露天煤矿区生态风险评价方法

以露天煤矿区这一脆弱生态系统为对象进行了生态风险评价方法的探讨 ,阐述了生态风险评价的基本概念。针对露天矿区生态环境特点 ,通过描述露天矿区的主要生态环境问题 ,分析了矿区风险源、风险受体以及评价终点 ,最后建立了典型露天煤矿区生态风险的评价指标体系 ,对露天矿区这一典型退化生态系统进行了生态风险评价方法及评价步骤的探索     

特大型露天煤矿区生态系统演变及其生态储存估算

露天煤矿区生态系统在人为干扰下具有特殊的演变过程。从土地利用变化的角度描述矿区生态系统演变及生态水平变化,旨在为特大型露天煤矿区生态系统研究提供科学依据。以山西省朔州市平朔大型露天煤矿区为研究对象,以1986年、2000年、2013年的遥感影像为主要数据源,在分析研究区近30年土地利用特征的基础上,探讨矿区生态系统的演变过程;同时利用生态储存模型定量分析矿区生态系统在研究时段内所处的水平。结果表明:(1)1986—2013年耕地和林地大幅减少,城镇建设用地和采矿造成的损毁土地面积迅速增加;(2)矿区生态系统各子系统用地之间的转化均较为活跃,城镇扩张、采矿活动加剧、损毁土地复垦是造成这一现象的主要原因;(3)平朔矿区生态系统演变可划分为原地貌阶段、损毁阶段、重建阶段;(4)研究区生态储存状态呈恶化趋势,生态储存转化表现为逆向过程,生态储存能力增强。研究结果可为中国特大型露天煤矿区生态系统研究提供科学依据。     

采煤矿区的生态脆弱性——以内蒙古锡林郭勒草原胜利煤田为例

以锡林郭勒草原胜利煤田为典型研究区,构建了由生态敏感性、自然与社会压力及生态恢复力3方面16个因子组成的生态脆弱性评估指标体系,基于专家打分法和层次分析法建立了生态脆弱性模型,借助遥感及地理信息工具完成了对区域生态脆弱性指数的计算,分析了土地利用与生态脆弱性的关系,并通过空间自相关分析对计算结果进行了全局及局部聚类检验.结果表明： 研究区脆弱性总体属于中等偏高水平;胜利煤田4个露天矿的开采导致采区脆弱性显著增加,由于矿井疏干水和人为活动的影响,矿区周边300～2000 m范围都演变为生态高脆弱性区;随着矿区的进一步开发,整个煤田都将转变为中度和重度脆弱区,而煤炭资源开采是导致区域脆弱性提高的主要因素.全区及局部聚类结果显示,该区域脆弱性空间分布有很好的聚类特征.降低矿区人口密度、控制草地载畜水平、控制建设用地和耕地比率是解决矿区社会经济压力的最佳途径,增加投入、提高植被恢复系数是改变区域生态脆弱性的根本措施.
     

晋北大型露天矿区景观生态风险时空异质性

矿产资源开采对生态环境产生了剧烈扰动,加剧了矿区生态环境的风险性,严重威胁区域的可持续发展。从景观生态学角度将景观格局与生态风险相结合对矿区生态环境进行评估,从而揭示矿区景观生态风险的时空异质性,促进土地资源的可持续利用。以1990-2018年7期Landsat TM影像解译后的土地利用现状数据为数据源,构建景观生态风险指数,结合空间统计学及地统计学理论,探究1990-2018年平朔矿区景观生态风险的时空异质性。结果表明:1990-2018年平朔矿区景观生态风险的空间分布呈集聚分布模式,Moran’s I指数处于0.53~0.68,Z得分远高于检验阈值1.96,风险的空间集聚效应明显。1990-2018年平朔矿区的景观生态风险等级以中低、中、中高水平为主,占全区总面积的70%~90%,低风险区域主要分布于井坪镇以及白堂乡与向阳堡乡的大片林地,耕地是中等风险的主要分布区域,高风险区域逐渐向矿界内的矿业核心区收缩。1990-2018年平朔矿区景观生态风险空间异质性中的随机变异均小于空间自相关变异,由空间自相关部分引起的空间异质性占据主导地位。研究表明,在0.50 km×0.50 km的研究尺度下,1990—2018年平朔矿区景观生态风险具有很强的时空异质性,时间上呈现先增加后降低的趋势,空间相关性显著,空间分异特征明显。     

