摘要 为了修复金矿区污损土地，改善生态环境，合理利用土地，本研究以小秦岭金矿区污损土地调查为依据，提出了综合利用物理修复、化学修复和生物修复技术，结合土地工程中的土体重构科研技术，对污损土地进行修复治理。通过逾6年的实践，治理项目取得生态、社会和经济效益，为行业发展提供了有益借鉴。

关键词 土地工程；污损土地修复；污染调查；土体重构；小秦岭金矿区

中图分类号 X53；X753 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）16-0173-03

Survey and Remediation and Treatment Technology of Polluted Land in Xiaoqinling Goldfield

LIU She-tang 1，2

（1 Shaanxi Land Engineering Construction Group，Xi′an Shaanxi 710075； 2 Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering，the Ministry of Land and Resources of China）

Abstract In order to remedy the polluted land in goldfield，improve the ecological environment and use the land rationally，based on the survey of polluted land in Xiaoqinling goldfield，this paper proposed the comprehensive application of physical，chemical and biological remediation technologies，and combined with the scientific soil reconstruction technology of land engineering to accomplish the remediation and treatment of polluted land.With the practices accumulated over a period of more than six years，the pollution control project has achieved the ecological，social and economic benefits and provided significance reference for the industry development.

Key words land engineering；remediation of polluted land；pollution survey；soil mass reconstruction；Xiaoqinling goldfield

礦业活动是一把双刃剑，带来经济效益的同时，也对自然生态环境产生了严重影响。随着全球矿产价格上升，中央及地方矿产勘查投资总额不断增加，我国矿产资源总量不断突破，不断发现一大批矿产资源基地，2014年底矿业开发面积达到1 008万hm2，仅非油气类矿山数量就达92 061家，产值15 552亿元[1]（图1）。

矿山生产过程中造成的土地损毁极为严重，尽管国家环保法律法规提出了“谁污染谁治理、谁开发谁保护”的原则，部分矿山边开采、边防治，其中已有4.8%得到恢复，但仍有不少矿企沿用较为野蛮的开采模式[2]。从不同矿业活动对土地损毁情况来看，露天采场损毁土地最为严重，占39%，采空沉陷区占27%，矿石堆及选场占17%，固体废弃物占13%，矿山建筑占4%。从不同矿种对土地损毁情况来看，非金属类矿山（如石灰石矿、黏土矿、石墨矿等）损毁最为严重，占42%，能源类（如石油、煤炭等）占41%，金属类矿山所占比重较小，为17%。

生态自然环境自身稳定性弱，不合理开采对土壤、大气、水环境等多种生态环境产生了严重影响。按照党的十九大和国家新《宪法》提出的生态文明建设宏伟蓝图，矿业活动必须坚持资源开发利用全过程环境控制，实现与生态文明、环境保护的和谐统一。以“生态型土地整治+”理念，对污损土地进行修复治理，因地制宜地规划设计、有序整治、合理开发显得尤为迫切。

1 小秦岭金矿区概况

小秦岭金矿区位于关中平原东端潼关县，地理位置为东经110°08′00″～110°29′00″，北纬34°23′00″～34°38′00″；主要以石英脉型金矿为主，位于秦岭南部山区，矿物加工和冶炼位于山外农业区，金矿开发始于1975年，并于1985—2000年达到顶峰[3]。

2 农田土壤污染和损毁情况

潼关县历史累计产金94 t，总产值130亿元，利税超过20亿元，为国家黄金生产和地方经济发展做出了巨大贡献。但不合理的开采模式使该地区产生了两大严重的环境污染问题——物理性问题与化学性问题[4]。

