探讨矿山地质环境的变化发展

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PSR模型建立在人类活动对环境施加压力并影响自然资源的数量和质量的基本认识上，可将环境压力、环境状态、社会对环境状态的响应归纳为各种指标并通过对这些指标的分析三者之间的相互作用，找出三者之间协调发展的路径，它可帮助决策者和公众认识环境压力并需求响应方式，以至提高环境质量，保持适宜的生存环境。PSR模型以因果关系为基础，使用“原因—效应—响应”这一逻辑思维，解释了发生什么、为什么发生以及要如何应对所发生的情况者三个问题，总体上反应了人口和社会经济发展、资源与管理决策的相互依存相互制约的关系。世界上很多国家和学者采用基于PSR模型的评价方法评价土地质量、社会安全、环境安全［1，2］、水电工程效应评价中，都取得很好效果。矿山地质环境属于自然环境的范畴，矿产资源开发是典型的人为活动，并对矿山地质环境造成不良影响，社会也向往矿山地质环境的良性发•204•展。因此，可将矿产资源开发对矿山地质环境施加压力，对矿山地质环境状态和社会反应归纳为各种指标，运用基于PSR模型的分析方法，预测分析将来一定时期矿山地质环境质量的状态，以至寻找缓解矿山地质环境压力的对策，如矿资源开发方式和矿山地质环境管理手段等是适宜的。

1.贵州矿山地质环境现状

贵州地处云贵高原东部，处于内陆山地，属亚热带温暖湿润气候，降雨量丰沛;地势西高东低，地形起伏较大，河流深切。大多数矿山都位于山区，其地质环境比较脆弱。矿山大多位于喀斯特山区，有的缺水少土，甚至发生重度石漠化。处于这类地区的矿山，由于不合理的开采，矿坑水无序排放，并未经过治理，污染地表和地下水体，矿山水环境形势较为严峻。贵州地貌复杂，类型多样，特别是喀斯特地貌更为突出，全省的大多数矿山都位于喀斯特地貌环境区域。全省矿山地貌环境的易损性大，特别是那些露天开采建筑材料或水泥原料的矿山，对地貌景观和地质遗迹的破坏性极大［3］。矿山在开采和选冶过程中，产生的粉尘以及排放的毒性气体污染矿山的空气。一些含有不良地球化学元素的矿山开发，还威胁和破坏动植物的生存环境，全省矿山的生态环境面临极大的挑战。

2.矿山环境变化的自然因素影响

贵州矿山地质环境变化的自然因素可分为有利因素、不利因素和不确定因素3类。现简要叙述于后。

2.1不利因素贵州高原地形复杂，沟谷切割深，高原与峡谷并存。处于这样自然地理环境中的矿山，受不稳定地形威胁较为普遍，特别是那些由上硬下软连成叠置构造的复杂山体逆向坡之下的矿山，受上覆硬岩体崩塌的威胁频率很高。省内喀斯特地貌虽丰富多样，但极易受到损坏，从而改变矿山原有的地貌景观。省内喀斯特地区的水文网络和水循环系统复杂，一旦遭到污染就会迅速扩散，造成不良的后果。贵州的土壤是以黏土矿组成的黄壤和黑壤，其吸附能力强，有毒有害元素以水体为介质进入土壤，容易遭受污染。全省的不良矿种(亚种)多。这些不良的环境地球化学矿产资源矿种(亚种)，是对民众生命健康安全有威胁的不良地质体或污染源，在表生地质作用下容易风化渗解进入水介质，搬运迁移到土壤或水体中，造成污染［4］。

2.2有利因素据袁学诚等学者的研究(2009)，贵州处于我国南北地震带以东的岩石圈构造，属于比较稳定的岩石圈块体，构造活动性较弱，属于构造地震的弱震区。因构造地震造成矿山地质环境巨大变化或产生毁灭性灾害的机遇很小。在矿山范围内土壤和水体污染程度较轻、且不继续加剧的情况下，土壤和水体有时会通过自身的循环和有关化学作用，减轻污染。

2.3不确定因素影响贵州矿山地质环境变化的不确定自然因素主要是极端气候。如突如其来的暴雨或特大暴雨，以及长期干旱即转洪涝的急速变化，这对一些位于自然生态脆弱地区极易诱发突发性矿山地质灾害。

3.矿山环境变化的人为因素

3.1不利因素——随着矿石开采量倍增，占用损毁土地加大。全省2010年至2015年的矿石量将大幅度增加，随着矿石生产量的增加，将占用和破坏更多的土地。采矿规模逐渐扩大，地质结构必遭破坏，从而打破原有矿山地质结构的平衡而诱发矿山地质灾害。随着采矿规模的扩大和矿石量的倍增，这些废弃物堆放场地占用土地面积扩大，而且废石场和尾矿库等渗透液中的有害物质(元素或化合物)，将进入土壤，流入地表水体或地下水，进而污染土壤和水体。矿山开采强度加大，地貌景观遭破坏，如大量开发建筑用材和原料，将严重破坏我省最富特色的锥状喀斯特景观。随着矿山开发规模的扩大和产量的增加，采区的粉尘量也将升高，进而污染矿山及其周围的大气环境。

3.2有利因素——一是法律法规更加健全，我国为保护矿山地质环境及其恢复治理营造了良好的法制环境，矿山环境将在这个良好环境中受益，矿山环境带来的压力必将得到缓解。二是矿政管理不断加强，矿山整合和矿山土地复垦力度不断加强。三是社会舆论有力监督，社会各个方面的舆论，都要求更好地保护矿山地质环境，构建和谐矿区。社会舆论的监督，必将促进政府管理部门更加重视矿山地质环境的保护。四是开采方式逐渐转变，根据中央产业调整政策精神，我省矿业发展的方式必须进行战略性的调整，实现粗放型向节约型转变，必将促进矿山企业科学合理地开发利用矿产资源，有效抑制其对矿山地质环境的影响和破坏。