露天矿区景观生态风险空间分异

以露天矿区为研究对象,评价矿区景观生态风险,并采用ESDA方法定量研究矿区生态风险空间分异特征.结果表明,矿区景观生态风险空间分布以高风险区域为核心,由高到低呈环形包围特征.其中,高风险主要分布在矿业生产及城市生活区域,以土地破坏、压占及城市建设为主要风险来源;中等风险主要分布于自然、半自然功能区,以城市生活与农业生产为主要风险来源;低风险区域以林地、荒草地等植被覆盖区域为主,但大面积植被退化、水土流失导致该区域生态基底较差、环境脆弱,加之露天煤矿作业频繁,整体生态环境质量堪忧.同时,不同功能区的风险高低排序(人工区＞半自然区＞自然区)特征符合常规的区域生态风险等级差异规律.此外,基于ESDA分析矿区景观生态风险,其空间自相关性高达0.7521,风险的空间集聚效应明显;而对比矿区景观生态风险的空间分异特征发现,景观干扰度是高、低风险区域的主要驱动因子;而景观脆弱度则是中等风险区域的驱动因子;基于以上研究结果可对矿区环境管理和风险决策提供一定的数据支撑和理论依据.     

中国北方露天煤矿区植被恢复研究进展

煤炭开采破坏了土地原有的自然属性,进而导致一系列生态和环境问题,形成大量矿山废弃地。恢复受损的土壤和植被是矿山废弃地生态复垦的关键。本文在查阅国内外大量相关研究成果的基础上,就中国北方露天煤矿区生态复垦过程中植被恢复的研究现状及当前研究存在的问题进行了评述,并指出今后工作内容的重点是开展长期定位监测,加强煤矿废弃地土壤-植被系统的长期定位研究,为露天煤矿区的合理经营与管理提供科学依据。     

矿区生态风险评价研究述评

作为世界上矿产资源最丰富的国家之一,我国的矿山开采活动在给经济发展注入强大拉动力的同时,也给矿区生态环境带来了巨大的生态风险。总结前人相关研究,在对比分析了矿区生态风险及其评价与区域生态风险评价异同的基础上,初步明晰矿区生态风险具有风险源的多样性、空间影响边界的模糊性、随空间距离的衰减性及时间累积的延续性等特性。目前矿区生态风险评价的矿区类型过多集中于金属矿区的重金属污染等单项风险,对综合生态风险评价的重视不充分,多基于景观格局、生态环境问题视角,结果多对斑块或生态系统风险评价进行拼接,欠缺基于空间异质性的整体综合;风险度量模型、指标体系法和空间分析法则是较为常用的矿区生态风险评价方法,但在模型模拟方面略显不足。基于现有研究进展,预期矿区独特性的体现、空间格局的关注、"3S"技术的综合应用、生态安全阈值的设定、不确定性表征、基于评价结果的风险规避等将有望成为未来研究的重点。     