2.1 物理性问题

潼关县黄金产业巅峰时期分布的采矿坑口逾2 000个，排放的尾矿渣、废石约800万t，占压土地、植被面积逾200 hm2，矿区土壤侵蚀规模达到3 448.7 t/（km2·年），导致水土流失严重；采矿活动将废弃的固体矿渣随意倾倒在山坡上，破坏地貌景观的同时占压了大量土地，毫无防护的尾矿库顺着山坡自由滚落，不仅阻碍沟底行洪，还为泥石流提供了物源基础。历史上潼关县曾发生过多起泥石流灾害，经济损失惨重、人员伤亡巨大。其中，1994年7月发生的泥石流灾害损失最为严重，造成51人死亡，逾100人失踪，直接经济损失逾1亿元；最近一次重大灾害发生于2010年7月，造成多人死伤、冲毁民房逾20间。

2.2 化学性问题

小秦岭金矿区采用混汞法、氰化法等数种选矿技术，由于提金选矿技术工艺的差异，导致尾矿渣中的重金属元素含量高。一方面，尾矿渣中的重金属物质随地表径流严重污染下游土地；另一方面，高含量尾矿渣、氰化渣随意堆放在田间地头、河道两侧、村前屋后，受大风扬尘、降水淋溶和河水搬运等作用，对河水、农田和大气环境造成严重污染。再加上矿坑废水、选厂尾矿浆排放，导致矿区内7条河流中氢化物、Hg、Pb、Cd、Cr严重超标，其对土壤和水环境污染的危害尤为严重。

3 土壤污染调查与修复方式

由于各地土壤性质、气候条件、污染程度都不尽相同，并且土壤污染具有复杂性、多样性和复合型特点，而污损检测技术不够成熟，为确保修复治理科学有效、安全适用、经济合理，必须做好污染调查这一基础性工作。首先进行区域污染调查与风险评估，其次在调查与风险评估基础上确定场地修复设计方案，最后确定适当的修复方式。

3.1 土壤污损情况调查

3.1.1 污损识别。调查区域及周边存在随机积存的残留物和泥石流隐患以及可能的污染源，包括选尾矿、混磨矿渣、氰化物渣等。

3.1.2 场地环境调查。重点调查氢化物、Hg、Pb、Cd、Cr是否超标，以及对土壤和水环境的污染程度。这是基于采样和分析的污染证实环节，如果现场环境调查结果显示环境条件可以接受，环境调查则进入下一步。

3.1.3 编制调查环境报告。若调查确认污染事实，需要进行风险评估或污染修复时，则要进行场地环境调查测定。主要是对风险评估和土壤、地下水修复过程的参数进行补充测试。

3.1.4 调查结果。由图2可见，矿区高危险度以上的矿渣型泥石流隐患沟占总数的74.6%，防治刻不容緩。

3.2 污染土壤修复技术与方式选择

在对土壤污损情况调查清楚的基础上，必须将土壤修复技术与土地整治工程深度融合，对其进行修复治理。

3.2.1 土壤修复。着重于消除、降低、稳定或转化场地中目标污染物的处理、处置技术，包括物理技术、化学技术和生物学技术。物理修复是通过物理过程（如机械分离、挥发、点解和解吸）来消除、减少、稳定或转化土壤污染物。化学修复是通过化学品或制剂与污染物的氧化、还原、吸附、沉淀、聚合反应，将土壤或地下水中的污染物分离、降解、转化或稳定成低毒、无毒和无害的形式，或形成沉淀去除。生物修复是指利用植物、动物和微生物吸收、降解、转化土壤和地下水中污染物，将污染浓度降到可接受水平，或将有毒、有害物转化为无毒和无害物质，包括稳定污染物，减少其扩散到周围环境[5]。

3.2.2 修复技术选定。在分析前期污染地环境调查和风险评估资料的基础上，根据矿区及周边特征条件、目标污染物、修复目标、修复范围和修复时间长短，选择确定修复总体思路。依据污染土地具体情况，按照固定模式，在实验室和田间进行实际土壤修复技术筛选以及应用条件、修复效果评估和环境安全评测[6]。

