探討礦山地質(zhì)環(huán)境的變化發(fā)展

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PSR模型建立在人類活動對環(huán)境施加壓力并影響自然資源的數(shù)量和質(zhì)量的基本認(rèn)識上，可將環(huán)境壓力、環(huán)境狀態(tài)、社會對環(huán)境狀態(tài)的響應(yīng)歸納為各種指標(biāo)并通過對這些指標(biāo)的分析三者之間的相互作用，找出三者之間協(xié)調(diào)發(fā)展的路徑，它可幫助決策者和公眾認(rèn)識環(huán)境壓力并需求響應(yīng)方式，以至提高環(huán)境質(zhì)量，保持適宜的生存環(huán)境。PSR模型以因果關(guān)系為基礎(chǔ)，使用“原因—效應(yīng)—響應(yīng)”這一邏輯思維，解釋了發(fā)生什么、為什么發(fā)生以及要如何應(yīng)對所發(fā)生的情況者三個問題，總體上反應(yīng)了人口和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源與管理決策的相互依存相互制約的關(guān)系。世界上很多國家和學(xué)者采用基于PSR模型的評價方法評價土地質(zhì)量、社會安全、環(huán)境安全［1，2］、水電工程效應(yīng)評價中，都取得很好效果。礦山地質(zhì)環(huán)境屬于自然環(huán)境的范疇，礦產(chǎn)資源開發(fā)是典型的人為活動，并對礦山地質(zhì)環(huán)境造成不良影響，社會也向往礦山地質(zhì)環(huán)境的良性發(fā)•204•展。因此，可將礦產(chǎn)資源開發(fā)對礦山地質(zhì)環(huán)境施加壓力，對礦山地質(zhì)環(huán)境狀態(tài)和社會反應(yīng)歸納為各種指標(biāo)，運用基于PSR模型的分析方法，預(yù)測分析將來一定時期礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的狀態(tài)，以至尋找緩解礦山地質(zhì)環(huán)境壓力的對策，如礦資源開發(fā)方式和礦山地質(zhì)環(huán)境管理手段等是適宜的。

1.貴州礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

貴州地處云貴高原東部，處于內(nèi)陸山地，屬亞熱帶溫暖濕潤氣候，降雨量豐沛;地勢西高東低，地形起伏較大，河流深切。大多數(shù)礦山都位于山區(qū)，其地質(zhì)環(huán)境比較脆弱。礦山大多位于喀斯特山區(qū)，有的缺水少土，甚至發(fā)生重度石漠化。處于這類地區(qū)的礦山，由于不合理的開采，礦坑水無序排放，并未經(jīng)過治理，污染地表和地下水體，礦山水環(huán)境形勢較為嚴(yán)峻。貴州地貌復(fù)雜，類型多樣，特別是喀斯特地貌更為突出，全省的大多數(shù)礦山都位于喀斯特地貌環(huán)境區(qū)域。全省礦山地貌環(huán)境的易損性大，特別是那些露天開采建筑材料或水泥原料的礦山，對地貌景觀和地質(zhì)遺跡的破壞性極大［3］。礦山在開采和選冶過程中，產(chǎn)生的粉塵以及排放的毒性氣體污染礦山的空氣。一些含有不良地球化學(xué)元素的礦山開發(fā)，還威脅和破壞動植物的生存環(huán)境，全省礦山的生態(tài)環(huán)境面臨極大的挑戰(zhàn)。