区域综合生态风险评价框架——以雄安新区为例

构建区域生态风险评价框架有助于清晰地识别、评估、模拟、预测与管理区域生态风险,进而为区域生态安全网络构建和生态安全格局保障提供支撑。雄安新区的建设,使该区域面临巨大的土地利用变化,对区域生态系统的结构和功能产生不可忽视的影响,洪涝和干旱灾害对雄安新区及其周边区域生态系统具有显著的威胁。以雄安新区为例,构建包含暴露-响应关系、人为源和自然源相结合的区域综合生态风险评价框架,分别对城市化和气候变化背景下的雄安新区土地利用变化、洪涝灾害、干旱灾害三类胁迫引起的区域生态风险进行了评价和预测,确定其生态风险空间分布特征及变化趋势。结果表明：(1)从时间序列上来看,由于气候变化导致洪涝、干旱等自然灾害的影响,加上雄安新区的土地利用变化,雄安新区的生态风险在2025年后有所上升,但有序的规划和良好的地类配置使得雄安新区起步区在2025年后生态风险程度下降;(2)从空间上看,雄安新区风险高值区主要集中在白洋淀区以西和以南,以及新区东北部部分区域。最后,从土地利用管理、洪涝和干旱灾害预防等角度提出了生态风险防控对策：(1)雄安新区应坚持对土地利用的合理规划和严格管理,切实防止土地的无序利用,密切关注景观...     

基于景观格局的矿区生态脆弱性评价——以吉林省辽源市为例

矿区自然生态系统脆弱性研究不仅对生态资源及生态环境有重要作用,还对资源合理利用及实现区域可持续发展有指导意义.在分析生态脆弱性概念与评价方法的基础上,依循“压力,状态-响应”评估框架,基于景观格局指数,从自然生态系统压力度、敏感性、恢复力3方面出发构建矿区自然生态系统脆弱性评价指标体系.以辽源市为例,对其进行系统分析与评价.结果表明:各类自然生态系统类型中,辽源市草地的脆弱性最高、林地最低;33个乡镇中,杨木林镇生态脆弱性最高、东丰县县城最低;从4个区县来看,脆弱性大小为龙山区＞西安区＞东丰县＞东辽县;用地分布格局,自然生态环境,采矿、居民点等人为干扰,是影响生态脆弱性空间分异的主要原因.     

土壤纤毛虫群落对退牧还草生态恢复的响应——以玛曲县为例

为研究退牧还草对土壤纤毛虫群落特征的影响、退牧还草后土壤环境变化以及如何利用原生动物纤毛虫群落特征来评价退还效果的可行性,于2015年5月至2016年3月在甘肃省甘南藏族自治州玛曲县选取3个不同恢复年限的草地样点和1个未经过退牧还草对照样点,采用"非淹没培养皿法"、活体观察法和培养直接计数法对土壤纤毛虫的物种数和密度进行测定,同时测定了土壤温度、pH值、含水量、土壤孔隙度、速效钾、速效氮、速效磷、全氮、全钾、全磷和有机质含量,并分析了在生态逐渐恢复条件下,土壤纤毛虫群落特征与土壤环境因子间的相关性。研究共鉴定到纤毛虫95种,隶属9纲15目21科28属。研究发现,退牧还草样地与未退牧还草样地的土壤纤毛虫的物种分布存在明显差异:退牧还草后的3个样点间的物种相似性减小,群落组成复杂化,纤毛虫丰度、丰富度指数、均匀度指数和物种多样性指数增高。相关性分析结果表明,退牧还草后,对纤毛虫群落结构稳定性影响最主要的是土壤有机质、含水量和土壤全氮、全磷和全钾的含量,不同恢复年限样点的土壤纤毛虫群落组成差异较大。土壤纤毛虫群落对退牧还草生态恢复过程中土壤环境条件的变化有较好的响应。     

高潜水位煤矿区生态风险识别与评价

生态风险评价是生态环境保护与管理的重要研究内容,并广泛运用于流域与较大范围的区域尺度的研究。以区域生态风险评价理论为基础,结合高潜水位煤矿区生态环境以及煤炭开采对生态系统造成的危害的特点,通过分析风险源、风险受体、生态终点以及暴露—响应过程,对高潜水位煤矿区生态风险的识别与评价方法进行了研究,构建了典型高潜水位煤矿区的生态风险识别与评价概念模型与空间分析框架,分析了煤矿区生态风险识别的主要技术手段与方法,并构建了以缓冲为主要手段的综合生态风险评价方法。选择山东东滩煤矿作为研究对象,针对研究区内存在的采煤塌陷、洪涝、污染、景观及社会等生态风险类型,定量评价其空间差异,并提出相应的风险防范措施。案例分析结果表明,研究区综合生态风险重度、中度、一般、轻度分别占到研究区的4.70%,64.00%,24.09%,7.20%。生态风险较高的区域主要位于矿区中西部,为煤矸石山、裸露煤炭堆积与发电厂分布区域;中度风险是研究区主要的风险类型。从降低生态风险保障矿区生态安全角度,在未来矿区规划与生态治理过程中,提出了具体的应对措施,包括:(1)注重源头控制;(2)建立高生态风险区域阻隔带;(3)加强污染的监测与控制;(4)采用边开采边治理技术。建议加强生态风险高区域的阻隔,建立生态缓冲带,减缓对整个矿区的综合影响,构建东滩煤矿生态风险防范的空间结构。     

