隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，煤炭資源開采量逐年增加，相應(yīng)地產(chǎn)生了大量的煤矸石。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)煤矸石堆存量高達(dá)45億噸以上，而且每年還在以3～4億噸的排出量不斷增長(zhǎng)。煤矸石是煤炭開采過程中的必然產(chǎn)物，其暴露在自然環(huán)境中往往會(huì)發(fā)生一些物理、化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生有毒、有害物質(zhì)，造成礦區(qū)及周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重污染。為此，深入調(diào)查煤矸石堆場(chǎng)對(duì)周邊地區(qū)土壤環(huán)境、水環(huán)境、大氣環(huán)境、植物群落的影響，對(duì)于準(zhǔn)確了解煤矸石生態(tài)影響并采取有效控制及恢復(fù)措施具有重要意義。

科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)一般項(xiàng)目“典型煤矸石堆場(chǎng)對(duì)周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境影響的調(diào)查”2008年12月正式啟動(dòng)實(shí)施，承擔(dān)單位中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院積極組織項(xiàng)目研究并于2011年6月圓滿完成全國(guó)煤矸石堆場(chǎng)總體區(qū)劃、典型區(qū)野外采樣監(jiān)測(cè)及樣品室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析等相關(guān)研究工作，2014年11月28日順利通過結(jié)題驗(yàn)收，驗(yàn)收等級(jí)為“優(yōu)秀”。

一、研究任務(wù)

1．全國(guó)煤矸石堆場(chǎng)總體區(qū)劃

結(jié)合《全國(guó)生態(tài)功能保護(hù)區(qū)規(guī)劃》及《全國(guó)生態(tài)脆弱區(qū)保護(hù)規(guī)劃》，劃定煤矸石堆場(chǎng)生態(tài)環(huán)境影響重點(diǎn)治理與防范區(qū)。根據(jù)分區(qū)結(jié)果，對(duì)煤矸石資源化利用、煤矸石堆場(chǎng)生態(tài)修復(fù)提出合理化建議。

2．典型煤矸石堆場(chǎng)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的調(diào)查

在分區(qū)基礎(chǔ)上選擇煤矸石堆放典型區(qū)域開展煤矸石堆放對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括土壤污染調(diào)查、植被影響調(diào)查、水質(zhì)影響調(diào)查、大氣影響調(diào)查。

3．生態(tài)環(huán)境影響調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫

根據(jù)遙感調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)采樣調(diào)查監(jiān)測(cè)及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫，為我國(guó)煤矸石堆場(chǎng)綜合管理提供基礎(chǔ)平臺(tái)。

二、項(xiàng)目完成情況

項(xiàng)目研究結(jié)合實(shí)地調(diào)查及遙感資料的分析，對(duì)全國(guó)煤矸石堆場(chǎng)進(jìn)行綜合區(qū)劃，在區(qū)劃的基礎(chǔ)上根據(jù)區(qū)域間氣候、降水、地形地貌及煤質(zhì)的差異，分別建立了監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系，進(jìn)而選擇較為典型的煤矸石堆場(chǎng)對(duì)其周邊的土壤、植被、水和大氣進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查采樣，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集樣品進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析，依據(jù)分析結(jié)果建立完整的數(shù)據(jù)庫，并按照要求進(jìn)行數(shù)據(jù)匯交及成果驗(yàn)收。

文獻(xiàn)調(diào)研。課題研究查閱整理國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)300余篇，同時(shí)收集整理了大量相關(guān)研究成果報(bào)告及部門資料，主要內(nèi)容包括：煤炭資源分布、煤矸石堆存現(xiàn)狀、煤矸石生態(tài)破壞與環(huán)境污染現(xiàn)狀、煤矸石綜合利用現(xiàn)狀等。

