煤矿地质环境对生态系统影响及修复策略研究.pdf

煤炭新视界CHINA COAL VISION环 境 保 护0引言煤矿地质环境是指与煤矿开采活动密切相关的地质条件和环境因素的综合体，包括煤矿区域的地质结构、煤层地质特征、地下水系统、土壤类型和分布、植被覆盖、气候条件等。煤矿开采过程中，土地破坏、水体污染、生物多样性减少和大气污染等问题会对生态系统造成破坏。因此，煤矿地质环境对生态系统的影响不可忽视。为了保护和修复生态环境，必须采取相应的修复策略和可持续的矿山经营模式。1煤矿地质环境对生态系统的影响1.1 土壤破坏和侵蚀土壤破坏和侵蚀是由于土地表面的剥离和覆盖层的移除，导致原有土壤结构和组成的改变，进而引发一系列不利影响的过程。煤矿开采使得地表裸露，暴露的土壤容易受到降雨的冲刷和风蚀的侵蚀，造成土壤层的流失和疏松，进而降低土壤的保水能力、抗风蚀能力和养分含量。此外，土壤破坏和侵蚀还会导致土壤的物理、化学和生物性质发生变化，破坏土壤的结构和肥力，限制植物的生长和发育，降低土地的生产力。同时，煤矿开采所释放的有毒有害物质，如重金属和化学物质，会对土壤产生污染，进一步加剧土壤破坏的程度，对生态系统的恢复和可持续发展产生不利影响1。例如，煤矿开采过程中使用的矿石分选工艺常常涉及化学药剂的使用，如浮选剂和萃取剂，这些化学药剂在煤矿加工过程中可能泄漏或溢出，进入土壤中。以重金属为例，煤矿地质环境中常含有铅、汞、镉等重金属元素，在煤矿开采过程中被释放到土壤中，通过渗漏和流动，逐渐积累在土壤中。由于这些重金属具有高毒性和持久性，能够长期滞留于土壤中，对土壤生物和植物造成危害。高浓度的重金属污染还会抑制土壤微生物活性，破坏土壤生态系统的功能，影响植物的生长和发育2。同时，煤矿开采过程中可能还涉及石油、煤沥青、石油醚等化学物质的使用，这些化学物质如果不妥善管理，可能会通过泄漏或渗漏进入土壤，对土壤产生污染。化学物质的污染会影响土壤的物理性质、化学性质和生物活性，阻碍土壤中有机物分解和养分循环，对植物生长产生不利影响。1.2 水体污染与水资源损失水体污染与水资源损失是指废水和有害物质的排放导致附近水体受到污染，以及水资源的过度利用和损耗等现象。煤矿开采过程中，大量的废水和含有有害物质的排放物被释放到附近的河流、湖泊和地下水系统中，会污染水体。这些废水中含有的有毒物质和重金属会对水生生物造成严重的伤害，破坏水生态系统的平衡3。有时，煤矿开采过程中可能需要大量的水，以及由此产生的处理废水，导致水资源过度损耗。这种水资源损失可能会导致附近地区的水供应不足，威胁当地的生态环境，影响民众正常的生活。例如，煤矿设备冲洗和煤矸石处理需要大量使用水。冲洗煤炭表面的杂质和尘埃，以提高煤炭品质和减少粉尘的释放。这些水的使用量很大，而且往往一部分水被消耗在煤矿设备的冷却和工业用水等方面，导致对水资源过度损耗。尤其是在水资源供应本就紧缺的地区，煤矿开采需要大量的水，周边水源可能面临供水不足的问题，进而影响当地生态环境和社会经济发展。1.3 大气污染和气候变化煤矿开采会对大气环境造成污染，对气候变化也会产生巨大影响。在煤矿开采和燃煤过程中，大量的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物被释放到大气中，煤矿地质环境对生态系统影响及修复策略研究谢春华（上饶市广信区自然资源局，江西 上饶 334100）摘 要：为降低煤矿地质环境对生态系统的不良影响，对土壤的破坏和侵蚀，水体污染与水资源损失等方面的问题进行分析，并提出一些煤矿地质环境的修复策略，包括通过技术手段修复土壤，结合水体检测加强保护等。