煤炭开采对野生植物物种丰富度和物种组成的影响

煤炭开采引发的生态环境破坏早已引起关注,对其破坏机理和修复方法进行研究显得非常重要。本文探讨了煤炭开采对野生植物物种丰富度和物种组成成分的影响。从分布在晋西北地区的338个煤矿中,随机选择16个煤矿作为研究对象,调查了煤炭采空区和非采空区地面的野生植物物种,用Gleason丰富度指数分析了煤矿采空区和非采空区的野生植物物种丰富度差异,同时用Srensen指数分析了煤炭采空区野生植物物种组成成分和非采空区植物物种组成成分的相似性。结果表明:煤炭开采造成了野生植物物种数的减少,采空区的野生物种丰富度明显少于非采空区;煤炭开采也造成了野生植物物种组成成分的变化,采空区和非采空区的野生植物物种组成成分出现明显差异。     

Long-term desertification process monitoring and driving factors analysis in rare earth mining area

With the exploitation of rare earth elements (REE) in southern China, desertification has become a serious ecological problem in this region. To accurately understand the desertification process in mining areas and formulate targeted ecological restoration programs, taking the Lingbei mining area in Ganzhou City, Jiangxi Province as the study area, we explored desertification information extraction methods, desertification dynamics monitoring, and desertification drivers in REE mining areas using multisource data from 1986 to 2021. The results show that from the method of extracting desertification information, Random Forest is the prominent (83.33%), followed by Albedo–NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) space (74.44%), and thirdly Linear Spectral Mixture Model (65.56%). From 1986 to 2021, the desertification land area in Lingbei mining areas first increased and then decreased, showing a reverse trend, but it has not recovered to the pre-mining level. The government's ecological reclamation measures are the key factors for the restoration of desertification land. There are still 17.81 km² areas that have not been restored, of which 2.16 km² are at the level of severe desertification. Moderate desertification and light desertification have not been completely curbed, which needs continuous attention. Vegetation coverage has the highest explanatory power to the distribution of land desertification in mining areas, followed by land use classification, indicating that human activities have a great influence on the spatial differentiation of land desertification in mining areas, and it is necessary to pay attention to regional balanced and sustainable development in the future.     

鹤岗矿区生态系统服务价值

生态系统服务与人类福祉有着密切的关系。采用修正后的单位面积生态系统价值当量因子的方法,对鹤岗矿区不同沉陷时期（1993、2000、2013年）9种类型生态系统服务价值进行核算。结果表明：①1993、2000和2013年鹤岗矿区生态系统的总服务价值量分别为2219.21、1025.15和3531.95万元。就生态系统而言,耕地的平均服务价值最高,占平均总价值的189.35%;其次是林地和水域,分别占平均总价值的46.50%和26.83%。②就生态系统服务类别而言,支持功能服务价值最高,平均价值量占平均总价值量的186.67%,其次是调节服务,占45.34%,文化服务占5.73%,供给服务占-137.74%。③1993-2013年,鹤岗矿区生态系统服务价值自西向东递增,这与采煤方向和开采程度差异有关。这种分布趋势主要受由采矿活动引起的土地利用类型、面积及质量变化的影响。④与无考虑空间异质性因素情况相比,1993、2000年鹤岗矿区生态系统服务总价值分别减少了152.96和580.12万元,2013年增加了781.63万元。随煤炭开采,1993-2013年鹤岗矿区采煤沉陷地自然生态环境状况呈现一个由下降到好转的过程。     