2.礦山環(huán)境變化的自然因素影響

貴州礦山地質(zhì)環(huán)境變化的自然因素可分為有利因素、不利因素和不確定因素3類。現(xiàn)簡要敘述于后。

2.1不利因素貴州高原地形復(fù)雜，溝谷切割深，高原與峽谷并存。處于這樣自然地理環(huán)境中的礦山，受不穩(wěn)定地形威脅較為普遍，特別是那些由上硬下軟連成疊置構(gòu)造的復(fù)雜山體逆向坡之下的礦山，受上覆硬巖體崩塌的威脅頻率很高。省內(nèi)喀斯特地貌雖豐富多樣，但極易受到損壞，從而改變礦山原有的地貌景觀。省內(nèi)喀斯特地區(qū)的水文網(wǎng)絡(luò)和水循環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜，一旦遭到污染就會迅速擴(kuò)散，造成不良的后果。貴州的土壤是以黏土礦組成的黃壤和黑壤，其吸附能力強(qiáng)，有毒有害元素以水體為介質(zhì)進(jìn)入土壤，容易遭受污染。全省的不良礦種(亞種)多。這些不良的環(huán)境地球化學(xué)礦產(chǎn)資源礦種(亞種)，是對民眾生命健康安全有威脅的不良地質(zhì)體或污染源，在表生地質(zhì)作用下容易風(fēng)化滲解進(jìn)入水介質(zhì)，搬運遷移到土壤或水體中，造成污染［4］。

2.2有利因素?fù)?jù)袁學(xué)誠等學(xué)者的研究(2009)，貴州處于我國南北地震帶以東的巖石圈構(gòu)造，屬于比較穩(wěn)定的巖石圈塊體，構(gòu)造活動性較弱，屬于構(gòu)造地震的弱震區(qū)。因構(gòu)造地震造成礦山地質(zhì)環(huán)境巨大變化或產(chǎn)生毀滅性災(zāi)害的機(jī)遇很小。在礦山范圍內(nèi)土壤和水體污染程度較輕、且不繼續(xù)加劇的情況下，土壤和水體有時會通過自身的循環(huán)和有關(guān)化學(xué)作用，減輕污染。

2.3不確定因素影響貴州礦山地質(zhì)環(huán)境變化的不確定自然因素主要是極端氣候。如突如其來的暴雨或特大暴雨，以及長期干旱即轉(zhuǎn)洪澇的急速變化，這對一些位于自然生態(tài)脆弱地區(qū)極易誘發(fā)突發(fā)性礦山地質(zhì)災(zāi)害。

3.礦山環(huán)境變化的人為因素

3.1不利因素——隨著礦石開采量倍增，占用損毀土地加大。全省2010年至2015年的礦石量將大幅度增加，隨著礦石生產(chǎn)量的增加，將占用和破壞更多的土地。采礦規(guī)模逐漸擴(kuò)大，地質(zhì)結(jié)構(gòu)必遭破壞，從而打破原有礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)的平衡而誘發(fā)礦山地質(zhì)災(zāi)害。隨著采礦規(guī)模的擴(kuò)大和礦石量的倍增，這些廢棄物堆放場地占用土地面積擴(kuò)大，而且廢石場和尾礦庫等滲透液中的有害物質(zhì)(元素或化合物)，將進(jìn)入土壤，流入地表水體或地下水，進(jìn)而污染土壤和水體。礦山開采強(qiáng)度加大，地貌景觀遭破壞，如大量開發(fā)建筑用材和原料，將嚴(yán)重破壞我省最富特色的錐狀喀斯特景觀。隨著礦山開發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大和產(chǎn)量的增加，采區(qū)的粉塵量也將升高，進(jìn)而污染礦山及其周圍的大氣環(huán)境。

3.2有利因素——一是法律法規(guī)更加健全，我國為保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境及其恢復(fù)治理營造了良好的法制環(huán)境，礦山環(huán)境將在這個良好環(huán)境中受益，礦山環(huán)境帶來的壓力必將得到緩解。二是礦政管理不斷加強(qiáng)，礦山整合和礦山土地復(fù)墾力度不斷加強(qiáng)。三是社會輿論有力監(jiān)督，社會各個方面的輿論，都要求更好地保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境，構(gòu)建和諧礦區(qū)。社會輿論的監(jiān)督，必將促進(jìn)政府管理部門更加重視礦山地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)。四是開采方式逐漸轉(zhuǎn)變，根據(jù)中央產(chǎn)業(yè)調(diào)整政策精神，我省礦業(yè)發(fā)展的方式必須進(jìn)行戰(zhàn)略性的調(diào)整，實現(xiàn)粗放型向節(jié)約型轉(zhuǎn)變，必將促進(jìn)礦山企業(yè)科學(xué)合理地開發(fā)利用礦產(chǎn)資源，有效抑制其對礦山地質(zhì)環(huán)境的影響和破壞。

