2021.05.12 中国矿业报/银鹤
置身于绿草如茵、地形舒缓有致的英国旷野中,如果没有当地人介绍,你绝对想不到这里曾经是地球上一块巨大的疮疤。如今,经过空间重置和生态修复后,这里的人工伤痕已经彻底消失了。看着起伏的馒头状山丘,舒缓地扭动着引人入胜的“S”形身姿,让人油然想起这个盛产文学国家的优美诗歌与小说。
当地的地质学家告诉我们,脚下这片诗意的土地,曾经确实伤痕累累。它们既给当地居民带来过工作机会,同时又给他们的生存环境带来过巨大破坏和严重危害。
生态修复后的废弃矿山展现出“风吹草低见牛羊”的美好田园景象
为了将这些“疮疤”修复好,英国不但将矿业技术发挥到极致,就连矿山闭坑后的空间重置或生态修复,也像十四行诗一样发挥到了极致,并成为样板工程。
与西方很多其他国家不一样,英国人在重置废弃的矿山空间时,尤其是那些历史上规模巨大的采石场时,充分发挥了莎士比亚式小说的浪漫精神以及传统英国人的优雅气质。他们充分利用这个岛国天然多雨水及气候温和的自然优势,将那些曾经在历史上为这个国家贡献过无数石雕用的众多采石场和其他采矿场,重新规划成与矿场周围环境和谐一致、犹如一首首田园牧歌般优美的景点。
那么,他们是如何实现发展经济与保护环境之间的可持续发展呢?
实地调研 列出清单
在英国这个古老而发达的国家,废弃矿山的空间重置及生态修复,代表着一种复杂的社会文化、经济和生态挑战。
众所周知,采矿有很多不确定性。 在英国的德文郡、多塞特郡和康沃尔郡,每提取1吨瓷土,就会产生7吨~8吨废石。一堆又一堆混合着土壤和大块废石的矿业垃圾,就这样长期暴露在地表。与此同时,巨大的露天采坑也如伤疤般裸露着,其中的部分采坑还一度被用作储水池供采矿用。所有这些,都给曾经美丽的自然地球表面留下了永久的疤痕。
自20世纪90年代以来,英国政府开始重视各种形式的资金筹措,用以大力支持废弃矿山的空间重置和生态修复计划。例如,英国政府通过其乡村委员会(the Countryside Commission),资助、支持将所有废弃矿山恢复为遍布整个英格兰的社区森林(Community Forests)。这些政府资助项目,强调人类和生态环境的可持续发展及其教育与示范功能。
英国开展废弃矿山生态修复工作,一般从现场调研开始。生态修复项目组织者通常会进行废弃矿山的现场调研,并在此基础上列出终极目标和远景展望。调研内容包括但不限于采矿方式、矿山废弃时间、矿山周围树种等植被清单登记等,以确定合理的科学生态修复手段和技术。
土壤修复 精准平衡
在英格兰,许多用于废弃矿山生态修复的技术,是从森林管理中常用的造林实践借鉴而来的。 其中,最常用的技术包括场地准备、土壤修复、后期监测与维护。
以废弃的德斯福德湖采矿区的生态修复为例。历史上,德斯福德湖区是一个始于1900年的地下采矿场,并于1984年关闭。该矿区对周围环境的破坏,部分源自于当年的洗煤过程,洗煤增加了矿产品的回收率,但导致矿业废弃物对环境的破坏。
1994年,英格兰在其中部设立面积为194平方英里的国家森林公园,其中便包括德斯福德湖区的废弃采矿场。自那以后,人们便开始在这个面积广阔的公园内种植各种树木,以修复其生态环境。在其中的德斯福德湖废弃矿区,他们采用了以下生态修复技术:
在采矿活动中,很多地方的土壤及废石被紧紧挤压在一起,导致土壤被严重压实和移位。压实减慢了降雨的渗透流动,增加了地表径流,使表面的植物幼苗生长困难。为此,技术人员引进现代化的耕地机、土壤破碎器和箱式刮板机,以重建土壤应有的疏松、吸水特性。然后,他们使用重型平地机来平整土壤表面,以创建更具美学吸引力的景观,并修复该区历史上的原始地貌特征。他们将疏松后的土壤混合矿区特有的煤矿渣等,以增加土壤的稳定性。其间,他们使用了三翼尖齿松土器,混合深度达50厘米,行距为115厘米。在更陡峭的斜坡地带,他们则采用了东方特有的梯田式耕作技术,梯田上的土壤同样被破碎、疏松,以增加其涵养水分的功能。
