“传统的矿山生态修复多采用‘末端治理’模式，即在闭坑后统一进行土地复垦，但这种模式忽视了污染形成的阶段差异性，导致修复措施与污染特性错配、修复效果难以持续、资源利用效率低下。究其根源，在于对煤矿全生命周期水土污染演化规律的认识不足，缺乏差异化的修复理论指导。事实上，不同阶段有其相应的控制机理，只有让修复措施与开采过程相匹配，才能更经济、更合理地解决问题。”中国地质科学院首席科学家张发旺告诉记者。

立足于煤矿全生命周期系统考虑

多年来，张发旺投身于矿产资源开发与生态环境保护领域。他对记者表示，煤炭是我国的主体能源，在保障国家能源安全中发挥着不可替代的作用。然而，煤矿开采对水土环境造成的扰动持续时间长、影响范围广、污染机理复杂。随着“双碳”目标的推进，我国大量煤矿进入关闭退出阶段，废弃矿井的水污染、土壤重金属积聚等次生环境问题日益凸显。

“从煤炭开采期的主动排水，到闭坑期的被动释放，污染呈逐渐累积态势，必须从早期就开始做好防治。在勘探阶段，要以预防为核心，对可能出现的问题提前做好应对措施；在开采阶段，则要注重边开采、边修复，把污染控制住。”张发旺指出。

主要的污染问题往往出现在闭坑期，这一阶段的核心风险是酸性矿井水的长期释放，以及由此引发的串层污染。

据了解，广泛存在于煤矿中的硫化物质，是酸性矿井水的重要源头。这些原本深埋于地下的含硫矿物质，一旦接触到空气和水分，就会慢慢发生一连串变化，最终形成酸性矿井水。这种水具有很强的溶蚀能力，会将岩石和矿石中的铁、锰、铜、锌、铅等重金属元素溶解出来，这也是其毒性的主要来源。

在开采期，为保障采矿安全，通常对酸性矿井水进行抽排；在闭坑期，排水系统停止运行，地下水位回升，煤矿采挖后留下的采空区逐渐被淹没。若酸性矿井水沿着开采裂隙等通道进入清洁含水层，就会引发串层污染，威胁周边地下水资源安全。

因此，对酸性矿井水的污染防控，应立足于煤矿全生命周期进行系统考虑，从源头预防开始，贯穿开采和闭坑全过程。

矿区污染防治需遵循3条基本原则

事实上，基于典型矿区矿井水水质的监测数据，系统分析发现，我国不同区域的矿井水化学类型存在明显差异，也面临不同的环境风险。

例如，在华南地区，高硫煤分布广泛，酸性矿井水问题尤为突出；在晋陕蒙宁甘地区，由于蒸发浓缩作用以及含盐地层的溶解，矿井水以高矿化度为主，含盐量过高；在华东地区，受高潜水位条件和采煤沉陷积水影响，悬浮物污染比较突出；在新青地区，矿化度差异较大，局部区域出现氟、砷等毒害元素超标的情况。因此，需要根据不同矿区的特点，确定主要的防治目标和影响因素。

张发旺介绍：“我们确立了几条基本原则。第一，污染特点要匹配。在制定修复方案之前，先通过监测和分析，搞清楚这个矿区面临什么样的污染问题、污染源是什么、污染物如何迁移转化，避免用一种方法去处理所有问题。”

第二，生态特征也要匹配。即使污染特点相似，不同地区的自然地理条件和生态背景也不同。生态匹配的核心是尊重自然、因地制宜，让修复后的土地利用方式与当地的气候、水文、土壤等条件相适应。

第三，要以功能为导向。所谓“修复”，不等于将土地恢复原样，而是要更好地利用土地，为重构之后的生态功能做好开发。以人的需求为目标，实现未来功能价值的转化，是最好的修复方向。因此，在修复过程中要采用梯度设计，初期以控制风险为主，后期逐步恢复生态，最终创造出更大的价值。

污染防治与生态修复结合，催生新动力

过去，矿山生态修复中往往没有充分考虑污染防治。实际上，将污染防治融入生态修复是完全可行的。

“围绕上述原则，我们梳理出几项值得发展的技术。”张发旺向记者介绍。

一是岩土重构，即对被采矿破坏过的岩石和土壤进行重新整理和改造。较典型的是对废弃矿坑进行覆土，这既是矿山生态恢复的过程，也是污染防治的过程。实施之后，许多污染物不易再释放出来。值得注意的是，岩土重构不是孤立的步骤，需要与采矿计划、土地复垦时序、后续生态利用等环节相互配合。

二是微生物技术。在水体和土壤的修复过程中，充分利用微生物和植物的功能，可以起到很好的辅助作用。例如，以微藻为代表的微生物能够快速提高土壤有机质含量，土壤有机质提升之后，含水率和植被覆盖率也会随之提高，从而有助于污染防治。

三是利用闭坑矿井的地热资源潜力。利用矿山开采后留下的大面积采空区进行回灌，可以初步构建一个“取热不耗水”的系统。这项技术契合我国当前绿色、减污、降碳的发展理念，具有重要的推广价值。

四是建立数字化监测监管体系。矿山开采、恢复和利用的过程非常复杂，如果监测过程中灾害防范不到位、生态保护不充分，后续的利用将面临很大风险。因此，对水位、水生态等多项参数需要进行精密监测。人工智能为此提供了很好的工具，我们完全有能力以较低成本，实现对矿山生态的全过程动态监测。

“在上述技术和监测体系的共同支撑下，我们提出差异化的生态修复路径，根据不同区域的污染特点和生态背景，采取不同的修复策略。”张发旺介绍。例如，在平原区可以将废弃矿山恢复为农田；在高寒林草区恢复为林地或草地；在高潜水位区发展为湿地；荒漠区则可以考虑结合光伏进行修复。

基于不同矿区的生态背景，在采用相应技术的同时，往往也能同步解决污染防治问题。修复工作不再是纯粹的投入，而是在保障生态良好的前提下，催生出新的、有价值的产业。

总体而言，对于煤炭开采带来的生态破坏和污染问题，不能只从单一角度去看，而要从整体上考虑，将当前面临的生态损害和污染治理挑战，转化为潜在的资源价值和可持续发展动力。

“如果能够很好地贯彻这一思路，将有助于解决矿产开发与生态环境保护‘头痛医头、脚痛医脚’的困境，使污染防治、生态修复和资源化利用得到有效保障。未来，这也将推动相关部门进一步完善国家层面的规划和行动，助力我国煤炭资源开发与生态环境保护的协调发展。”张发旺说。