废弃地的生态恢复

1、废弃地的生态恢复1 废弃地生态恢复总论废弃地生态恢复总论2 矿区废弃地的生态恢复矿区废弃地的生态恢复3 城市工业废弃地的生态恢复城市工业废弃地的生态恢复4 垃圾处理场地的生态恢复垃圾处理场地的生态恢复1 总论 废弃地是人类文明进程的产物。 印度的废弃地达1.2107hm2。 估计21世纪中期，我国因生产建设而人为破坏的土地将达400万公顷。1.1废弃地的定义 Waste land；是指弃置不用的土地。 包括在工业、农业、城市建设等不同类型的土包括在工业、农业、城市建设等不同类型的土地利用形式中产生的种种没有进行利用的土地。地利用形式中产生的种种没有进行利用的土地。 是人类文明发展的伴生物，是人

2、类活动强度超是人类文明发展的伴生物，是人类活动强度超过自然恢复能力的结果。过自然恢复能力的结果。 产生废弃的原因主要包括能源和资源开采、城产生废弃的原因主要包括能源和资源开采、城市和工业的发展以及人类废弃物的处置不当等。市和工业的发展以及人类废弃物的处置不当等。1.2废弃地类型 矿区废弃地(mining wasteland) 人类对资源和能源的索取时所产生的一种废弃人类对资源和能源的索取时所产生的一种废弃地。地。 露天采集区和非露天采集区露天采集区和非露天采集区 采场、排土区和尾矿区采场、排土区和尾矿区 城市工业废弃地（urban industrial wasteland) 城市工业改建留下的

3、城市空白地。通常已被重城市工业改建留下的城市空白地。通常已被重污染污染 恢复途径主要是建设成城市花园或自然保留地恢复途径主要是建设成城市花园或自然保留地 垃圾处理场地landfills 城市固体废弃物的简单处理地城市固体废弃物的简单处理地 垃圾填埋场垃圾填埋场19801980年城市生年城市生活废弃物达活废弃物达31003100万吨。万吨。19951995年上升为年上升为1.071.07亿吨。亿吨。1.3 废弃地生态恢复的目标和意义 目标 矿区废弃地生态恢复要求进行生态复原或生态矿区废弃地生态恢复要求进行生态复原或生态修复，即恢复到自然的原始状态或可利用状态。修复，即恢复到自然的原始状态或可利用

4、状态。 城市工业废弃地和垃圾填埋场的生态恢复要求城市工业废弃地和垃圾填埋场的生态恢复要求进行生态改建，恢复到一种具有景观美学价值，进行生态改建，恢复到一种具有景观美学价值，或者可以利用的生态系统。或者可以利用的生态系统。矿区类型恢复类型金矿农业、林业、草地石墨矿农业、林业、工矿煤矿林业锰矿果园、工业用地沙矿农田（水田）煤矿排土场工业、建筑、农业、旅游业煤矿塌陷区渔业、水上公园废弃地生态恢复的意义 社会效益：美化环境，节约土地资源 经济效益：创造经济价值 生态效益：减少污染，改善环境1.4 废弃地生态恢复的原则、步骤和方法 原则（五原则） 自然原则：必须首先考虑当地的各种自然特征、自然原则：必须

5、首先考虑当地的各种自然特征、环境因素，因地制宜地进行恢复。环境因素，因地制宜地进行恢复。 系统原则：遵循生态系统规律。系统原则：遵循生态系统规律。 无害化原则：采用对其他生态系统无害的手段无害化原则：采用对其他生态系统无害的手段进行恢复。进行恢复。 经济原则：实事求是，地力、人力、财力三方经济原则：实事求是，地力、人力、财力三方面量力而行。面量力而行。 管理和监督原则：恢复前的规划，恢复后有效管理和监督原则：恢复前的规划，恢复后有效管理和监督。管理和监督。 废弃地生态恢复步骤 前期基础调查前期基础调查 土地利用前的本底调查：土壤、植被、动物、自然土地利用前的本底调查：土壤、植被、动物、自然资源