关键词：煤矿地质环境；生态系统；煤矿开采；修复策略中图分类号：X751文献标识码：A172CHINA COAL VISION煤炭新视界环 境 保 护形成大气污染。这些污染物不仅对周围的空气质量产生负面影响，还会形成酸雨和雾霾等环境问题，威胁民众健康和生态系统的稳定性。同时，煤矿开采和燃煤释放的大量二氧化碳是主要的温室气体之一，也全球变暖和气候变化的主要原因之一5。这些污染物和温室气体的释放不仅会对当地的环境和生态系统造成直接影响，也会通过大气扩散和传播对更广阔的地区产生间接影响。2生态保护背景下煤矿地质环境的修复策略2.1 监测评估土壤的污染程度和质量状况，通过技术手段修复土壤土壤修复是指针对受煤矿开采等人类活动影响导致的土壤破坏、污染或退化，通过一系列的管理和技术手段，恢复土壤的生物、物理和化学性质，提高土壤的质量和功能，以实现土壤的健康和可持续利用。土壤修复的目标是恢复土壤的肥力、结构和水分保持能力，促进植被生长，维护生态系统的稳定性。针对煤矿开采导致的土壤破坏和侵蚀，需要采取土壤修复措施。为此，企业需要对土壤进行监测和评估，以了解土壤的污染程度和质量状况，然后采用适当的技术手段，如土壤改良、有机物添加和植物修复等（见图 1），促进土壤结构的恢复和养分的补充。土壤修复手段具体如下：第一，土壤改良。土壤改良是通过添加改良剂，如有机物、石灰、磷肥等，改善土壤的物理性质、化学性质和生物活性，提高土壤的保水能力、透气性和养分供应。如果土壤受到污染物的影响，可以采用土壤改良技术，如添加活性炭、有机肥料或石灰等改良剂，以吸附或中和污染物，改善土壤的化学性质。第二，有机物添加。有机物添加是将有机物质施加到受损土壤中，以提供养分、改善土壤结构、增加土壤有机质含量，提高土壤生物活性和水分保持能力。第三，植物修复。将适应性强的植物种植在受损土壤中，通过植物的根系、根系分泌物和地上部分的生物量积累，改善土壤结构、促进土壤微生物活动和养分循环，从而修复和改善土壤质量。应用植物修复策略时，企业应选择适应当地环境条件的植物。如果土壤受到重金属污染，可选择具备重金属抗性的植物，如铜抗性植物紫花苜蓿或镉抗性植物大麦。这些植物可以通过根系的吸收和根际微生物的协同作用，将重金属固定在植物体内或将其转化为较低毒性的形式。同时，这些植物的生物量可以进一步用于土壤改良和有机物添加，增加土壤中有机质的含量和改善土壤结构。2.2 通过先进设备和完善制度减少水污染，结合水体检测加强保护水体治理是指针对煤矿开采等活动导致的水体污染和水资源损失问题，采取一系列管理和技术措施，保护、恢复和改善受影响的水体环境，实现水资源的可持续利用和生态系统健康。水体治理的核心目标是减少污染物的排放和降低水体的污染程度。针对煤矿开采导致的水体污染和水资源损失，企业需要实施水体治理措施。为此，企业需要借助污水处理设施，对煤矿开采过程中产生的废水进行有效处理和净化，确保排放达到环境标准。具体来讲，应包括物理、化学和生物处理方面的处理设施，如沉淀、过滤、氧化、生物降解等，以去除废水中的悬浮固体、有机物和有害化学物质。同时，水体治理还涉及水资源保护和管理，一方面可通过建设循环水系统、收集雨水和废水再生利用等方式减少对当地水资源的过度利用和损耗；另一方面要建立水资源保护区和管理制度，以确保水资源的可持续利用和合理分配。在水源保护过程中，企业还需根据当地实际情况建立水体监测体系，对周边水体进行定期监测和评估，及时发现和处理污染事件，保护水体生态系统的健康。例如，一家煤矿企业通过水体监测体系发现附近河流中重金属浓度升高，已经超过环境标准，企业立即采取行动，调查和确定重金属污染的来源。