遙感調(diào)查。利用GIS的空間查詢分析和綜合處理能力、RS的大面積獲取地物信息特征的能力，在空間大尺度上調(diào)查我國(guó)煤矸石堆場(chǎng)的分布范圍、生態(tài)環(huán)境影響特征等。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。課題組于2009年9月、2009年11月、2010年11月、2011年3月先后四次組織科研人員分別在勝利煤田錫林浩特煤礦、神華集團(tuán)蒙東煤炭基地（錫林郭勒南礦30年煤堆場(chǎng)）、內(nèi)蒙古匯能煤炭集團(tuán)保平灣煤礦、神華準(zhǔn)格爾能源公司黑岱溝煤礦、山西省長(zhǎng)治市潞安礦業(yè)（集團(tuán)）王莊煤礦、潞安礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司常村煤礦、潞安礦業(yè)（集團(tuán)）余吾煤礦及貴州六盤水發(fā)耳煤礦、大灣煤礦、汪家寨煤礦等地選取了10個(gè)典型煤矸石堆場(chǎng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)采樣監(jiān)測(cè)，采集各類樣品近2000余份。

室內(nèi)分析測(cè)試。項(xiàng)目開展期間，依托國(guó)家區(qū)域生態(tài)過程與功能評(píng)估重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)野外采集樣品開展室內(nèi)分析測(cè)驗(yàn)，獲得土壤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)近3000個(gè)、植被實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2600個(gè)、大氣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)600個(gè)、水體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)500個(gè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采樣調(diào)查監(jiān)測(cè)及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果建立了數(shù)據(jù)庫。

三、主要成果

完成了《全國(guó)煤矸石堆場(chǎng)的總體區(qū)劃》。項(xiàng)目研究采用現(xiàn)代“3S”技術(shù)，即將GIS的空間查詢分析和綜合處理能力、RS的大面積獲取地物信息特征能力、GPS的快速定位和獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的能力與地面調(diào)查工作相結(jié)合，從點(diǎn)到面，點(diǎn)面結(jié)合，進(jìn)行我國(guó)煤矸石堆場(chǎng)的分布范圍、堆積方式、堆存量、生態(tài)環(huán)境影響范圍等方面系統(tǒng)的調(diào)查評(píng)價(jià)和研究，取得大量可靠的數(shù)據(jù)，繪制了我國(guó)煤矸石堆場(chǎng)分布圖，并與全國(guó)重要生態(tài)功能區(qū)劃圖、全國(guó)生態(tài)脆弱區(qū)空間分布圖進(jìn)行圖形疊加，對(duì)我國(guó)煤矸石堆場(chǎng)進(jìn)行區(qū)劃，劃分出煤矸石堆場(chǎng)生態(tài)環(huán)境影響優(yōu)先治理區(qū)、煤矸石堆場(chǎng)生態(tài)環(huán)境影響重點(diǎn)防范區(qū)及煤矸石堆場(chǎng)生態(tài)環(huán)境影響一般地區(qū)，并根據(jù)不同分區(qū)的生態(tài)環(huán)境特征提出生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的對(duì)策建議。

建立了煤矸石堆場(chǎng)生態(tài)環(huán)境影響調(diào)查監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系。在借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，立足項(xiàng)目研究目標(biāo)及范圍，以整體性、可操作性為基本原則，結(jié)合區(qū)域生態(tài)監(jiān)測(cè)的目的，從生態(tài)要素影響、環(huán)境要素影響和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展三個(gè)方面選取指標(biāo)，構(gòu)建預(yù)選指標(biāo)集。采用專家集成法等方法進(jìn)行指標(biāo)因子篩選，重點(diǎn)篩選了土壤、植被、水、大氣等方面生態(tài)環(huán)境影響調(diào)查監(jiān)測(cè)的首要指標(biāo)28項(xiàng)構(gòu)建調(diào)查監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系。

完成了典型煤矸石堆場(chǎng)調(diào)查監(jiān)測(cè)并建立了數(shù)據(jù)庫。在內(nèi)蒙、山西、貴州三個(gè)典型地區(qū)選取了10個(gè)典型煤矸石堆場(chǎng)開展了土壤、植被、水質(zhì)及大氣等生態(tài)環(huán)境要素的調(diào)查監(jiān)測(cè)，采集各類樣品近2000余份，依托國(guó)家環(huán)境保護(hù)區(qū)域生態(tài)過程與功能評(píng)估重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)野外采集樣品開展室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析，獲得土壤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)近3000條、植被實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2600條、大氣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)600條以及水體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)500條。