6、、人文遗产等，并拍摄照片。资源、人文遗产等，并拍摄照片。 现状调查和分析，确定恢复目标现状调查和分析，确定恢复目标 地形地貌和土壤系统恢复地形地貌和土壤系统恢复 地形修整，重建表土层，改良土壤，建立排灌系统地形修整，重建表土层，改良土壤，建立排灌系统与防止水土流失措施。与防止水土流失措施。 生态系统恢复生态系统恢复 生态恢复的管理和监督生态恢复的管理和监督废弃地生态恢复的方法 工程恢复方法 为基础方法为基础方法 主要目的是对废弃地的地形、地貌和土壤本底主要目的是对废弃地的地形、地貌和土壤本底进行恢复，建立利于植物生长的表土层和生根进行恢复，建立利于植物生长的表土层和生根层，获得较好的土壤基质层

7、。层，获得较好的土壤基质层。表土处理方法：堆置、平整等表土处理方法：堆置、平整等矿坑恢复方法：矿坑充填、积水坑疏排矿坑恢复方法：矿坑充填、积水坑疏排土壤改良措施：强夯、疏松、淋溶、表土更换土壤改良措施：强夯、疏松、淋溶、表土更换物理方法：客土法、土壤电修复、土壤热修复物理方法：客土法、土壤电修复、土壤热修复 化学恢复 利用相对较少，一般只应用于小范围的生利用相对较少，一般只应用于小范围的生态恢复态恢复 目的：和工程恢复方法结合，改良土壤的目的：和工程恢复方法结合，改良土壤的本底，以适合植物生长；在生态恢复的过本底，以适合植物生长；在生态恢复的过程中增加植物的成活率和生长速度。程中增加植物的成活

8、率和生长速度。酸化酸化碱化碱化去除盐分去除盐分去除毒物去除毒物营养物添加营养物添加 生物恢复方法 应用较广泛应用较广泛 目的：恢复土壤肥力和生物生产能力，建立稳目的：恢复土壤肥力和生物生产能力，建立稳定的植被层以构建生态系统。定的植被层以构建生态系统。 微生物土壤改良、特种植物栽种、植物引种等微生物土壤改良、特种植物栽种、植物引种等2 矿区废弃地的生态恢复 1990年统计我国历年采矿占用的土地面积约为20万公顷，由采矿每年约废弃土地2000公顷。 2000年，我国共有国营矿山企业8000个，个体矿山达23万多个，破坏的土地面积以每年约4670公顷速度增长。 矿区废弃地是指在采矿过程中所破坏的、

9、未经处理而无法使用的土地。 排土场：由剥离表土、开采的岩石碎块和低品排土场：由剥离表土、开采的岩石碎块和低品位矿石堆积而成的废石堆积地。位矿石堆积而成的废石堆积地。 采场：矿体采完后留下的采空区和塌陷区形成采场：矿体采完后留下的采空区和塌陷区形成的采矿废弃地的采矿废弃地 尾矿区：开采出的矿石经选出精矿后产生的尾尾矿区：开采出的矿石经选出精矿后产生的尾矿堆积形成的尾矿废弃地。矿堆积形成的尾矿废弃地。 其他：采矿作业面、机械设施、矿区辅助建筑其他：采矿作业面、机械设施、矿区辅助建筑和道路交通等先占用后废弃的土地。和道路交通等先占用后废弃的土地。2.1 矿区废弃地的危害 占用和破坏大量的耕地资源 对

