2 采矿废弃地的生态恢复与重建

　　2.1 概念

　　在英文中，restoration，reclamation和rehabilitation都有恢复的意思。英国利物浦大学A.D. Bradshaw教授认为restoration指恢复到原来的状态，包含有未损害和完美的状态的意思， rehabilitation仅仅指部分恢复， 而reclamation指恢复到一种新的状态，但结构或功能都不同于原来，比如发展耕种[11]。而reconstruction是指根据目前的环境特点，人为地设计一个与环境相适应的生态系统[14]。因此这种方法是比较现实与可行的。作为退化景观的一种，采矿废弃地可持续发展利用应首先修复由于采矿活动而带来的对生态系统的破坏及重建退化景观。
　　美国生态重建学会将生态重建 (恢复)定义为将人类所破坏的生态系统恢复成具生物多样性和动态平衡的本地生态系统 (indigenous ecosystem)，其实质是将人为破坏的区域环境恢复或重建成一个与当地自然界相和谐的生态系统。还有人认为采矿废弃地生态重建就是使之具有某种形式和一定水平的生产力，维持相对稳定的生态平衡，且与周围景观价值相协调，最终达到生态整体性的目标。可见，采矿废弃地的生态恢复与重建的核心在于恢复生态系统的结构和功能，进而提高生态系统生产力和稳定性。因此，通过工程技术和生物技术等措施进行生态恢复与重建，使之恢复到可以再利用的状态，是采矿废弃地可持续景观设计的基础。

　　2.2 措施

　　2.2.1 毒性处理与污染治理　A.D. Bradshaw认为毒性问题是采矿地恢复最难处理的问题，自然方法只能在污染还不是很严重的情况下采用。其他方法包括或者种植非生产性的耐酸性植被，或者通过使用石灰石覆盖来消除酸性。重金属矿的残余金属物质会存在于大多数废弃物中，自然方法难以消除，但是可以用有机的方法即通过种植植物来吸收和降低毒性。针对剧毒废物，唯一的途径就是用无毒物质进行覆盖，建立环境隔离区。对于有毒和无毒物质的混杂，Bradshaw认为对毒性的鉴别和处理应该是生态恢复的第一步工作[11]。对矿山环境的污染治理研究已有许多较为成熟的措施，但采用何种措施要根据实际的问题与需要。采矿固体废弃物的堆放目前主要采取生物技术来处理。即通过播撒有机合成肥料，促使土壤微生物开始生长并增强生命力，再种植适生植物，恢复植被[15，16]。针对采矿废弃物的粉尘污染可进行一定的遮蔽。矿井废水的处理可采取工程措施和生态技术结合的方法。包括拦截地表水，阻止地表径流流入采矿场，从而减少废水的补给量；封闭各种废弃矿井巷道，以隔绝空气减少氧化作用，排除生成酸性水的各种条件。可以通过利用微生物来将废水中的矿物成分中和或除去；选择有利于生物种群生长和固着的湿地基质，种植耐受酸性水污染的植物去除废水中的矿物离子 [17]。同时，针对采矿地的径流与水系，通过设置雨污分流系统和污水处理系统，改造并修复河道为自然形式来处理污染，恢复水的自然过程。
　　2.2.2 基质改良　采矿地中如磷、钾、镁和钙等营养元素的缺乏难以由自然过程所恢复，或者需要很长的一个时间，必须通过人为方式来恢复 [11]。作为植物生长的基质，必须对土壤进行改良，这是生态恢复与重建的关键。针对采矿地上的土壤状况，可以直接改良或者新覆土再进行改良。用于改良废弃地的材料极其广泛，如表土、化学肥料、有机废弃物、绿肥、固氮植物及作物的秸秆等[18]。而采取“以废治废”的方法具有很好的生态效益和社会效益。污水污泥、生活垃圾、泥碳及动物粪便含有大量的有机质，释放缓慢，可缓解金属离子毒性和提高基质的持水保肥能力，以一定比例施用能有效提高矿山废弃地的有机质含量和改变其结构性能。但由于这种方法促进了植物对基质中重金属的吸收，改良的废弃地不适于作为农业用地。长期的改良必须依靠植物。利用固氮植物和菌根植物改良废弃地是经济效益与生态效益俱佳的方[11，18，19]。同时，采矿地土壤由于机械受压会结构受损而板结，可以通过松土，切割或软化（ripping and scarifying）等措施来处理，或通过植被根部的生长、营养物质的聚集和微生物活动来阻止土壤重新板结[11]。
　　2.2.3 植被恢复　矿区的表土和植被往往被破坏的面目全非，整体的生态系统受到损害。短期内采矿地植被恢复的主要目标是控制水土流失，减少灾害，且对保护土壤防止侵蚀、促使形成良好的微粒及聚集营养等起到重要的作用[11，15，16]。生态系统的恢复可以通过自然的过程来实现，即通过生态演替。这一自然恢复过程在破坏不是很剧烈的情况下会发挥作用，有时会比人们所预期的时间要长的多。自然演替一般大约需要50-100年时间来在采矿废弃地上恢复一个满意的植被覆盖 [11]。英国南约克郡的匹克国家公园（the Peak National Park）应用生态演替方式进行破坏景观的恢复，通过种植慢生地方草种代替种植速生但抵抗力低的农业草种，很好的适应了因为开矿而质量下降的土壤。植被在自然状态下会向上演替，而在人为不利干扰下则向下演替。如果停止人为干扰，封山育林，植被就会发生长期的、缓慢的向上演替，而向下演替过程往往是快速的。利用乡土植物来恢复植被群落十分重要。通过观察什么样的植物在废弃地最先自然的生长出来，而不是人工引种的，可以合理选择植物种类。尤其那些在矿业废弃地上自然定居的植物能适应极端条件，具有很强的忍耐性和可塑性，与栽培植物组成多层次的植物群落，可以形成多结构的生态系统，应该作为优先考虑的植物[14～16]。往往采矿业关闭之后，恢复需要以低成本和有效的方式来进行，因此利用自然演替是较为可行的途径。
　　2.2.4 工程安全处理　采矿废弃地往往形成一定的地下采空区，易造成地面陷落和裂缝，严重会引发坍塌等灾害事故，因此对于潜在的采矿地安全隐患要通过工程处理来减少事故和灾害爆发的几率。一些露天作业的矿山开采多为下挖式开采，采掘面近乎直立，挖开的山岩遇强降水会造成解体，加大了滑坡和崩塌的可能。同时降雨会造成采坑积水，易造成坠入伤亡。因此应针对坑壁危岩体、矿坑进行安全设防，如建设挡土墙、护坡、拦沙坝、维护栏网，设立警示标牌以及夜间照明。利用削高垫低、土地平整、复土、深挖垫浅、煤矸石或粉煤灰填充等措施整治沉陷土地[20]。
　　针对生态恢复，有学者认为采矿破坏土地的恢复不仅仅是技术问题，不只包括了稳定地表、控制污染、改善视觉等目标，还应有对生物多样性和空间的异质性构成的考虑以及自然和人文两方面的结合[21]。这是对人类利用与自然资源保护两者的一种平衡，也体现了可持续景观设计的目标。

