内，形成稳定的结构体；然后再利用稳定化技术进一步降低固化体内污染物的生物有效性[3]。

4、案例分析

选择某典型重金属和多环芳烃复合污染矿区作为案例，应用构建的评估体系对五种修复技术进行综合评价。修复技术包括：1)客土法；2)化学固定化；3)植物修复；4)微生物修复；5)植物-微生物联合修复。通过实地采样和实验室分析获取各技术的性能数据，结合专家评分进行模糊综合评判。结果表明，植物-微生物联合修复的综合得分最高(0.82)，尤其在环境友好性和长期可持续性方面表现突出。微生物修复次之(0.75)，在技术可行性和经济合理性方面优势明显。客土法虽然见效快，但成本高且破坏土壤结构，综合评分最低(0.45)。案例验证了评估体系的实用性，也为类似矿区的修复技术选择提供了参考[4]。

结束语

生态修复技术在矿区土壤污染治理中展现出广阔的应用前景。相比传统方法，生态修复具有环境友好、成本较低等优势，是实现矿区可持续发展的重要途径。然而，该技术仍面临效率、经济性和管理等方面的挑战。未来应加强基础研究和技术创新，完善政策法规，推动生态修复技术在矿区土壤污染治理中的规模化应用。通过多方协作和持续努力，生态修复技术将为矿区生态环境改善和生态文明建设做出重要贡献。

参考文献：

[1]陈英.铅锌矿区土壤重金属污染及生态修复技术研究进展[J].中国战略新兴产业,2024,(32):122-124.

[2]李会杰,刘雨.矿区土壤重金属污染微生物生态修复技术研究[J].环境科学与管理,2024,49(02):158-161+188.

[3]戴娟.矿区土壤重金属污染治理及生态修复技术研究[J].河南科技,2021,40(16):126-128.

[4]陈家栋.大宝山矿区土壤重金属污染及废弃地生态修复技术[D].南京林业大学,2012.