西部干旱区煤炭开采环境影响研究

大规模煤炭资源开采与干旱脆弱生态环境的空间耦合将会诱发日益严峻的社会、环境问题。分析了我国西部干旱区煤炭地下开采对植被、土壤水、地下水、土壤等关键环境要素影响的研究进展与不足;指出现有研究主要以单一环境要素、局部尺度为主,缺乏多尺度综合的环境要素协同损伤规律与井上下联动响应机理等基础研究。因此,现有成果还无法满足指导煤炭开采技术改进与控制环境损伤的需要。建议从井下到井上,从工作面、矿井、矿区、流域多尺度综合实现地空一体化同步监测,加强对西部干旱矿区各关键环境要素的协同损伤规律研究;加强对井上下环境要素对开采地质条件响应机理研究;建立不同开采条件、不同评价尺度下,矿区开采环境损伤的评价与预测模型。     

黄土区大型露天煤矿剧烈扰动土地生态重建研究

采用调查、类比、室内模拟和野外试验示范相结合的方法,１９９１～１９９５年对平朔安太堡露天煤矿土地扰动特征和生态重建适用技术进行了研究．结果表明,原有地层被１００～１５０ｍ的岩土混乱排弃层所代替,形成了典型的人工松散堆积地貌———排土场;原有地面形态被平盘与边坡相间的梯状地形所代替,５～１０年间非均匀沉降剧烈,边坡不稳;原有地表土壤被黄土类母质和石砾状物质所代替,土体容重＞１．６ｇ·ｃｍ－３,根系穿透阻力３０～６０ｋｇ·ｃｍ－３,有机质含量＜４．０ｇ·ｋｇ－１;原有植被破坏后不易恢复,土壤侵蚀模数＞１５０００ｔ·ｋｍ－２·ａ－１,比原地貌大３３％．生态重建适用技术体系包括５项工程复垦技术和３项生物复垦技术．     

基于演化博弈的煤炭矿区生态修复管理机制研究

地方政府环境监管部门和煤炭企业是煤炭矿区生态修复保证金制度实施的重要责任主体。从演化博弈论的研究视角探讨了地方政府与煤炭企业在生态修复保证金制度实施中的决策演化过程,构建了地方政府与煤炭企业演化博弈模型,根据复制动态方程规律得到了参与者的行为演化规律和行为演化稳定策略,分析了生态修复保证金制度实施的策略选择影响因素。选择龙口矿区为研究对象进行了实证研究,结果表明:地方政府的监管力度随煤炭企业的生态修复比例变化而变化,生态修复初期比例低;随着地方政府监管力度加大,生态修复比例相应提高,地方政府可以适当放松监管,但监管力度应保持在一定范围内,确保系统向最优状态演化。可通过动态调节保证金收缴金额,增加税收优惠,降低煤炭企业的治理成本,加强对地方政府环保政绩考核,引导地方政府与煤炭企业共同促进煤炭矿区生态修复工作有效实施。     

Impact assessment of risk parameters of underground coal mining on the environment

Coal is an important energy source but it has a significant negative impact on the environmental processes. This paper analyses the impact, measurement, and input of parameters representing potential environmental polluters in the information system (IS).

The methodology of recording and systematization includes the following parameters: coal deposits; climate parameters; roads; rivers; land and surrounding objects; air polluters; water polluters; and soil polluters. Methods for calculating land deformation, air polluter emissions, and noise impact are also presented.

Based on the number and specificity of analyzed data, the paper provides a concept of the IS and an overview of environmental impact of underground coal mine technological units. The concept was used to present the results of a research conducted at the underground coal mine “Soko” in Serbia.

The results of this research can help many potential users realize their goals. Those goals are preventive by nature, since negative environmental impact can be predicted, which enables the environmental protection experts to take appropriate measures.