摘要：本文通过对生态修复研究，从采场边坡治理、尾矿库治理、土壤改良、植被修复四个方面开展修复工作；选取某一矿山依据立地条件选取合适植被进行环境再造，总共修复面积152万平方米，采用无人机倾斜摄影和三维激光扫描技术获取露天三维实景影像，结合实地测量植物尺寸，对实施修复后的区域植物生长效果进行监测，参考文献中对植物固碳量的计算，得出矿山在生态修复过程中一年净固碳量为453吨二氧化碳。

关键词：生态修复、植物、固碳量

铁矿石开采过程占用大量森林、农业用地，长期开发与利用不可避免会对土地、生态、环境带来负面影响，如土地沉陷、有毒气体排放和土壤污染，与社会可持续发展原则相悖^［1］。矿山在建设的过程中，产生的人类活动覆盖面较广，不仅仅有矿点的主工程，还有配套的选矿和加工等等工程，此外还有水电、交通通讯等公用的工程，以及后期的废弃物处置工程，因此会对环境产生极大的损害^［2］。在国家提出“双碳”战略后，对矿山行业整体技术布局和发展方向提出了全新的要求，除了在能效提升、工艺优化上降低碳排放外，利用矿区环境恢复和生态修复过程植被的固碳，提升矿山修复区域碳汇能力也成为未来矿山主要的发展方向。目前全球陆地生态系统年均固碳35亿吨，抵消了30%人为排放，我国陆地生态系统碳贮量为792亿吨，年均固碳2.01亿吨，可抵消同期化石燃料碳排放的14.1%，其中森林贡献约80%，植被固碳在陆地生态系统过程中具有重要地位^［3］。

1.矿山生态修复现状

铁矿石的开采有露天开采及地下开采两种，露天开采方式，决定了必需对地表或者山体进行“开膛破肚”，改变或毁坏地貌，过去许多露天采矿“先开发后治理，边开发边治理”的传统模式下，往往是重开发轻治理，开发过程不注重环境保护，致使尘土飞扬，废石成堆，开发结束后又不对环境进行恢复治理。近年来，在新发展理念引领下，把采矿过程变成重塑生态、造景造地的过程，将废石和尾砂制造砂石骨料，将废弃场地复垦为土地，减少固废排放，利用人为工程手段或措施，在植被恢复不佳的矿山废气裸地坡面位置，为区域植被生长创造适宜的土壤环境条件，同时引入先锋植物群落，对裸露地面进行初期覆盖，在植被生长阶段吸收二氧化碳，提升碳汇能力。

河北省积极探索生态文明建设与矿业开发相协调的矿业发展模式，资源开发规划与生态环境保护同步、矿山开采利用与生态修复治理同步，开发金山银山的同时保护绿水青山。引领带动全省矿业转型升级和绿色发展，在全国率先进行了大规模的矿山生态修复，按照“宜林则林、宜耕则耕、宜草则草、宜建则建、宜景则景”和“一处一策”的原则，采取修复绿化、转型利用、自然恢复等相结合的措施，对责任主体灭失矿山进行生态修复治理。本文以冀东区域研山铁矿为研究对性进行分析，研山铁矿紧跟政府要求，在采矿区开展生态修复工程。

2.修复措施

矿山修复的从采场边坡治理、尾矿库治理、土壤改良、植被修复四个方面进行。在对矿区进行修复的时候，首先就要考虑采场边坡的治理情况，如果在矿区进行开采时，边坡出现不稳定的情形，对造成山体滑坡、坍塌等现象的发生，需要采取一些措施保持边坡的稳定性，我国对边坡治理主要采用单独或者配合其他构筑物对边坡进行防护和植被恢复综合技术，首先保持矿山路面的平整性，对悬崖进行修正工作，清除危石，降坡削坡，将未形成台阶的悬崖尽量构成水平台阶，把边坡的坡度降到安全角以下，消除崩塌隐患，对修整好的边坡进行植被再造。

图1 矿区边坡修复

尾矿库作为矿山中占地面积最大，但利用效率最差的区域，需格外注意对尾矿的二次利用以及他的综合效益水平。如尾矿作为采空区的充填料使用，回收有用成分，制作水泥、混凝土集料、修筑公路等，达到废物利用，根据尾矿库土地特点种植根系较浅的灌木，保护尾矿库的的稳定性。

图2 尾矿库生态修复

矿山开采造成土地退化，废弃地土壤理化性质变坏及土壤中有害物质增加，因此土壤改良是矿山废弃地的最重要环节之一，可通过异地取土，在不破坏异地土壤的前提下，取适量土壤移至土壤受损严重的部位，利用植物对土壤的改质功能修复土壤，对废弃地进行改造，灌注泥浆包裹废渣，再铺设黏土，防止废渣中剧毒元素的释放，对土地增肥，添加有效物质，改良土壤性质，缩短植被修复过程，加快矿上废弃地的生态重建。

图3 优化修复土壤

生态修复的关键是选择合适的植物，矿山生态修复与农田和绿地相比，环境因子变化很大，要根据矿山天然环境、天气和泥土对应选择植物，如果植物选择不当，修复过程植物不易成活，造成人力、物力、财力的浪费，即使植物可以成活，也因不适宜当地环境条件而生长不良，生态、经济、社会效益得不到应有发挥，植物的选择除了要考虑适生特性，还要考虑对改善环境的不同需求。