3.2.3 实施“生态型土地整治+”。土地整治是指对低效利用、不合理利用、未利用以及生产建设活动和自然灾害损毁的土地进行整治以提高土地利用效率的活动。以土体重构技术为依托，从系统视角出发，将矿区修复与土地生态整治视为完整系统，对土地、灌排水、道路、林网进行整治，对地表土体进行复垦、改良，即对山、水、田、林、湖、草、石以及人居的系统进行治理开发。修复思路和模式确定后，从主要技术指标、修复工程成本和适应性措施中选择可行性的方案，确定科学有效、实用经济的修复治理方案[7]。

4 小秦岭矿区污损土地修复治理

2012年以来，国土资源部和财政部为小秦岭金矿区矿山地质环境治理提供了一定的资金，主要用于农业土地污染治理，小秦岭矿区污损土地修复治理被指定为国家矿山地质环境治理示范项目[8]。

4.1 修复内容

小秦岭金矿区矿山地质环境治理工程具体分为3期，实施内容见表1。该修复治理工程资金落实及设计依据前述内容确定后，市县国土部门以及项目建设、实施部门针对重金属超标土壤分布区域采取土体有机重构技术，即在已污损土壤分布区采用覆土、隔离等技术，最大程度地消除了重金属对土壤的污染，主要进行了以下3项修复工程。

4.1.1 污染物隔离、降解工程。在修复项目区，重新开挖70 cm耕层覆土和10 cm石灰土垫层，采用10 cm石灰土垫层分离重金属污染，确保栽培作物安全；70 cm耕植土为下层40 cm压实黄土和上层30 cm不压实的净黄土，土体疏松，使土体得到有机重构，利于雨水下渗和水土保持。

4.1.2 新增建设用地工程。拆除废弃选矿设施，对于选矿厂污染土地，整平后覆盖黄土，作为建设用地。

4.1.3 复垦还田工程。清理村前屋后、田间地头、河道两侧的尾矿渣及废弃尾矿库；对于面积较大的尾矿渣（场），进行推平、碾压、覆盖黄土，在保障农产品安全的前提下，恢复耕地。

4.2 修复治理主要工艺

在上述三大项工程具体实施过程中，综合解决固废污染问题成为重中之重，项目建设和实施方着重应用物理隔离法和物理置换法进行污损土地修复治理，取得了较好效果。

4.2.1 物理隔离法。物理隔离法实际施工工艺看似简单，但其关键在于隔离层的选择。

考虑隔离层要具有惰性、有害物质含量低、渗透系数小、价廉易得等特点，并结合当地实际情况，选择黄土、熟石灰、细沙组成的“三合土”作为隔离层，起到隔水作用，防止重金属挥发或随毛细管作用向表土层迁移。同时，熟石灰可改善土壤pH值，降低土壤中Pb、Cd的生物有效性[9]。

物理隔离法具体操作如下：一是整平现场堆渣，进行高处挖低，低处填高，整平碾压处理；二是铺设“三合土”垫层隔离，“三合土”垫层厚10 cm；三是在“三合土”垫层上部覆土，底部压实素土厚40 cm，上部松散有机土厚30 cm，见图3（a）～（c）。修复治理后如图3（d）所示。

4.2.2 物理置换法。物理置换法主要通过深翻，将地表以下一定深度内土壤翻至地表，改变地表土壤耕植条件。应结合大气污染型、河水灌溉型、污水灌溉型和尾矿渣淋溶型土壤垂直方向重金属含量变化情况进行置换，若土壤垂直方向上重金属含量超标深度超过60 cm，则深翻换土无法修复土壤。

4.3 覆土厚度选择

精准选择隔离层、净土层、耕作土层的覆土厚度是影响土地修复治理的关键环节。通过对拟复治理农田的区域试验，在同一覆土厚度下，检测不同农作物中重金属含量，以及在不同覆土厚度（30、50、70、90 cm）条件下，检测同一农作物中重金属含量，最终确定主要农作物安全覆土厚度及尾矿渣场地复垦技术方法。