此外,他们还在土壤中重新建立养分平衡。德斯福德湖区的绝大多数废弃采矿场土壤呈中性或碱性。而当黄铁矿颗粒与空气和水发生反应时,土壤会变成酸性,这是矿区生态修复工作人员共同担心的问题。撒石灰和添加有机材料可以均衡土壤的pH值,改善土壤性质。
通过土壤分析及相关科学计算,他们向德斯福德湖区的土壤中添加了每公顷12吨的石灰石,以促进其尽快地接纳植物苗木,最终建立起生机勃勃的植被。在其他极端土壤环境地区,石灰的施用量可以达到每公顷100吨。同时,他们还考虑到要允许泾流相关的营养物质有足够的时间渗透到土壤中去,而为土壤营养找到现实的平衡,部分还取决于要栽种的植物种类。不同的物种可以在不同的土壤类型中生根发芽,繁衍生息。
只有综合考虑以上因素,才可以使废弃矿山的生态修复和空间重置更加成功。
总之,疏松被压实的土壤、保持适当的土壤酸碱度,是植被恢复的重要先决条件。此外,在废弃矿区土壤中成功恢复植被的重要因素,还包括适当的间距、种群质量和物种类型。自然繁殖或水力播种也是植被恢复的选项之一。
在许多废弃矿区播撒草种,可以在很短时间内让一个废弃矿区显示出极强的生命力,同时还可以稳定土壤,以阻止其进一步剥蚀、退化。与此同时,可以种植三叶草和其他豆类植物,以适当控制树种之间的过度竞争。需要注意的是,不良的种植方法和植物库存质量,是导致植被恢复缓慢甚至死亡的重要因素之一。
因地制宜 就形随形
在处理废弃的露天采矿场包括采石场等人工扰动空间时,英国没有采用其他国家常用的回填方式。因为采出的绝大多数石块,都早已被化作成一件件优美的艺术品,被镶嵌在重要建筑上,如学校、议会大厦和教堂等。英国已没有可填埋的物质去恢复这些巨大采坑的原貌了,更不会异地运送外来物质填埋这些采坑。当然,经济成本是另一个不得不考虑的因素。
在此情况下,英国人因地制宜,将那些原本陡峭的巨大采坑边坡进行一定处理,使之不再那么陡峭,更不会有崩塌及滑坡的危险。在保证这些边坡稳定的前提下,使之与周围原始山体的坡度保持类似舒缓的流畅状,然后撒上本地野生的草种。不出几年,这些经过稳固的采石场边坡,便郁郁葱葱一派生机,恢复得和周围天然山体一样舒缓雅致,充满诗意了。
整个采石场的全部空间重置和生态修复过程,都是对环境没有任何破坏的物理变化,而不是对环境有长久甚至永久性破坏作用的化学变化。
德斯福德湖区废弃矿山空间重置时,每公顷密集种植了4500株(约1.5米×1.5米间距)植物,这些植物既有本地物种也有外来物种。从第一年的恢复情况看,本地物种的成活率高于外来物种。其中,占优势的本地物种包括山楂类、栎类、枫糖类等;外地物种则包括柏树、水曲柳和科西嘉松等。这些物种在整个英格兰的废弃矿区生态修复中具有相当代表性。
从德斯福德湖区生态修复项目中还可以得出,修复后期的维护也十分重要。当初项目的组织者创建了相关教育计划,并积极监控该地区的生态修复进展。后期监控是评估项目成败的惟一方法,也是未来是否可以从该项修复工作中受益的学习过程。
1995年夏,德斯福德湖区遭受了严重干旱,并因此损失了30%的生态修复播种植物,但在第二年重新进行了补种。
尽管此前所遵循的植物恢复基本准则是完全可以接受的,但恢复植被前的场地条件,或许已潜伏了加剧这一干旱事件的因素。反过来,因干旱导致的植物死亡损失,也引起人们对未来类似项目的指导与修正。
理想的废弃矿区生态修复顺序应该是,将石灰石直接施用到矿渣表面,然后将土壤疏松至50厘米深度并与土壤进行充分混合,以降低其因长久压实导致的致密程度,然后施用除草剂或种植那些对水分需求较少的覆盖作物。
综上所述,英格兰的废弃矿区生态修复经历了一些挑战,但也提供了可供借鉴的相关技术和经验。总的来说,精心计划和确定优先次序对于该项工作的成败至关重要。
(作者系地质学博士、国际地质科学联合会地质学史委员会委员)
{{panelTitle}}