北美露天采矿对水生资源的影响

文/林恩·b·斯塔恩斯，唐·c·加斯珀

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A.问题定义

在北美，像采矿业一样的农业、森林栽培、交通运输和城市化最终都是对土地的短暂利用，为一个国家的增长和发展提供燃料和矿物。美国受采矿影响的土地总面积很小(0.12%)(美国国家科学院1979年)。然而，采矿引起的土地变化的性质长期破坏了陆地和水生生境，水文系统往往受到广泛的“场外”影响，例如河流污染。矿物开采，包括疏浚、砂矿、面积、山顶移除和等高线作业，只是采矿的一个方面。二次采矿的影响范围从城市发展到支持采矿到为勘探活动建立道路网络。例如，加拿大的波弗特海正在进行疏浚，以支持油气开发。露天采矿包括勘探、场地准备、采矿、磨矿、废物管理、退役或填海，甚至废弃。

历史

露天采煤始于1866年，当时美国第一个煤矿在伊利诺斯州丹维尔附近开放(Lewis 1972)。然而，直到20世纪40年代，大规模的露天采矿才变得司空见惯。1939年，西弗吉尼亚州颁布了美国第一部要求对开采煤炭的地表土地进行复垦的法律。随着社会对可接受的影响程度的概念的改变和对潜在影响的认识的提高，管制露天采矿作业的法律变得更加严格。1977年，美国国会通过了《地表采矿控制和复垦法》(SMCRA)，第95-87号公法，规定了规范地表煤矿开采和勘探活动、规范地下采矿对地表的影响和要求土地复垦的国家标准。这项法案的目标是确保迅速和充分地开垦煤炭开采的土地，并提供一种手段，禁止在“专家认为”会对环境造成无法弥补的损害的地方进行露天采矿。该法案还设立了露天采矿办公室(OSM)来管理和执行该法案的条款;然而，OSM违反法律，继续允许在强酸性煤层开采，而这些煤层的残余酸渗漏肯定是“专家预测到的”。在这种情况下，如果煤炭公司同意在必要的时间内对酸进行处理以达到水质标准，就可以开采。这导致负债不断增加，大型河流系统现在依赖于“不间断的永久处理”。

由于主要煤矿的地形、气候和其他区域差异，每个州都可以获得优先权，并管理自己的计划，其环境保护的严格程度不得低于联邦计划。已获得OSM批准的复垦计划的州也可以选择管理它们自己的“废弃煤矿土地复垦基金”，以改善1977年以前未复垦或未充分复垦的煤矿对健康、安全和环境的影响。这些资金是按吨计算的，作为采矿业务收益的一部分，地面开采的煤每吨35美分，地下开采的煤每吨15美分，褐煤每吨10美分。

在加拿大，除了印第安人保留地和联邦公园等联邦土地外，每个省对资源开发都有管辖权。因此，管理露天采矿开发及其相关影响的主要责任在于各省，而不是联邦政府，联邦政府倾向于采取灵活的方法，考虑到具体地点的特征。然而，联邦政府负责控制育空和西北地区(约占加拿大总面积的50%)的露天采矿作业和海上活动。

美国东部的大多数采矿活动都是在私人土地上进行的，并受到州和地方法律的监管。在美国西部，大部分正在进行矿产开发的土地由联邦机构管理。联邦、州，有时还有地方法规都对这些矿化土地的地表采矿实施了规定，严格程度因地点、矿产、历史观点以及拟议或现有项目引起的争议而异。

采矿作业

本文所考虑的地表开采通常包括勘探划定煤炭或矿产储量，实际开采阶段，然后是复垦。地形;深度;尺寸和等级;地质水文特征;矿石的形状和坡度;耐酸物质的存在、性质、数量和位置;由此产生的经济项目都会影响勘探和开采阶段。一般来说，勘探技术包括钻孔，挖掘浅沟或坑，下沉井或坑道，或这三种技术的组合。勘探活动的规模和影响各不相同，辅助道路和营地的建设可能构成重大的地表扰动，特别是在一些干旱的西部州和省。 Surface mining methods employed to recover minerals and fuels are generally classified as open pit (quarry, open cast), surface (area, contour, mountain-top removal), auger, dredging, or hydraulic. In western regions, heap leaching with acids and cyanide is used to remove the desired mineral(s). Special impacts are associated with each mineral recovery technology. For example, in the heap leach technology just referred to, serious groundwater and surface water pollution has been documented. In the United States and Canada, wastes produced during coal mining are typically buried to isolate material with toxic acid potential away from surface or groundwater flows. However, during mining for other minerals, the waste materials may be handled differently, including ocean disposal for molybdenum in Alaska.

