關(guān)于礦山修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)方面的研究較多,主要涵蓋了社會(huì)監(jiān)督、國(guó)際協(xié)議,還包括信息網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)客戶端(APP)等監(jiān)測(cè)技術(shù)的聯(lián)合使用,還包括從結(jié)構(gòu)和功能的監(jiān)測(cè)到過程和性能的監(jiān)測(cè)的重心轉(zhuǎn)變、建立國(guó)際恢復(fù)監(jiān)測(cè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和程序等等。恢復(fù)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)、植被等特定要素的監(jiān)測(cè)、恢復(fù)的驅(qū)動(dòng)力監(jiān)測(cè)等是探討的重點(diǎn)。3S技術(shù)(GIS、GPS和RS)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及社交網(wǎng)絡(luò)媒體技術(shù)是研究的熱點(diǎn)。
一、應(yīng)對(duì)全球氣候變化的礦山修復(fù)新思維
全球氣候變化對(duì)所有尺度的系統(tǒng)及其要素都可能產(chǎn)生影響。礦山土地復(fù)墾與修復(fù)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施以及管理中如何考慮影響這種影響,受到各國(guó)學(xué)者的熱議。議題之一是全球氣候變化產(chǎn)生的極端氣候如洪災(zāi)、旱災(zāi)等自然災(zāi)害對(duì)已修復(fù)系統(tǒng)的沖擊效應(yīng)以及如何提高該系統(tǒng)應(yīng)對(duì)這些變化的恢復(fù)力。議題之二是溫度異常升高或降低對(duì)植被生長(zhǎng)的影響,以及物種篩選和種源策略。例如,澳大利亞干旱礦區(qū)植被恢復(fù)的主要挑戰(zhàn)是氣候多變、關(guān)鍵物種生長(zhǎng)緩慢,木本植物卻很難再生。研究發(fā)現(xiàn)種子發(fā)芽的閾值與降雨、溫度有關(guān),土壤含水量的時(shí)空變化可能制約了植物修復(fù)的效果。議題之三是通過長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來證明現(xiàn)有修復(fù)工程是否具備恢復(fù)力。例如,澳大利亞西南正經(jīng)歷著顯著的氣候變化,1975—2004年降雨量相比1900—1974年減少了14%,而礬土礦區(qū)紅柳桉林地恢復(fù)的長(zhǎng)期記錄為檢驗(yàn)氣候影響提供了很好的信息。研究表明,氣候變化對(duì)恢復(fù)有負(fù)面作用,但是影響規(guī)模并不是很大,受影響的場(chǎng)地占恢復(fù)場(chǎng)地的比例小于二分之一,因此,礦山修復(fù)對(duì)氣候變化具有抵抗力。
二、復(fù)墾土壤和修復(fù)植物間的作用機(jī)理
據(jù)統(tǒng)計(jì),約20%的報(bào)告和論文都涉及復(fù)墾土壤和種植的植被之間的相互影響問題。主要研究工作體現(xiàn)在,一方面,在植被種植不同年份后,調(diào)查植被根部土壤理化性質(zhì)的改善狀況,以揭示土壤-植被相互影響的機(jī)理和效果。另一方面,針對(duì)不同土壤復(fù)墾模式如不同覆土厚度、不同土壤基底重構(gòu)方式等,對(duì)植被的恢復(fù)效果進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià)。除此之外,還有的論文和報(bào)告關(guān)注了土壤重金屬污染物遷移到植被的界面效應(yīng)及其影響、在土壤水的約束下植被生長(zhǎng)狀況和景觀變化、金屬礦山(金礦、鈾礦、銅礦等)開采區(qū)域復(fù)墾土壤重構(gòu)及其對(duì)植被產(chǎn)生的影響等等。由于不同地區(qū)的氣候、土壤資源、植物物種都不一樣,植被和土壤相互作用機(jī)理十分復(fù)雜,所以要得到具有普遍意義的規(guī)律還需要加大研究力度。
三、礦山系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值