10、本地生态景观造成严重影响 对周围地区产生严重环境影响 对整体生态环境造成影响2.2 矿区废弃地生态恢复技术 对矿区废弃地生态恢复的通常处理步骤 先用物理法或化学法对矿区进行处理，消除或先用物理法或化学法对矿区进行处理，消除或减缓尾矿、矿石对生态系统恢复的物理化学影减缓尾矿、矿石对生态系统恢复的物理化学影响。响。 再铺上一定厚度的土壤。若矿物具有毒性，还再铺上一定厚度的土壤。若矿物具有毒性，还需设置隔离层再铺土。需设置隔离层再铺土。 然后栽种植物以逐渐恢复生态系统。然后栽种植物以逐渐恢复生态系统。（1）矿区废弃地地形地貌恢复技术 主要任务 恢复废弃地的原始地形地貌，防止地质变动，恢复废弃地的原始

11、地形地貌，防止地质变动，提供土壤基质，为今后的土壤恢复和生态系统提供土壤基质，为今后的土壤恢复和生态系统恢复奠定基础。恢复奠定基础。废弃地充填恢复技术 就是使用一定的固体物质，对矿业开采留下的矿坑或沉陷区进行充填。 煤矸石充填恢复技术 煤矸石分层充填：充填一层，压实一层煤矸石分层充填：充填一层，压实一层 煤矸石全厚充填煤矸石全厚充填 填充注意之点：填充注意之点：填充时应该注意将下层的矸石填充时应该注意将下层的矸石压紧或者加入一定的辅助材料进行压实，以形压紧或者加入一定的辅助材料进行压实，以形成一定的隔水层。成一定的隔水层。 粉煤灰充填恢复技术 粉煤灰为燃煤电厂排放的一种废料，产量粉煤灰为燃煤电

12、厂排放的一种废料，产量1万万吨吨/万万KW. 年。年。 方法；方法； 先在恢复区修筑储灰场，并好围堰，然后利用水力先在恢复区修筑储灰场，并好围堰，然后利用水力将煤灰经管道送到沉陷区的储灰场。将煤灰经管道送到沉陷区的储灰场。 煤灰沉积后填充，而水分经排水口流出，循环使用。煤灰沉积后填充，而水分经排水口流出，循环使用。 煤灰积累到预计高度时，停止充灰，在粉煤灰表面煤灰积累到预计高度时，停止充灰，在粉煤灰表面覆表土，形成新的土地。覆表土，形成新的土地。 其它平整恢复技术 疏干法：开沟排水疏干法：开沟排水 挖深垫浅法挖深垫浅法 积水区综合利用技术积水区综合利用技术 养鱼、蓄洪、水上公园养鱼、蓄洪、水上

13、公园废弃物利用恢复技术 尾矿废弃物利用技术 从废弃物中进一步回收有价元素从废弃物中进一步回收有价元素 作为第二次资源制取新形态物质；如矿渣与铬作为第二次资源制取新形态物质；如矿渣与铬渣结合物作为混合材料。渣结合物作为混合材料。 作为井下采空区的充填材料。作为井下采空区的充填材料。 城市污泥利用技术 污泥作为表土覆盖，增加持水性和保水性、土污泥作为表土覆盖，增加持水性和保水性、土壤肥力、微生物活性与数量。壤肥力、微生物活性与数量。（2）矿区废弃地土壤系统修复技术 目的：建立适宜植物生长的土壤层，以迎合绿色植物恢复的需要。 废弃地生态恢复的核心是“废弃地土壤的物理、化学性状的修复”。 “要想获得恢

14、复的成功，首先必须解决土壤问题，否则生态恢复就是水中捞月。”（Bradshaw,1997)废弃地土壤问题及解决方法类别问题短期解决方法长期方法物理方面结构过于紧密松土种植植被过于松散压紧/覆盖种植植被稳定性不稳定使用固定物、养护种植植被水分过高排水排水过低养护抗性植物营养方面主要营养元素缺乏施肥种植固N，抗性物种微量元素缺乏施肥-毒性方面酸碱度碱性过强添加炼铁残渣或有机质种抗性植物酸性过强添加碱石灰同上重金属过高添加有机质同上盐度过高添加石膏、灌溉同上土壤系统的物理修复技术 客土法 采用别地土壤掺入本地土壤以改良土质，或者采用别地土壤掺入本地土壤以改良土质，或者挖去污染层，从土壤资源丰富的地方