B.对水生环境的影响

地表采矿是非常明显的土地利用，因为它会暂时消除地表植被，并可能像山顶移除和山谷填充作业一样永久改变地形。它还永久和剧烈地改变土壤和地下地质结构，破坏地表和地下水文制度。长壁深开采后的地表沉陷会使河段脱水，并将水流分流到不同的地表河道，而这些河道无法适应这种增加的流量。改变的模式和节奏可以预期，以及水质的变化。回填的、再生的露天矿场地构成了一个人造的、多孔的“地质补给区”，渗入的水通过填充物渗透出来，形成一个渗水或泉水。通常情况下，这些都是非常酸性的，即使在干旱条件下自然水源干涸时也会流动。此外，许多接收流的天然碱度很低(<10mg/l)，即使是携带1000 mg/l或2000 mg/l酸的小矿流，也需要很大的体积或距离来中和。许多小溪流——尽管它们的碱度很低——都是有价值的鳟鱼溪流。煤炭资源丰富的阿巴拉契亚地区尤其如此。在现场开采时，一般可以控制开采对场地外的影响，但许多现在众所周知的强酸性煤储量，如果没有“残余酸渗流”，就无法用现有技术开采。 The magnitude of surface mining impacts on aquatic life depends on the mining technology employed, extent of the disturbance, chemical and physical composition of the mineral and its overburden, surface and subsurface hydrologic patterns, and method of reclamation.

自SMCRA颁布以来，美国各地对煤炭开采的规划、开垦、监测和监管是一致的。不同的州对其他矿物的填海类型和范围有很大的不同。虽然各省之间存在差异，但加拿大的法规通常要求开采的土地恢复到生产状态。在不列颠哥伦比亚省，填海计划必须“保持部长满意的状态”，但规定并不具体。1973年的《艾伯塔省陆地表面保护和开垦法》更为全面，规定开采的土地应恢复到更高的生产力水平。

在大多数地区，煤矿开采后的复垦减少了场外影响，减轻了对受干扰土地的美学损害，并重建了地形、土壤剖面和水文格局，为未来的土地利用提供了广泛的选择，从而保护了宝贵的水生资源。甚至有机会丰富、冷却和稳定水流。然而，即使有目前的规定，地表采矿也会通过侵蚀和沉积、湿地脱水、河流改道和流道以及有毒化学物质污染地表水和含水层等方式影响鱼类和水生资源。这些负面影响可能发生在不受监管的采矿或公司不遵守其采矿计划时。其结果是敏感物种、生物多样性和生态系统完整性的丧失。水生生态系统的生产力通过对繁殖、生长、行为和迁移的影响而发生变化。污染物在鱼类体内的积聚可能使它们不适合人类食用。化学污染可能导致向下游延伸的完全和“永久”损失。虽然有些影响，如侵蚀加剧，一般与采矿有关，但其他影响则直接与特定的采矿工业和地理区域有关。下面简要回顾一些类型的采矿:

砂砾资源无处不在，可能是最常开采的资源。砂石行业可能也是所有采矿业中监管最少的行业。在美国，80%的这种资源是在州和地方法律的管辖下开采的(Swanson 1982)。沙子和砾石最重要的来源是河道、漫滩和以前的冰川地形。尽管在萨斯喀彻温省或加拿大大部分地区不允许，但疏浚在美国的大河中被广泛使用，并通过重新漂浮增加沉积物床负荷，物理上消除底栖生物，破坏鱼类产卵和育苗区，所有这些最终都会改变水生群落的组成。它还可能改变河道的水文功能和水文功能及稳定性。

磷酸盐岩沉积佛罗里达和北卡罗莱纳州的煤矿通常位于地下水位以下，采矿前必须脱水。这可能导致湿地及其相关生物群的损失，并导致水质退化，地下水系统的破坏，以及邻近河流、溪流和河口系统的养分富集。与磷矿有关的废物处理也是一个问题，与磷矿有关的元素可能造成的放射性污染也是一个问题。相反，佛罗里达州的磷矿作业在以前没有开阔水域栖息地的地区创造了多产的湖泊。

泥炭通常是开采出来的湿地被排干后，但有些作业使用疏浚。在美国，泥炭地被美国鱼类和野生动物管理局归类为湿地(Cowarden et al. 1979)。目前，很少有泥炭矿床被开采，但泥炭开采正在迅速发展，未来可能会破坏加拿大和美国重要的鱼类和野生动物栖息地。

铜、银、金、铅、锌和其他重金属经常在同一采矿作业中被开采和碾磨。露天开采或地下开采占其产量的大部分。这些金属与相关材料的比例相对较低，导致大量的细粉磨废料。土地恢复是困难的，因为磨碎的废物(尾矿)不能返回矿山，最终导致场地的侵蚀问题。尾矿中的微量金属通过金属污染造成了水污染问题。

C.需要采取的行动

BOB中国官方下载美国渔业BOB国际体育协会支持通过提高效率和适当使用可再生资源来节约能源。利用太阳能、水和循环利用可以最大限度地减少对矿物和燃料的需求。我们的目标应该是全球可持续增长。