4.變化趨勢分析

礦產(chǎn)資源開發(fā)對地質(zhì)環(huán)境影響的定量評價是人類活動對地質(zhì)環(huán)境影響研究一個重要內(nèi)容，前述的運用范例都是將其用于現(xiàn)狀評價中，目前鮮有將PSR模型用于礦山地質(zhì)環(huán)境變化趨勢分析。本文將PSR模型用于礦山地質(zhì)環(huán)境趨勢分析中，并通過運用基于PSR模型的分析，預(yù)測我省礦山地質(zhì)環(huán)境變化預(yù)期的可能狀態(tài)，以便事先采取相應(yīng)的響應(yīng)對策消除或緩解礦山地質(zhì)環(huán)境的壓力。

4.1分析體系的建立

建立指標(biāo)體系的目的是尋求一組具有典型代表意義，較能反映事物各方面要求的特征指標(biāo)，這些指標(biāo)及其組合能恰當(dāng)表達(dá)對事物定性和定量判斷。遵循“代表性與全面性相結(jié)合;定性化與定量化相結(jié)合;具有現(xiàn)實性、通用性和可操作性”的原則，構(gòu)建基于PSR模型的礦山地質(zhì)環(huán)境變化趨勢的分析的指標(biāo)體系框架。選取相關(guān)指標(biāo)37個，經(jīng)過篩選，最后留存26個指標(biāo)，其中壓力指標(biāo)10個;狀態(tài)指標(biāo)7個;響應(yīng)指標(biāo)9個。

4.2分析指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集與處理

根據(jù)分析指標(biāo)框架，采集了我省礦山地質(zhì)環(huán)境2005年、2010年和2015年壓力、狀態(tài)和響應(yīng)歷史數(shù)據(jù)和規(guī)劃預(yù)測的相關(guān)數(shù)據(jù)，以此定量分析我省礦山地質(zhì)環(huán)境變化的趨勢。(1)分析指標(biāo)的無量綱化處理在收集和實地調(diào)查核實的資料中采集所需指標(biāo)的數(shù)據(jù)，由于采集的數(shù)據(jù)有不同的量綱，需要在分析時對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱處理。對數(shù)據(jù)越大對礦山地質(zhì)環(huán)境的影響越大的指標(biāo)采用下式進(jìn)行量綱變換:Xij''''=(Xij—Xjmax)/(Xjmax—Xjmin)(式1)…對數(shù)據(jù)越大對礦山地質(zhì)環(huán)境的影響越小的指標(biāo)采用下式進(jìn)行量綱變換:Xij''''=(Xjmax—Xij)/(Xjmax—Xjmin)(式2)…上式中Xij為原始數(shù)據(jù)的第i年第j項指標(biāo);Xij''''為變換后的第i年第j項無量綱指標(biāo);Xjmax為原始指標(biāo)數(shù)據(jù)最大值;Xjmin為原始指標(biāo)數(shù)據(jù)最小值。。。。(2)分析指標(biāo)權(quán)重的確定在趨勢分析中，不同指標(biāo)的重要性(對礦山地質(zhì)環(huán)境影響的貢獻(xiàn))不同，需要給各指標(biāo)賦予不同的權(quán)重，以體現(xiàn)其重要性。本文采用層次分析(AHP)法確定個指標(biāo)的權(quán)重(過程略)。各指標(biāo)權(quán)重(表3)。(3)分析指標(biāo)參數(shù)計算1)對指標(biāo)層參數(shù)采用下式計算:Xij″=Ai×Xij''''…(式3)式中Xij″為單項指標(biāo)變換值，Ai為單項指標(biāo)權(quán)重。2)對準(zhǔn)則層參數(shù)采用下式計算:Pij=∑Bi×Xij″…(式4)式中Pij為準(zhǔn)則層單項指標(biāo)預(yù)測值，Bi為單項準(zhǔn)則層單項指標(biāo)權(quán)重。3)對總趨勢參數(shù)采用下式計算:Zij=∑Bi×Pij…(式5)式中Zij為總趨勢預(yù)測參數(shù)。