2005年,千年系統(tǒng)評(píng)估項(xiàng)目報(bào)告發(fā)表后,系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究不斷升溫,近年來這個(gè)熱點(diǎn)也傳導(dǎo)到礦山系統(tǒng)修復(fù)中。例如,美國(guó)學(xué)者認(rèn)為,礦山恢復(fù)是可持續(xù)采礦和復(fù)墾的結(jié)合,要體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行、溫和與社會(huì)期待,綜合的恢復(fù)方法包括景觀地形設(shè)計(jì)、河流重建、土壤重構(gòu)、原始動(dòng)植物通過替換種子庫,創(chuàng)建微觀和宏觀生境,以及本土物種的種植和播種等措施來恢復(fù)。恢復(fù)的效益很多,包括被提高的土地價(jià)值、碳信用潛力、促進(jìn)礦山資源開采利益相關(guān)方的合作、更好的水域保護(hù)和水質(zhì)量,以及更好的系統(tǒng)服務(wù)等。來自中國(guó)的學(xué)者評(píng)估了關(guān)閉礦山社會(huì)系統(tǒng)恢復(fù)力及服務(wù)價(jià)值。蒙古草原深沙礦群落的恢復(fù)效果評(píng)價(jià)中采用了服務(wù)價(jià)值指標(biāo)。德國(guó)礦山景觀自然恢復(fù)可行性評(píng)價(jià)中也考慮了系統(tǒng)服務(wù)如侵蝕控制或飼料生產(chǎn)等指標(biāo)。美國(guó)學(xué)者提出文化服務(wù)價(jià)值的恢復(fù)應(yīng)該受到礦山修復(fù)的重視,應(yīng)將本土文化和現(xiàn)代文化有機(jī)結(jié)合,保護(hù)本土文化有特殊意義,所以恢復(fù)中要關(guān)注“本土現(xiàn)代性”(Indigenous modernity)。可見,礦山系統(tǒng)修復(fù)的服務(wù)價(jià)值開始逐漸受到重視。
四、本土物種保持與特定污染的土壤修復(fù)技術(shù)
在礦山植被恢復(fù)中,普遍主張?jiān)灾脖就廖锓N,從而防止外來物種的侵入。然而,近年來由于氣候變化,有一種觀點(diǎn)認(rèn)為引入非本土植被更能適應(yīng)氣候變化。澳大利亞學(xué)者通過試驗(yàn)表明,本土植物的適應(yīng)性更強(qiáng),外來物種對(duì)氣候變化響應(yīng)并沒有優(yōu)勢(shì),這印證了“local is best”的觀點(diǎn)。除此之外,還有不少國(guó)家的研究人員探索了應(yīng)當(dāng)如何有效修復(fù)本土植物。例如,智利巴塔哥尼亞地區(qū)露天煤礦探索種植本土假山毛櫸的可能性;美國(guó)阿巴拉契亞山區(qū)露天煤礦修復(fù)時(shí)種植大量草和豆科植物以防止侵蝕和保證場(chǎng)地穩(wěn)定,然而動(dòng)物啃食等擾動(dòng)導(dǎo)致本土雙子葉樹侵入,這不利于水土保持,研究發(fā)現(xiàn)增加土壤密實(shí)度可減少灌木和喬木的侵入;印度切利亞煤田研究種植本土樹木等。也有一些國(guó)家學(xué)者介紹本國(guó)礦山修復(fù)在控制外來物種侵入失敗的案例,建議要加強(qiáng)對(duì)恢復(fù)的監(jiān)測(cè)。
金屬礦山修復(fù)中重金屬污染的控制和修復(fù)一直是學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。研究案例的場(chǎng)地有美國(guó)遺棄的鈾礦場(chǎng)、南非金山金礦尾礦場(chǎng)、剛果加丹加省銅鈷采礦采場(chǎng)、秘魯亞馬孫東南鋁礦場(chǎng)、澳大利亞鐵礦場(chǎng)等。修復(fù)的方法包括隔離、覆土、地貌重塑、本土植被吸附等。有學(xué)者提出應(yīng)當(dāng)建立生物可利用砷的主導(dǎo)度量方法、選擇抗砷金屬強(qiáng)的植被、監(jiān)測(cè)土壤砷遷移的技術(shù)體系。還有學(xué)者認(rèn)為,用無人機(jī)定期監(jiān)測(cè)場(chǎng)地重金屬污染物遷移是一個(gè)好的污染控制辦法。澳大利亞的研究人員認(rèn)為鐵礦場(chǎng)地的修復(fù)必須引入生理學(xué)(Eco-physiological)和水文學(xué)方法(Eco-physiology),美國(guó)的研究人員認(rèn)為污染土地的修復(fù)中,恢復(fù)學(xué)和環(huán)境毒理學(xué)(Environmental toxicology)起到了關(guān)鍵作用。
五、礦山修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)
礦山土地復(fù)墾與修復(fù)工程浩大,而工程結(jié)束恰恰是植被生長(zhǎng)、土壤質(zhì)量提高、系統(tǒng)演替和穩(wěn)定的開始,這就意味著礦山土地復(fù)墾與修復(fù)必須進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。只有通過長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),才能判斷修復(fù)工程的成功性。然而,很多國(guó)家學(xué)者都指出本國(guó)修復(fù)工程缺乏有效監(jiān)管和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。中國(guó)的礦山土地復(fù)墾與修復(fù)也存在類似的問題。