15、采集表土挖去污染层，从土壤资源丰富的地方采集表土覆盖在废弃地表层形成土壤。覆盖在废弃地表层形成土壤。 一般不宜采用。（原因）一般不宜采用。（原因） 排土法 采矿工程启动前，先把表层采矿工程启动前，先把表层30cm及亚表层及亚表层30-60cm土壤取走，并加以保存，待工程结束后土壤取走，并加以保存，待工程结束后再把它们放回原处。再把它们放回原处。 土壤热修复 利用污染物的热挥发性，采用加热方法将汞或利用污染物的热挥发性，采用加热方法将汞或容易蒸发污染物从土壤中解吸出来。容易蒸发污染物从土壤中解吸出来。 土壤电修复 20世纪世纪90年代后期发展起来的技术年代后期发展起来的技术 在被污染的土壤两端加

16、上低压直流电，利用电在被污染的土壤两端加上低压直流电，利用电场作用，将污染物迁移到一端，而实现分离的场作用，将污染物迁移到一端，而实现分离的技术。技术。矿区废弃地土壤系统的化学修复技术 应用较广 向土壤中加入各种化学物质，以改造土壤系统向土壤中加入各种化学物质，以改造土壤系统的化学特征。的化学特征。施肥 加入有机和无机添加剂加入有机和无机添加剂酸化和碱化重金属去除（EDTA）矿区废弃地土壤系统的植物修复技术 种植耐受力强或积累能力高的物种 禾谷类或块根类作物可以耐受砷污染禾谷类或块根类作物可以耐受砷污染 水稻可耐受铬污染水稻可耐受铬污染 苔藓、地衣、蕨类能积累铬苔藓、地衣、蕨类能积累铬 甜菜和

17、菠菜能积累甜菜和菠菜能积累Zn 种植具有固定营养物能力的物种 固固N植物（豆科和非豆科植物，如桤木、槐树、植物（豆科和非豆科植物，如桤木、槐树、沙棘属、赤杨属、杨梅属等植物）沙棘属、赤杨属、杨梅属等植物）矿区废弃地土壤系统的微生物修复技术 土壤中接种微生物以除去或减少污染物达到修复土壤系统的目的。抗污染细菌 铁氧化菌去除铁污染、铁氧化菌去除铁污染、接种高效生物 藻类能有效地吸收和富集重金属元素，接种后可大降藻类能有效地吸收和富集重金属元素，接种后可大降低低Zn、镉、铜、钙、镁含量。、镉、铜、钙、镁含量。接种营养生物 钼污染矿区接种钼污染矿区接种VA菌根，不仅有利于磷的吸收，而且菌根，不仅有利于

18、磷的吸收，而且还有利于对钼的吸收，并能促进根系生长和根瘤形成，还有利于对钼的吸收，并能促进根系生长和根瘤形成，促进地上部分生长。促进地上部分生长。（3）矿区废弃地植被恢复技术 植被恢复的重要性 植被恢复在整个生态恢复过程中处于核心地位。植被恢复在整个生态恢复过程中处于核心地位。利用多层多种植物群落的整体结构，利用多层多种植物群落的整体结构，控制水土控制水土流失流失。利用植物的有机残体和根系穿透力以及分泌物利用植物的有机残体和根系穿透力以及分泌物的物理化学作用，的物理化学作用，促进土壤的发育形成和熟化促进土壤的发育形成和熟化。利用植物群落根系错落交叉的整体网络结构，利用植物群落根系错落交叉的整体