4.3趨勢分析結(jié)果及解析

貴州礦山地質(zhì)環(huán)境隨著礦產(chǎn)資源開發(fā)量的增加，地質(zhì)環(huán)境的變化非常明顯。壓力指標(biāo)從2005年的0.099上升到0.740，一直是上升的趨勢。壓力指標(biāo)的上升，主要的貢獻(xiàn)指標(biāo)是礦產(chǎn)資源開發(fā)量、開發(fā)誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害以及造成的人員死亡和失蹤，其次是開發(fā)造成的經(jīng)濟(jì)損失、人員及財產(chǎn)威脅，再次就是土地資源破壞和固體廢棄物以及廢水排放等。狀態(tài)指標(biāo)從2005年的0.410上升到2010年的0.848后下降到2015年的0.482，以2005年為基礎(chǔ)，總體上是上升，但從2010年到2015年會有明顯好轉(zhuǎn)，說明狀態(tài)指標(biāo)總體向好的方面變化，同時也說明狀態(tài)的好轉(zhuǎn)來至響應(yīng)力度的增強(qiáng)。響應(yīng)指標(biāo)從2005年的1.00下降到2015年的0.096，主要是由于出臺的礦山地質(zhì)環(huán)境管理法規(guī)、對重要礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)治理、對礦山固體廢棄物和廢水進(jìn)行處理、礦山固體廢棄物和廢水綜合利用率得到顯著提高、礦山土地恢復(fù)進(jìn)展較快等。從總的趨勢看，趨勢值從2005年的0.491下降到2015年0.354，這個變化不算大，說明我省的礦山地質(zhì)環(huán)境將會從好的方向變化，但這個變化不會太快。從表4和表5還看出，壓力的減少、狀態(tài)的好轉(zhuǎn)，取決于響應(yīng)的力度。要促進(jìn)礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的好轉(zhuǎn)，必須加大礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)整治的力度。從“十二五”期間我省礦業(yè)發(fā)展的規(guī)劃看，礦業(yè)開發(fā)總量會增加，強(qiáng)度會加大，范圍會擴(kuò)大，給礦山的壓力也會相應(yīng)的增大，礦山環(huán)境問題很有可能會增多，甚至個別礦山問題會更突出。但是，只要政府積極從法律法規(guī)、礦政管理、輿論監(jiān)督、恢復(fù)治理、科技創(chuàng)新及資金保障等方面加以引導(dǎo)和貫徹，必然會減少礦業(yè)開發(fā)給礦山環(huán)境的壓力。因此，從總體上講，我省“十二五”期間礦山地質(zhì)環(huán)境一定會發(fā)生變化，且總的趨勢是朝好的方向發(fā)展。但“十二五”期間乃至更長時間的礦山恢復(fù)治理仍然艱巨。還有，難以預(yù)測由于突發(fā)性極端氣候事件等不確定自然因素給礦山地質(zhì)環(huán)境造成的影響和破壞，這也應(yīng)予足夠的重視。

5.結(jié)論

(1)較全面和客觀闡述了貴州礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，并分析了影響礦山地質(zhì)環(huán)境變化的因素，特別是不利的人為因素，為PSR模型的運用奠定了較堅實的基礎(chǔ)。(2)采用PSR模型于礦山地質(zhì)環(huán)境變化趨勢進(jìn)行定量分析是可行的。其方法正確，結(jié)果可信。(3)貴州礦產(chǎn)資源開發(fā)對礦山地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重，其影響最大的是煤礦，其次是磷礦、鋁土礦。(4)根據(jù)建設(shè)環(huán)境友好型社會和建設(shè)綠色礦山等要求，隨著礦政管理進(jìn)一步加強(qiáng)，全省礦山地質(zhì)環(huán)境將會向好的方向發(fā)展。但由于保護(hù)和治理欠賬較多，今后的礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)治理任務(wù)仍然艱巨。

作者：楊濤毅、陳靜、冷洋洋單位：貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院