谭利平
成都理工大学 610059
摘要:目前长期对矿山进行的掠夺式开发所引发的生态环境问题越来越严重，很大程度上破坏了生态环境，对人类社会可持续发展造成的严重威胁。本文在分析矿山废弃地的概念及危害的基础上，全面的介绍了植物修复技术的原理、类型以及在矿山废弃地环境污染处理中的研究应用现状，并指出未来发展的研究趋势。
关键词：矿山废弃地；植物修复；生态环境
一 矿山资源开发造成的生态环境问题
1.1矿山废弃地的定义及类型
矿山废弃地是指为采矿活动所破坏的、非经治理而无法使用的土地[1]。根据矿山废弃地的来源可将其分为三大类型：一是由剥离的表土、开采的废石及低品位矿石堆积形成的废石堆废弃地；二是随着矿物开采形成的大量的采空区域及塌陷区，即开采坑废弃地；三是利用各种分选方法分选出精矿物后的剩余物排放形成的尾砂废弃地[2]。
1.2危害
1.2.1耕地资源被占用
据不完全统计，全世界每年排出的尾砂及废石在100亿吨以上。矿山开采过程中占据大量耕地，资源自然被无情消耗，矿产资源开发利用过程中产生的尾砂、煤矸石、粉煤灰和冶炼渣已成为我国排放量最大的工业固体废弃物，约占总量的80%[3]。
1.2.2诱发次生地质灾害
大部分的地质灾害是由于人为地质作用引起的，这种人为的地质作用引起的地质灾害被称为次生地质灾害。矿山开发对地表与地下的强烈扰动，经常诱发崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害。如尾矿在选矿过程中经受了破磨, 体重减小, 表面积增加, 堆积时极易流动和塌漏, 尤其在雨季极易形成塌陷和滑坡，造成地表塌陷，诱发次生地质灾害[4-5]。
1.2.3产生大量废水
矿山废水主要来自于矿山建设和生产过程中的矿坑排水、选矿废水、废石堆及尾砂淋滤废水等。这些未经处理的废水排入江河湖泊，造成严重的水体污染。同时，废弃物中所含的酸性、碱性、毒性或重金属成分，扩散污染水、大气、土壤及生物环境，成为次生污染源，污染的范围已经远远超过矿山的范围。矿山资源开采的废弃地中含有的有毒有害物质，对当地动植物、微生物产生了直接或间接的影响，从而对整个生态系统的生物多样性、结构和功能的完整性产生影响。
二 植物修复技术在矿山废弃地环境污染处理中的应用
2.1植物修复技术的概念及其类型
植物修复技术是一种以植物忍耐、分解或超量积累某些化学元素的生理功能为基础，利用植物及其共存微生物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污染物的环境污染治理技术[6]。根据修复植物在某一方面的修复功能和特点，可将植物修复分为植物稳定、植物提取、植物挥发和根系过滤4种类型[7]。
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2.2植物修复技术在矿山废弃地环境污染处理中的研究现状
相对于国外发达国家而言，矿山废弃地环境污染处理起步较晚，发展较慢，国外发达国家对矿山废弃地修复历史悠久， 1997年，Brooks等就提出了超累积植物的概念[8]。上世纪八十年代以来, 我国在矿山废弃地的治理方面也取得较大进展。目前随着矿山废弃地生态修复相关理论和技术研究工作的迅速发展， 矿山废弃地修复过程中植被种植与恢复、土壤性质与养分分析及恢复前后生态系统某些结构与功能的比较分析已有了大量的研究。全社会对矿山废弃地生态修复的关注度越来越高，形势一片大好[9]。
2.2.1超累积植物及筛选
矿上废弃地因其极端恶劣的立地条件，对修复植物的选择及其慎重。大多数植物修复策略的最终目标是将有毒有害物质在植物体内积累。因此，所采用的植物比一般的植物更具有重金属耐性，同时，对于理想的超积累植物我们还希望它具有根系长、生长速度快、生长量大等特点。
刘周莉等[通过水培和土培相结合实验，证实了忍冬具备镉超富集植物的特征。贾永霞等通过盆栽模拟实验，提出小百日菊对镉有很强的耐性和富集能力。李翠兰等通过水培实验，指出观赏花卉紫茉莉、紫萼、鸭跖草对铅的富集能力和转移能力较强。
2.2.2转基因植物
目前直接在野外筛选到较为理想的超富集植物难度大, 科学家们希望对植物通过基因改造获得较理想的重金属超积累植物，即转基因植物。目前对于转基因植物的研究仍处于起步阶段，实验表明，一些通过MTs基因表达的转基因植物, 对Cd的耐性明显增强。
三 未来研究趋势及展望
同其他修复技术相比，植物修复技术仍有许多不足之处。如多数超累积植物的生长速度缓慢，修复周期较长，超累积植物专一性较强；污染物质通过植物落叶又重新回归土壤，修复不彻底；对于经济作物作为超富集植物，极有可能通过食物链威胁人类健康；土壤结构、PH值及其他有毒有害物质可能相互作用，这种复合污染效应影响超富集植物的发挥和形成等。总体上而言，其利大于弊，加之目前植物修复技术的应用前景可观，在尽量弥补其劣势的同时，已被大众所接受。为了提高植物修复有效性，缩短植物修复周期，高效选育超累积植物，当前国际社会的研究只要致力于：选育具有修复潜力的树种；借助农艺措施优化修复过程，如调节土壤PH值及理化特性、施用肥料及鳌合剂；采用基因工程技术改造植物以获得理想的超积累植物。
参考文献:
[1]格默尔 R.P.(倪彭年等译).工业废弃地上的植物定居[M].北京：科学出版社,1987.
[2]鲍负,常前发.尾矿利用是实现矿业可持续发展的重要途径[J].矿业快报,2000(7):3-5.
[3]黄运湘,廖柏寒,王志坤.超积累植物的富集特征及耐性机理[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2005(6):693-697.
[4]关军洪,郝培尧,董丽,李雄.矿山废弃地生态修复研究进展[J].生态科学,2017,36(2):193-200.
[5]Wenhao Yang, Taoxiang Zhang, Siliang Li, et al. Metal removal from and microbial property improvement of a multiple heavy metals contaminated soil by phytoextraction with a cadmium hyperaccumulator Sedum alfredii H[J]. Journal of Soils and Sediments, 2014,14:1385-1396.
[6]李翠兰,邵泽强,王玉军,张晋京.几种花卉植物对铅富集特征的研究[J].水土保持学报,2010,24(4):127-130+134.
[7]Richard B Meagher. Phytoremediation of toxic elemental and organic pollutants[J]. Current Opinion in Plant Biology,2000,3(2).
[8]石润,吴晓芙,李芸,冯冲凌,李韵诗.应用于重金属污染土壤植物修复中的植物种类[J].中南林业科技大学学报,2015,35(4):139-146.
[9]鲍桐,廉梅花,孙丽娜,孙铁珩,苏磊,雷刚.重金属污染土壤植物修复研究进展[J].生态环境,2008(2):858-865.
作者简介：谭利平（1994），女，汉族，四川宜宾人，学历：硕士研究生，研究方向：植物应用。
论文作者:谭利平
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/24
标签：植物论文; 矿山论文; 技术论文; 土壤论文; 废水论文; 重金属论文; 环境污染论文; 《防护工程》2018年第13期论文;