19、网络结构，增加固土防冲能力，为其他生物提供生境增加固土防冲能力，为其他生物提供生境。 植被恢复选种原则和不同地区的选种 选择生长快、适应性强、抗逆性好的植物选择生长快、适应性强、抗逆性好的植物 优先选择固优先选择固N物种和优先选择当地乡土树种和物种和优先选择当地乡土树种和先锋树种先锋树种 综合考虑经济价值和生态效益综合考虑经济价值和生态效益 植被恢复时要采用乔、灌、草、藤多层配置相植被恢复时要采用乔、灌、草、藤多层配置相结合原则。结合原则。 草本植物草本植物 禾本科和豆科植物首选禾本科和豆科植物首选 禾本科中狗牙根是使用最早、最频繁、最广泛的植物禾本科中狗牙根是使用最早、最频繁、最广泛的植物之

20、一。之一。 近年发现香根草和百喜草被发现对酸、贫瘠和重金属近年发现香根草和百喜草被发现对酸、贫瘠和重金属都有很强抗性，适用于矿区植被恢复。都有很强抗性，适用于矿区植被恢复。 豆科植物中应先撒播非入侵性的生长迅速的一年生乡豆科植物中应先撒播非入侵性的生长迅速的一年生乡土豆科植物，如三叶草和胡枝子，以及一些木本豆科土豆科植物，如三叶草和胡枝子，以及一些木本豆科植物，如金合欢。植物，如金合欢。 木本树种选择木本树种选择 东北地区；小叶杨、旱柳、大黄杨、家榆、小黑杨、东北地区；小叶杨、旱柳、大黄杨、家榆、小黑杨、垂柳、皂角等垂柳、皂角等 华北地区：臭椿、法桐、柳、柏树、银杏、丁香、苹华北地区：臭椿、法

21、桐、柳、柏树、银杏、丁香、苹果、山楂、桃等果、山楂、桃等 西北地区；家榆、榆叶梅、桃叶卫茅、小叶丁香、银西北地区；家榆、榆叶梅、桃叶卫茅、小叶丁香、银杏、臭椿杏、臭椿 华中、华东地区：马尾松、加拿大杨、泡桐、旱杨、华中、华东地区：马尾松、加拿大杨、泡桐、旱杨、毛白杨、火炬树、臭椿、白榆等毛白杨、火炬树、臭椿、白榆等 华南地区：园柏、藏柏、华东松、栎树、圣诞树、黑华南地区：园柏、藏柏、华东松、栎树、圣诞树、黑荆、蓝桉等荆、蓝桉等 植被恢复的栽种技术 播种植物播种植物 栽培植株栽培植株 移栽植物移栽植物 不可取不可取 国外很不允许迁移关键物种，特别是那些长寿的木国外很不允许迁移关键物种，特别是那些

22、长寿的木本植物。本植物。2.3 矿区废弃地生态恢复的评价与管理 矿区废弃地生态恢复评价是指在一定的用途条件下，评定被恢复土地质量的高低以及被恢复土地对一定利用目的的适宜性。自然评价 适宜度评价：是对被恢复地在一定条件下对不同土地适宜度评价：是对被恢复地在一定条件下对不同土地利用方式的适宜程度进行评价。利用方式的适宜程度进行评价。 质量评价；是对被恢复的土质、坡度、土壤状况、排质量评价；是对被恢复的土质、坡度、土壤状况、排灌条件等土地质量方面进行评价。灌条件等土地质量方面进行评价。经济评价：是对被恢复地在某一用途上可能取得的经济效益进行综合评定，依据被恢复地上获得的效益与投入的人力、物力资源间的

23、对比关系，以生态恢复净收益作为评价标准。 恢复后需连续监测和科学管理 恢复后土地用于农业生产仍需特别关注，并进行风险评价。3 城市工业废弃地的生态恢复 2002年美国环境保护署拨款2150万美元用于美国境内17个州工业废弃地块的清理工作。城市工业废弃地对城市环境的影响 对城市景观具有很大影响 废弃地堆积了很多建设废料废渣，占用着大面积土地，废弃地堆积了很多建设废料废渣，占用着大面积土地，和周围城市景观很不协调。和周围城市景观很不协调。 影响城市的经济发展 影响城市土地利用带来的收益影响城市土地利用带来的收益 对城市生态环境具有一定影响 裸土扬尘裸土扬尘 污染元素在风力降雨搬运作用下，污染城市水