　　3 采矿废弃地可持续利用

　　采矿地的可持续发展不仅表现在生态学恢复与重建上，同时还必须满足地方的社会和经济发展的需要。因此这不仅仅是一个自然的、技术的过程，还必须包括政策可行和经济投入与成本上合理的考虑。英国有学者提出“预防优于整治”的观点，即恢复措施应在最早阶段的工程项目规划中就进行考虑，并且是工程项目得以批准必不可少的内容，这样会减轻矿山关闭时的各方面财务负担。德国的矿山景观生态重建目标除了重建一个稳定的自然生态系统之外，还包括在满足社会和生态的要求下，使开采占用的土地和复垦的土地达到动态平衡，如对不可避免的村庄搬迁应充分注意受影响人员的要求，以求在搬迁过程中实现社会的可接受性。这表明了发展策略对采矿地的社会和经济系统的可接受性和生态恢复与景观设计同等重要。
　　同时，采矿废弃地可持续利用应在保持足够时间的生态恢复与保养的基础上，以对环境干扰较小，改造程度较轻的项目为引导，根据区域自然与社会经济特点以及发展方向来容纳兼容的人类活动，确定开发利用方式，如旅游观光、科普教育等，而禁止改造剧烈的开发项目。目前国际上矿区废弃地生态系统重建主要有几种形式：重建为耕地、林地、旅游休闲用地及牧业用地等。如英国把采矿地转变为国家森林（National Forest），其中包括了新的房地产、休闲和旅游设施的开发以及绿色产业（Green company）。但是这些开发都需要限制在一定的尺度与规模下，不能与国家森林建设相冲突[22]。所可能包括的开发项目包括：旅游、娱乐和休闲设施，林地、公共休闲空间以及野生动物保护区，多样化种植业，乡村产业（包括接待设施、林业和花卉业），商业设施和一定的工业以及一定的居住。
　　而德国矿区景观生态重建从最初的绿化到多功能复垦区域的建立，经历了由简单到综合，由幼稚到成熟的过程，为合理规划土地用途，建立新景观提供了机会，进而满足了逐步提高的人们对娱乐休闲场所的需求[23]。景观设计学在废弃地利用中发挥了重要作用，起到既满足休闲功能如作为公园、运动场地、露宿营地、研究和观察自然生态用地的作用，也顾及到了美学方面的要求。