矿区的合理选择、运营和复垦是人类有效管理自然资源的机会。具体来说，地表矿区、采石场、砾石坑、再造的湿地和再生的地表矿池和湖泊为资源管理者提供了机会。资源管理人员不仅关心建立适当的渔业生境，而且关心采用增强技术以优化水产资源的生产和利用。BOB国际体育水质可以通过与地质学家和采矿工程师合作来改善。可以降低浑浊度，有时可以产生丰富、凉爽、稳定的可用水流。如果开采的土地是私人所有的，渔业生物学家应该与土地所有者和土壤保持服务和国BOB国际体育家废弃矿山土地复垦基金的管理人员合作，以确保渔业效益是短期和长期复垦计划的一部分。自1977年以来，SMCRA规定，在OSM监督下管理采矿项目的国家机构，必须从国家自然资源机构收到关于每个采矿许可证申请的正式评论。需要鱼类生物学专家的投入;这应该是及时、有用和有效的投入。《关于在不列颠哥伦比亚省某些水域内或附近清除或移走砾石的命令》是在渔业管理人员的直接投入下设计的，目的是保护太平洋鲑鱼和其他鱼类的产卵地。BOB国际体育bob娱官网入口 Fisheries biologists should have a valuable role in providing information leading to state or provincial and local laws regulating the mining industry. Labor must be available to respond properly to the mandated review of cumulative hydrological impacts.

在联邦层面，美国渔业生物学家应该寻求OSM对其采矿法规BOB国际体育进行全面改革，以更好地保护水质和水生栖息地。《清洁水法》需要与《SMCRA》重叠，这样水质才不会因采矿而退化。也就是说，一项或另一项法案将涵盖采矿作业的所有可能排放。

研究和信息需求是重要的，必须在不断变化的行业需求以及不断变化的法规和公众舆论的背景下加以解决。渔业生物学家最有资格识别、定义和调查有关水生栖息地和生物群的缺陷。一些研究需要确定如下:

必须改进预测流域内多个地雷可能造成的生物影响的方法。这包括需要协作数据库和区域化计算机模型(连接水质、水文和生物学)，以提供替代策略和关于多个地雷何时会产生不可接受的影响的先验答案。
必须确定预测与采矿后地表水和地下水质量有关的最终毒性的方法。在开采前对储层、覆盖层及其下的地层进行充分的取样是必不可少的。酸碱核算的预测技术浸出质量和速率;每一种材料的质量、大小和数量都需要改进，采矿工程师的解释也需要改进。接收流的水质(体积和缓冲能力)和水族潜力都需要成为矿山应用的一部分。目前的水文情况和采矿后的推断需要与渔业生物学家对任何“残余酸渗漏”影响的预测一起提交。另一个目标是确定“不适合采矿的地区”。
湿地填海策略必须进一步发展。湿地是解决酸性矿井排水问题的良方，还是仅仅是暂时的“修复物”，最终会成为许多有毒物质的吸收池?
河流填海的调查应加速进行，包括河道设计、侵蚀控制、河岸稳定和河岸植被。恢复工作应集中在优化鱼类生产和促进水生生物多样性的技术上。在可能的情况下，应促进公众获取和使用。
需要进行研究，以确定目前允许矿山排放的水质标准是保护还是损害水生生物群。

政策

美国渔业协会(AFS)的政策是鼓励节约能BOB中国官方下载源、使用BOB国际体育可再生资源和循环利用，以最大限度地减少对通过采矿过程获得的不可再生矿物和燃料的需求。当采矿发生时，AFS的政策是鼓励地方、州、省和联邦政府对所有地表采矿进行立法和严格监管，以提供足够的保护或水生资源。联邦立法规定了全国统一的标准。虽然《地表采矿控制和复垦法》试图最大限度地减少煤炭开采对环境的影响，但也应鼓励对其他矿物进行类似的立法和执法。学会鼓励其成员参与这一进程，向决策者提供保护和继续繁殖渔业资源所必需的技术信息，以便在科学而不是感情或政治的基础上作出决定。

参考文献

科瓦丁，L. M. F. C.戈莱，E. T.拉罗。1979.美国湿地和深水栖息地的分类。生物服务办公室，美国鱼类和野生动物服务，华盛顿特区。

刘易斯主编，1972年。伊利诺斯州露天矿区的开垦。1971-1972年伊利诺伊州蓝皮书1-16页。斯普林菲尔德。

国家科学院1979年。非煤炭矿物的地表开采:1977年地表开采控制和开垦法视角下的矿物开采研究。国家科学院，华盛顿特区。

斯旺森，1982年。碎石坑野生动物价值研讨会综述。W. D. Svedarsky和R. O. Crawford主编的第1-5页。砾石坑的野生动物价值。明尼苏达大学杂项出版物

所有美国渔业学会(AFS)BOB国际体育的立场声明旨在反映AFS成员的多样性和地理范围。尽一切努力确保每个立场声明为大多数AFS成员所接受。

Lynn B. Starnes是美国鱼类和野生动物管理局的副区域主任，邮政信箱1306,Albuquerque, NM 87103;505/248 - 6283。

Don C. Gasper是一位渔业生BOB国际体育物学家，可以在4 Ritchie St.， Buckhannon, WV 26201找到他。

这一立场声明载于1995年5月《渔业》的草稿。BOB国际体育

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