24、环境、气污染元素在风力降雨搬运作用下，污染城市水环境、气环境。如硫酸厂、化肥厂、农业药厂、化学药品厂废址环境。如硫酸厂、化肥厂、农业药厂、化学药品厂废址等。等。城市工业废弃地生态恢复的特点 生态恢复具有很大的便利性 城市工业废弃地往往具有相对小的污染效应，城市工业废弃地往往具有相对小的污染效应，一般不需进行土壤系统的修复。一般不需进行土壤系统的修复。 位于城市中央，生态恢复后具有很大经济利用位于城市中央，生态恢复后具有很大经济利用价值和多种用途，资金较易筹集，运输等工程价值和多种用途，资金较易筹集，运输等工程较便利。较便利。 生态恢复具有一定局限性 生态恢复应该和城市景观风格相适应。生态恢复应

25、该和城市景观风格相适应。 生态恢复工程需注意对城市居民生活的影响。生态恢复工程需注意对城市居民生活的影响。城市工业废弃地生态恢复模式 自然恢复 采取保留自然地的方法采取保留自然地的方法 人工干扰下的恢复 要尽量尊重场地的景观特征和城市中生态发展要尽量尊重场地的景观特征和城市中生态发展过程，尤其是该场地对城市的历史意义。尽可过程，尤其是该场地对城市的历史意义。尽可能地利用场地上的物质和能量。能地利用场地上的物质和能量。城市工业废弃地的生态恢复方法 景观再利用方法景观再利用方法 整体保留整体保留废弃地上的原有景观，建成博物场馆。废弃地上的原有景观，建成博物场馆。 部分保留部分保留原有景观，让其成为

26、生态恢复后的标志性建原有景观，让其成为生态恢复后的标志性建筑，作为工厂的历史见证和历史遗产。筑，作为工厂的历史见证和历史遗产。 对建设废弃地上独特的地表痕迹，如工业生产形成的对建设废弃地上独特的地表痕迹，如工业生产形成的渣山、居住区开挖的人工池塘等，也可保留下来，使渣山、居住区开挖的人工池塘等，也可保留下来，使其成为代表其历史文化的景观。其成为代表其历史文化的景观。 也可以基于地表痕迹进行艺术加工，如厂址废弃地就也可以基于地表痕迹进行艺术加工，如厂址废弃地就是一些艺术家偏爱进行艺术创作的地方，通过艺术创是一些艺术家偏爱进行艺术创作的地方，通过艺术创作，提升这些地方的景观价值。作，提升这些地方的

27、景观价值。 废弃物再利用方法废弃物再利用方法（建筑残渣、工业构建等） 建设废弃物和工业建筑物可处理成恢复后的雕建设废弃物和工业建筑物可处理成恢复后的雕塑，以引发人们的联想和记忆。塑，以引发人们的联想和记忆。（艺术化）（艺术化） 废弃的工厂经维修改造后可以重新使用。如运废弃的工厂经维修改造后可以重新使用。如运输线可改造为贯穿全园的步行道体系；储料仓输线可改造为贯穿全园的步行道体系；储料仓可布置成微型花园；建筑物的框架可以成为攀可布置成微型花园；建筑物的框架可以成为攀援植物的支架等。援植物的支架等。（改修新用）（改修新用） 废弃不用的工业材料、残砖瓦砾和废渣等，对废弃不用的工业材料、残砖瓦砾和废渣等，对环境无污染的可就地使用，有污染者经技术处环境无污染的可就地使用，有污染者经技术处理后再利用。理后再利用。（回收利用）（回收利用） 生态技术方法生态技术方法 用适应特殊生态因子的植物对城市工业废弃地用适应特殊生态因子的植物对城市工业废弃地进行生态恢复。进行生态恢复。 运用以生态学原理为运行机制的污染处理系统。运用以生态学原理