　　4 国内外案例研究

　　4.1 德国鲁尔区埃姆舍景观公园（Emscher Landscape Park，Germany）

　　1960年以来，德国埃姆舍河地区煤矿和铁矿业的衰退迫使这里寻求新的发展，而环境与生态问题是放在第一位来考虑的[24]。在占地200km²的北杜伊斯堡公园中，设计者树立了两项基本的生态原则。一是将基地上的材料同时作为建筑材料和植物生长的媒介加以循环利用，如砖被收集起来作红色混凝土的骨料，利用煤、矿砂和金属物都充当植物生长的介质；二是将原工厂的旧排水渠改造成水景公园，利用新建的风力设施带动净水系统，同时把收集的雨水在冷却池和沉淀池中进行清洁处理，输送到各个花园进行灌溉。铁道公园中的强碱性矿渣以及焦炭含有少量有害重金属，通过加铺土壤及石灰石覆盖层来防止污染。对于存在毒性污染问题的旧锰矿通过圈起来作为禁区，只允许游人在外面观赏。建立在Nordsten矿旧址的废料堆被修整为整齐的金字塔形，并被覆以地被植物[25]。通过艺术化地形处理而形成视觉焦点，“大地艺术”思想在这里具有很大影响，相对于单纯强调在受破坏地表种植农作物的传统观念有了很大的进步。

　　4.2 法国代斯内娱乐基地（La Base de Loisir de Desnes， French）

　　代斯内娱乐基地是由一个修建高速公路采料的砂石场改造而成。砂石采集造成了坑洼不平的陡坡山地。设计师首先消除对生态环境造成破坏的各种外界因子，如针对起伏变化较大的地形，经过植物配置，形成既有遥远开阔的视野，又有丰富的近景效果，并且将水边处理成有利于多种动植物栖息的、不受人的活动干扰的生境系统。并在节省投资造价的思想下营造集教育与游乐于一体的娱乐空间，包括进行有关保护环境基础知识的启蒙传授等[26]。

　　4.3 马来西亚Kinta自然公园

　　马来西亚Batu Gajah的旧铅矿被建设成为Kinta自然公园。其技术委员会成员包括土地、采矿、灌溉和排水、国家公园和野生动物保护等部门以及马来西亚自然学会 (MNS，Malaysian Nature Society)。通过自然恢复使植被开始重新生长，并建造人工湿地，提供自然、无污染的水面。这些措施恢复了当地生态系统，形成多样的生态栖息地。目前这里有200种植物种类，大约有129种鸟类在这里过冬。同时低环境影响和可兼容的旅游活动得到倡导，如观察鸟类和野生动物活动、自然摄影、钓鱼、划船、野外远足以及科学研究和自然教育等。其他措施包括改造利用铅矿遗迹、废弃工厂用房作为景点及游客中心，建设自然教育和野外实习设施，以及鸟巢、观光塔、野营和庇护所。接待设施主要在附近的城镇解决，不在公园当中建设[27]。在这样最小限度的开发下，旧采矿地可以成为一个娱乐和保护性质的公园，更重要的是从长远角度成为鸟类必需的栖息地。

　　4.4 美国“再生之地一号”试验

　　美国景观设计师Mel Chin与美国农业部专家Rufus L Chaney1990年合作进行了“再生之地一号”试验。在经简单艺术设计的区域内种植特定植物吸收土壤中有毒的重金属，以引起人们关注污染并使其了解科学的解决办法。Mel Chin称这一作品犹如雕刻艺术，只不过“原材料是看不见的，而雕刻工具是生物化学和农业技术；最终其审美价值将因土壤能重新生长植物而得到体现 [28]。”

　　4.5 国内的实践

　　我国早在古代的采石活动中就注重生态重建，如浙江绍兴东湖风景区原先是一处采石场，从汉代起开始采石，由于常年累月的开凿，形成千奇百怪的峭壁和深邃的小塘，构成了东湖的雏形，并经长期改造，形成了山水交融，洞窍盘错的风景旅游圣地。淮北杨庄煤矿已利用地表塌陷形成的湖泊建成了皖北第一座“水上公园”，保护了生态环境，有效利用了土地，还具有丰富的环境效益和社会效益。不少矿区利用塌陷区建立了养鱼塘、游泳池等，废物利用的同时解决了部分职工的就业问题。