图4 培育生态修复植物

3.修复方案

整体工程基于无人机遥感影像提取矿区信息，建立智能养护一体的低成本生态修复系统，

采用无人机倾斜摄影和三维激光扫描技术获取并构建露天矿三维实景影像，通过综合分析水文、微地形、坡高、坡度、坡向、节理裂隙、施工条件等因素进行立地条件分类，依据立地条件选取合适植被进行环境再造，在实验室和温室大棚进行不同植被的营养配置实验研究，选择易成活、适应矿区环境的植物，在矿区内分区域进行组合种植，每隔一段时间采用无人机摄影和实地测量结合，获取修复区植被覆盖情况、植被生物量等。

对2020-2022之间矿区及周边区域植被覆盖度进行了研究，利用激光雷达无人机采共拍摄2325张照片，生成矿区的三维立体模型，形成遥感影像如下图，从分析结果可以看出这3年内矿区随着生态修复项目的开展，矿区内部其周边区域植被覆盖度有所提升，生态修复取得明显效果。

2022年          2021年           2020年

图5 矿山植被变化情况

矿区生态修复可有效促进区域破坏植被恢复，保护生态坏境，提高周边区域群众生活质量，实现矿区可持续发展外，矿区种栽植的植物通过叶绿素吸收阳光中的能量，将二氧化碳和水转化成氧气和光合产物，二氧化碳被固定在植物中，植被凋落物作为土壤有机碳的重要来源，最终被微生物分解流入地下，有效提高生态系统碳汇水平。但由于金属矿山植被生长处于寡营养状态，个别地区雨水不充分、氧化条件差等特点，目前对金属矿山生态修复固碳核算方法、植被固碳量分析较少，本文参考《小规模非煤矿区生态修复项目方法学》里的计算方法［4］，根据修复面积及植被生长情况算出固碳量。

4.固碳量计算

选取矿山生态修复主要采用油松、刺槐、紫穗槐、野草等等，完成生态修复面积152万平方米，栽植乔木1.5万株，灌木5.4万株，地被植物26万株，播撒草籽160吨，对实施修复后的区域植物生长效果进行监测，按照公式1计算生态修复的减碳量。

式中为第t年项目减排量（tCO₂_e.a-1）；为第t年项目边界内所选碳库中碳储量年变化量（tCO₂_e.a-1）；为第t年项目活动引起的温室气体排放的年增加量（tCO₂_e.a-1）；为第t年由项目活动引起的项目边界外的温室气体排放的增加量（tCO₂_e.a-1）；t为1.2.3…t非煤矿区生态修复项目活动开始后的年数。

本矿区内生态修复一年左右，并没有发生火灾，所以这部分可以不予考虑。

式中为第t年项目边界内所选碳库中碳储量年变化量（tCO₂_e.a-1）;为项目情境下（tCO₂_e.a-1），第t年项目边界内营造的林木生物质碳储量的变化量（tCO₂_e.a-1）；项目情境下，第t年项目边界内灌木生物质碳储量的年变化量（tCO₂_e.a-1）；为项目情境下，第t年项目边界内枯死木碳储量的年变化量（tCO₂_e.a-1）；为项目情境下，第t年项目边界内枯落物碳储量的年变化量；为项目情境下，第t年项目边界内土壤有机碳储量的年变化（tCO₂_e.a-1）。t为1.2.3…t非煤矿区生态修复项目活动开始后的年数。

式中为第t年由项目活动引起的项目边界外的温室气体排放的增加量（tCO₂_e.a-1）；为第t年由项目活动引起的客土使用引起的CO₂排放的增加量（tCO₂_e.a-1）；为第t年由项目活动引起的、从项目边界外运输客土和石灰的运输工具引起的温室气体排放的增加量（tCO₂_e.a-1）；t为1.2.3…t非煤矿区生态修复项目活动开始后的年数。

表1 生态修复固碳量计算结果

生态修复工作开展第一年，没有形成稳定的植被；检测第二年植物生长尺寸及植被面积的变化，其中修复地土壤条件相对较差，植被生长慢，修复项目开始后5年之内土壤没有变化，因此土壤碳储量变化量为0，把其他检测数据代入上公式，得出一年内植物固碳项目边界内碳储量增加986.7吨二氧化碳，项目活动引起的温室气体排放为533.5吨二氧化碳，生态修复项目净固碳量为453.2吨二氧化碳。

5.结论

“双碳”目标的实现，需要全社会的努力与进步，矿山行业作为“碳源”，有效利用生态修复是实现碳中和的重要途径之一，准确量化生态修复固碳量，指导更加科学、有效的开展生态修复工程，实现矿山经济和生态环境平衡发展，是未来矿山主要的发展方向。

（1）生态修复要结合当地水质、土壤、气候等是否适合植物的生长，以及各区域间的空间差异、经济差异等方面进行科学规划，选择合适的植物种类，发挥应有的生态、经济、社会效益。

（2）矿山在生态修复除了植物和土壤吸收二氧化碳外，修复过程机械、客土等会额外产生二氧化碳排放，因此生态修复固碳量需结合多方面因素，根据监测修复面积、植被生长、能源消耗等情况按照一定公式计算出净固碳量为453吨二氧化碳。

参考文献

［1］ 卢璐.矿山生态环境破坏与生态修复的探讨［J］.资源节约与环保,2022(12):47-50.

［2］ 袁成军.浅谈铁矿矿山生态环境恢复综合治理［J］.冶金管理,2020,6::209-210.

［3］ 杜艾芳,杨越晴,李昊等.金属矿山生态修复区进行碳核算的可行性研究［C］//中国环境科学学会2023年科学技术年会,中国江西南昌,2023-04-23.

［4］ 《小规模非煤矿区生态修复项目方法学》（版本号 V.01.0）2014年12月.