随后采取适当的措施，改进工艺、提高废水处理设施的处理能力、减少重金属排放量，确保废水达到环境排放标准。此外，在水体治理中，如果发现污染事件，如废水溢漏或事故性泄漏，相关企业应立即采取应急措施控制，清理污染物，避免进一步对周边水体造成损害，降低环境污染风险。图 1 煤矿地质环境的土壤修复技术173煤炭新视界CHINA COAL VISION环 境 保 护2.3 为濒危物种提供生存场所和繁殖环境，着力恢复生物的多样性生物多样性恢复是指通过一系列的管理和保护措施，恢复和增加受煤矿开采等活动影响而受损的生态系统中的物种多样性，包括保护和恢复受影响的栖息地、提供适宜的生活环境、引入适应性强的物种以及加强监测和研究等措施。其中，保护和恢复受影响的栖息地至关重要。可通过划定和建立自然保护区、保护生态脆弱地区和关键栖息地等方式，为濒危物种提供安全的生存场所和繁殖环境，进而为生态功能的恢复提供保障。同时，可根据实际情况引入适应性强的物种，以增加物种的数量和种群密度，恢复生态系统中的相互依存关系和生态链条。在生物多样性恢复中，监测和研究是重要环节。企业通过监测物种的存在和种群数量可评估恢复措施的效果，并及时调整和改进策略。在此过程中，还应深入研究生物多样性恢复的生态学、遗传学和行为学等，有助于制订更科学有效的恢复策略和保护措施。通过有效的生物多样性恢复，可以重建生态平衡，提升生态系统的稳定性，为可持续发展提供支持。2.4 制订完善的大气污染控制和减排措施，加强对大气环境的保护针对煤矿开采导致的大气污染和气候变化，需要采取大气污染控制和减排措施。第一，要推广清洁燃煤技术，使用高效、低排放的燃煤设备和燃烧系统，减少燃煤过程中产生的颗粒物、硫氧化物和氮氧化物的排放。第二，鼓励使用清洁能源，如风能、太阳能和生物质能源，以降低对煤炭的依赖，减少有害气体排放。最后，还应采取大气污染治理措施，如安装煤矿设备的尾气处理装置和粉尘收集器，有效控制和收集矿井排放的尾气和粉尘，减少对大气环境的污染。例如，煤矿企业安装煤矿设备的脱硫装置和除尘器。脱硫装置通过使用石灰石或其他吸收剂，将煤矿燃烧过程中产生的二氧化硫捕获并转化为无害的石膏或其他化合物。除尘器采用过滤器或静电场等技术，能捕捉和收集煤矿开采过程中产生的粉尘颗粒。上述装置的安装和运行能够有效减少煤矿排放对大气质量的影响，降低空气污染风险，改善周围地区的空气质量，降低对生态系统的危害，不仅有助于实现环境保护目标，还有助于提升企业形象和可持续发展的竞争力。3结语煤矿地质环境修复策略需要综合考虑土壤修复、水体治理、生物多样性恢复和大气污染控制等方面。通过合理选择和应用修复技术，加强环境管理和监管，可以实现煤矿地质环境的修复和保护，促进生态系统的健康恢复和可持续发展。参考文献：1丁翠，马守臣，李明秋，等.煤矿废弃地复垦耕地生态系统的可持续性评价J.浙江农业学报，2017（12）：2097-2103.2杨博宇，白中科.碳中和背景下煤矿区土地生态系 统 碳 源/汇 研 究 进 展 及 其 减 排 对 策 J.中 国 矿业，2021（5）：1-9.3尚红霞.矿山周围生态环境修复与治理研究J.能源与环保，2022（2）：7-12.4周伟，官炎俊.重建植被视角下露天煤矿区土地复垦演替过程及管控模式研究J.煤田地质与勘探，2022（12）：65-74.5李全生，李淋.东部草原区露天煤矿减损开采与生态系统修复技术及应用J.煤炭科学技术，2023（1）：484-492.作者简介：谢春华（1970-），男，汉族，江西上饶人，大专，工程师，从事自然资源调查监测工作。责任编辑：陶小琳174