由表2～3可知，30、50、70、90 cm覆土厚度土壤重金属含量均符合《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）。不同农作物安全覆土厚度以70 cm为最佳，通过试验以及综合类比考虑，确定了物理隔离法具体覆土措施为底部尾矿渣推平压实+中部10 cm隔离层+上部40 cm净土压实+顶部30 cm净土。在确定恰当的覆土厚度后，运用隔离法及土体重构融合的工艺工程，在项目区大力推广应用，加快了修复治理进程。由于正确选择了区域内适宜生长的农作物种类，使该治理区域修复基本达到了预期效果。

4.4 修复治理效果

经过逾6年的探索实践，小秦岭金矿区经治理后环境得到了极大改善，恢复土地面积可观，土地平坦，农作物及植被生长情况良好，還原了青山绿水，提高了当地农民的经济收入。工程、生态环境管理和农田水利建设的有机结合，构建了新的生态环境体系，不仅优化了土地利用结构，而且保护了生物多样性[10]。金矿区矿山地质环境治理一期工程新增建设用地2.20 hm2，新增耕地93.00 hm2，新增林地38.27 hm2；二期工程新增耕地用地520.00 hm2、林地173.33 hm2、建设用地104.67 hm2。

2014年以来，陕西省政府组织有关单位，对以关中地区为主的污损土地修复治理进行了探索和实践，已累计完成土地整治和新增耕地2.4万hm2，其中关中地区1.6万hm2。通过土地污染防治，改善了土地环境质量，新增了建设和发展用地，探索实践出了加快土壤污染治理、加快生态恢复的有益之路。

5 结语

陕西省政府机构和土壤修复治理有关单位在工程实践和科研探索中发现，目前土壤修复行业处于产业初始成长期，土壤修复资金来源及责任主体急需有效落地，推广可行技术与加大人才培养是行业发展当务之急。

国务院于2016年5月印发了《土壤污染防治行动计划》，明确了土壤污染防治工作全面战略部署，确定了治理与修复重点，明确“到2020年，受污染土地治理与修复面积要达到1 000万亩。”这意味着4 500亿元的环保产业新增产值市场正在逐步形成。党的十九大报告和2018年新《宪法》明确指出，要加大自然生态系统和环境保护力度，切实改善生态环境质量，提出“绿水青山就是金山银山”。鉴于土壤环境状况不容乐观，且国内仍有少量土壤污染事件发生的现实，基于人民群众对美好生活的向往与发展不充分、不平衡之间的主要矛盾，必须坚持资源节约和环境保护的基本国策，强力推进生态工程，为构筑国家生态安全屏障和建设美丽中国做出贡献。

6 致谢

本研究得到中国地质调查局西安地质调查中心矿山环境研究团队徐友宁研究员等科研人员的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢。

7 参考文献

[1] 李丽平.矿山土地复垦难在哪里？：以辽宁省为例[J].中国土地，2012（7）：31-33.

[2] 王平，卢嵘.乌海市矿山复绿需水量分析[J].安徽农业科学，2014（35）：12627-12628.

[3] 郭路.陕西潼关金矿区河流重金属污染研究[D].西安：长安大学，2005.

[4] 王显炜.金矿区农田土壤重金属污染与农作物关系探讨[D].西安：长安大学，2010

[5] 文祯中，刘佩松，李红敬.重金属污染土壤生物修复技术研究现状与展望[C]//全国水土保持与荒漠化防治及生态修复交流研讨会论文集.西安：全国水土保持与荒漠化防治及生态修复交流研讨会，2009.

[6] 於方，张衍燊，齐霁，等.环境损害鉴定评估关键技术问题探讨[J].中国司法鉴定，2016（1）：18-25.

[7] 王国庆，骆永明，宋静，等.土壤环境质量指导值与标准研究Ⅰ.国际动态及中国的修订考虑期刊名称[J].土壤学报，2005（4）：14-18.

[8] 韩霁昌.土地工程实务[M].西安：陕西科学技术出版社，2016.

[9] 黎大荣，吴丽香，宁晓君，等.不同钝化剂对土壤有效态铅和镉含量的影响[J].环境保护科学，2013，39（3）：46-49.

[10] 刘社堂.污损土地治理实践与建议：以陕西省关中地区为例[J].中国土地，2016（12）：45-46.