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随着社会发展和人类进步,对矿产资源的需求将会日益扩大,世界范围内矿产资源的开发程度不断提高。与此同时,矿产资源开发所带来的场地污染问题在各产煤大国越来越突出,矿山开采场地日趋严峻的环境问题已成为制约世界各产煤国家国民经济可持续发展的重要因素。20世纪70年代以后,随着矿区场地破坏损失的急剧增加,一些发达国家首先拓宽了煤矿污染场地研究领域,在继续深入研究污染机理的同时,开始进行修复评估工作。如美国针对煤矿工业污染场地危害的持续性和严重性特点编绘了全美大陆环境地质评价图系,推动了世界范围内的合作。在中国,95%以上的能源,80%以上的工业原材料和70%以上的农业生产资料都来自于矿产资源。而矿产资源开采在为国民经济发展提供能源和原料的同时,也对耕地和生态环境造成了破坏。
煤矿区在生产加工过程中遗弃很多煤矸石和固体废弃物,堆积固体废弃物失稳导致了许多灾难事故,对土地与生态环境产生负面影响。中东部平原区人口稠密、土地资源稀缺,大多数煤矿在平原地区开采引起地表沉陷、积水,迫使村庄搬迁,从而加剧了人地矛盾。西南部分地区煤质差,很多煤中含硫量高,一些煤矿中含砷、氟、放射性等有毒有害元素,污染较重。北方中西部地区生态环境恶化,水资源紧缺、生态环境退化、荒漠化问题进一步加剧。
1、煤矿工业污染场地类型多样
根据煤矿开采加工生产工艺流程,在对不同型煤矿工业污染场地共性特征分析的基础上,界定了煤矿工业污染场地的基本特点及污染所涉及的范围。根据开采方式不同,分为井工煤矿、露天煤矿和露井联采工业污染场地;根据产量不同,分为大型煤矿、中型煤矿和小型工业污染场地;根据污染类型,分类有机污染、无机污染和复合污染工业场地;根据发展阶段不同,分为成长型、成熟型、衰退型和再生型煤矿工业污染场地。煤矿工业污染场地功能区划一般包括污水处理厂、洗煤厂、维修厂、油库、炸药库、办公区、运输设施等,存在延伸产业的煤矿工业污染场地还包括矸石电厂、焦化厂等。从区域分布、地形、生产周期、产量规模和土地损毁方式等方面分析煤矿工业污染场地类型复杂多样。
2、煤矿工业污染场地空间分布广泛
将煤矿工业污染场地作为一个研究整体,根据工业场地、周边功能特点及污染源(物)扩散的差异性,结合全国不同类型煤矿特征从区位空间和水流空间两个角度来评价和分析煤矿工业污染场地土壤有机和无机污染物水平空间和垂向空间的分布特征。通过对比背景值和评价标准来分析场地及周边土壤污染物空间分布特征,可以确定煤矿工业污染场地的污染空间分布十分广泛,煤矿工业污染场地上的生产加工活动对工业场地内及周边土壤环境的影响范围巨大。
3、煤矿工业场地污染物种类复杂
根据对煤矿工业污染场地主要功能区污水处理厂、洗煤厂、维修厂、油库、炸药厂、办公区、矸石电厂的0~20cm、20~50cm、50~100cm深的土壤有机和无机污染物进行水平和垂直空间分布特征进行评价和分析可见,煤矿工业场地污染物种类复杂,包括重金属类污染物以及稠环芳烃有机污染物等,各污染场地主要污染物相互复合种类十分复杂。
4、煤矿工业污染场地时空特征复杂
为了分析不同煤矿生产加工时间对工业场地土壤污染的影响,采用时空互交法,将建于不同时期的煤矿工业场地的相同功能区转换为不同时间维度的相关功能区进行分析,具体研究不同时期煤矿工业污染场地中有相同功能区土壤样品数据,包括洗煤厂、维修厂和办公区等。分析发现不同时期煤矿不同生产加工时间对土壤有机和无机污染物分布特征差异较大。
5、煤矿工业污染场地再利用潜力巨大
针对各地大量存在的煤矿工业污染场地,在结合中国典型的煤矿工业污染场地特点及重点污染区识别研究成果的基础上,尝试对煤矿工业场地不同功能区进行再利用规划。设计方案主要包括新农村居民点、工业遗址主题公园、商服用地、住宅用地、转型后的工业园等几个方面的设计。
以利用前、利用中和利用后为线索,结合历年遥感影像图,对工业场地的土地利用类型演变进行分析;并以平朔煤矿工业场地为实证案例,利用1987-2013年6期遥感影像图,通过解译分析,结合生成历史,对工业场地时间和空间演变进行分析,发现再利用后的污染场地效果良好。
对煤矿工业场地再利用进行SWOT(优劣势分析法)分析,现有优势因子包括已有的交通、电力、供水供暖、污水处理等基础设施,劣势包括潜在污染风险,已有设备改造难度大,机遇是新型城镇化和新农村建设带来的契机,挑战是如何将人吸引到资源枯竭后的工业场地区域来,总而言之煤矿工业污染场地再利用潜力巨大。
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