4.变化趋势分析

矿产资源开发对地质环境影响的定量评价是人类活动对地质环境影响研究一个重要内容，前述的运用范例都是将其用于现状评价中，目前鲜有将PSR模型用于矿山地质环境变化趋势分析。本文将PSR模型用于矿山地质环境趋势分析中，并通过运用基于PSR模型的分析，预测我省矿山地质环境变化预期的可能状态，以便事先采取相应的响应对策消除或缓解矿山地质环境的压力。

4.1分析体系的建立

建立指标体系的目的是寻求一组具有典型代表意义，较能反映事物各方面要求的特征指标，这些指标及其组合能恰当表达对事物定性和定量判断。遵循“代表性与全面性相结合;定性化与定量化相结合;具有现实性、通用性和可操作性”的原则，构建基于PSR模型的矿山地质环境变化趋势的分析的指标体系框架。选取相关指标37个，经过筛选，最后留存26个指标，其中压力指标10个;状态指标7个;响应指标9个。

4.2分析指标数据的采集与处理

根据分析指标框架，采集了我省矿山地质环境2005年、2010年和2015年压力、状态和响应历史数据和规划预测的相关数据，以此定量分析我省矿山地质环境变化的趋势。(1)分析指标的无量纲化处理在收集和实地调查核实的资料中采集所需指标的数据，由于采集的数据有不同的量纲，需要在分析时对原始数据进行无量纲处理。对数据越大对矿山地质环境的影响越大的指标采用下式进行量纲变换:Xij''''=(Xij—Xjmax)/(Xjmax—Xjmin)(式1)…对数据越大对矿山地质环境的影响越小的指标采用下式进行量纲变换:Xij''''=(Xjmax—Xij)/(Xjmax—Xjmin)(式2)…上式中Xij为原始数据的第i年第j项指标;Xij''''为变换后的第i年第j项无量纲指标;Xjmax为原始指标数据最大值;Xjmin为原始指标数据最小值。。。。(2)分析指标权重的确定在趋势分析中，不同指标的重要性(对矿山地质环境影响的贡献)不同，需要给各指标赋予不同的权重，以体现其重要性。本文采用层次分析(AHP)法确定个指标的权重(过程略)。各指标权重(表3)。(3)分析指标参数计算1)对指标层参数采用下式计算:Xij″=Ai×Xij''''…(式3)式中Xij″为单项指标变换值，Ai为单项指标权重。2)对准则层参数采用下式计算:Pij=∑Bi×Xij″…(式4)式中Pij为准则层单项指标预测值，Bi为单项准则层单项指标权重。3)对总趋势参数采用下式计算:Zij=∑Bi×Pij…(式5)式中Zij为总趋势预测参数。

4.3趋势分析结果及解析

贵州矿山地质环境随着矿产资源开发量的增加，地质环境的变化非常明显。压力指标从2005年的0.099上升到0.740，一直是上升的趋势。压力指标的上升，主要的贡献指标是矿产资源开发量、开发诱发的地质灾害以及造成的人员死亡和失踪，其次是开发造成的经济损失、人员及财产威胁，再次就是土地资源破坏和固体废弃物以及废水排放等。状态指标从2005年的0.410上升到2010年的0.848后下降到2015年的0.482，以2005年为基础，总体上是上升，但从2010年到2015年会有明显好转，说明状态指标总体向好的方面变化，同时也说明状态的好转来至响应力度的增强。响应指标从2005年的1.00下降到2015年的0.096，主要是由于出台的矿山地质环境管理法规、对重要矿山地质环境进行恢复治理、对矿山固体废弃物和废水进行处理、矿山固体废弃物和废水综合利用率得到显著提高、矿山土地恢复进展较快等。从总的趋势看，趋势值从2005年的0.491下降到2015年0.354，这个变化不算大，说明我省的矿山地质环境将会从好的方向变化，但这个变化不会太快。从表4和表5还看出，压力的减少、状态的好转，取决于响应的力度。要促进矿山地质环境质量的好转，必须加大矿山地质环境恢复整治的力度。从“十二五”期间我省矿业发展的规划看，矿业开发总量会增加，强度会加大，范围会扩大，给矿山的压力也会相应的增大，矿山环境问题很有可能会增多，甚至个别矿山问题会更突出。但是，只要政府积极从法律法规、矿政管理、舆论监督、恢复治理、科技创新及资金保障等方面加以引导和贯彻，必然会减少矿业开发给矿山环境的压力。因此，从总体上讲，我省“十二五”期间矿山地质环境一定会发生变化，且总的趋势是朝好的方向发展。但“十二五”期间乃至更长时间的矿山恢复治理仍然艰巨。还有，难以预测由于突发性极端气候事件等不确定自然因素给矿山地质环境造成的影响和破坏，这也应予足够的重视。

5.结论

(1)较全面和客观阐述了贵州矿山地质环境现状，并分析了影响矿山地质环境变化的因素，特别是不利的人为因素，为PSR模型的运用奠定了较坚实的基础。(2)采用PSR模型于矿山地质环境变化趋势进行定量分析是可行的。其方法正确，结果可信。(3)贵州矿产资源开发对矿山地质环境影响较严重，其影响最大的是煤矿，其次是磷矿、铝土矿。(4)根据建设环境友好型社会和建设绿色矿山等要求，随着矿政管理进一步加强，全省矿山地质环境将会向好的方向发展。但由于保护和治理欠账较多，今后的矿山地质环境保护和恢复治理任务仍然艰巨。

作者：杨涛毅、陈静、冷洋洋单位：贵州省地质环境监测院