項(xiàng)目研究對(duì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，按照行政區(qū)劃、研究區(qū)、煤礦、監(jiān)測(cè)類別的層級(jí)結(jié)構(gòu)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)規(guī)整，形成數(shù)據(jù)分級(jí)表，根據(jù)各表中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)項(xiàng)等，按照煤矸石對(duì)土壤、水、大氣、植物的影響等四大類主題內(nèi)容，將數(shù)據(jù)分類、分表存儲(chǔ)，采用Microsoft Office Access2010設(shè)計(jì)建立數(shù)據(jù)庫。

完成了典型煤矸石堆場(chǎng)生態(tài)環(huán)境影響綜合評(píng)價(jià)。項(xiàng)目研究對(duì)土壤、水質(zhì)及大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了環(huán)境影響綜合評(píng)價(jià)，土壤環(huán)境影響采用單因子指數(shù)和綜合指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，大氣環(huán)境質(zhì)量采用AQI（環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)法）進(jìn)行評(píng)價(jià)，水環(huán)境質(zhì)量采用綜合指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)。項(xiàng)目研究依據(jù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)典型地區(qū)煤矸石堆場(chǎng)對(duì)周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行了綜合分析，識(shí)別其主要污染類型、污染程度和污染途徑，分析不同自然地理特征下的影響差異。同時(shí)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)一步識(shí)別了不同典型區(qū)土壤污染的主要重金屬指標(biāo)，針對(duì)首要污染指標(biāo)進(jìn)行了不同典型區(qū)重金屬超富集植物篩選。

四、對(duì)學(xué)科及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的作用和影響

項(xiàng)目研究在空間上明確劃分了煤矸石堆場(chǎng)生態(tài)環(huán)境影響重點(diǎn)治理與防范區(qū)，并根據(jù)不同分區(qū)的特點(diǎn)明確了區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響的主要特征與途徑，在此基礎(chǔ)上分區(qū)提出了不同區(qū)域煤矸石堆場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)與保護(hù)對(duì)策，研究成果可為國(guó)家分區(qū)、分類開展煤矸石堆場(chǎng)污染場(chǎng)地生態(tài)修復(fù)及生態(tài)環(huán)境保護(hù)宏觀管理提供重要科學(xué)依據(jù)，為不同地區(qū)從本地區(qū)建設(shè)的實(shí)際出發(fā)，充分就近綜合利用煤矸石提供了良好的技術(shù)參考；項(xiàng)目研究形成的調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫對(duì)準(zhǔn)確了解區(qū)域煤矸石生態(tài)環(huán)境影響并采取有效的生態(tài)修復(fù)與保護(hù)措施具有重要科學(xué)參考價(jià)值，為探索矸石綜合利用的有效途徑提供了科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。

目前，國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的研究更多局限于某一區(qū)域的煤矸石堆場(chǎng)生態(tài)環(huán)境影響的單要素調(diào)查與評(píng)價(jià)，而該項(xiàng)目建立的《煤矸石堆場(chǎng)生態(tài)環(huán)境影響調(diào)查監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系》，針對(duì)區(qū)域自然地理、氣候氣象及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異特征選取了典型區(qū)域的10處典型煤矸石堆場(chǎng)，開展了涉及土壤、植被、水、大氣等多要素、多因子的調(diào)查監(jiān)測(cè)與綜合性評(píng)價(jià)，為生態(tài)學(xué)科在污染場(chǎng)地生態(tài)環(huán)境影響調(diào)查與評(píng)價(jià)方面進(jìn)一步拓寬學(xué)科方向、優(yōu)化研究方法提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與科學(xué)支撐。同時(shí)，調(diào)查指標(biāo)與評(píng)價(jià)方法研究可為相關(guān)科研單位開展相關(guān)類型的調(diào)查提供參考。