隨著我國經濟社會的不斷發展，煤炭資源開采量逐年增加，相應地產生了大量的煤矸石。據不完全統計，目前全國煤矸石堆存量高達45億噸以上，而且每年還在以3～4億噸的排出量不斷增長。煤矸石是煤炭開采過程中的必然產物，其暴露在自然環境中往往會發生一些物理、化學反應，并產生有毒、有害物質，造成礦區及周邊地區生態環境的嚴重污染。為此，深入調查煤矸石堆場對周邊地區土壤環境、水環境、大氣環境、植物群落的影響，對于準確了解煤矸石生態影響并采取有效控制及恢復措施具有重要意義。

科技基礎性工作專項一般項目“典型煤矸石堆場對周邊地區生態環境影響的調查”2008年12月正式啟動實施，承擔單位中國環境科學研究院積極組織項目研究并于2011年6月圓滿完成全國煤矸石堆場總體區劃、典型區野外采樣監測及樣品室內實驗分析等相關研究工作，2014年11月28日順利通過結題驗收，驗收等級為“優秀”。

一、研究任務

1．全國煤矸石堆場總體區劃

結合《全國生態功能保護區規劃》及《全國生態脆弱區保護規劃》，劃定煤矸石堆場生態環境影響重點治理與防范區。根據分區結果，對煤矸石資源化利用、煤矸石堆場生態修復提出合理化建議。

2．典型煤矸石堆場對生態環境影響的調查

在分區基礎上選擇煤矸石堆放典型區域開展煤矸石堆放對生態環境影響的調查，調查內容包括土壤污染調查、植被影響調查、水質影響調查、大氣影響調查。

3．生態環境影響調查監測數據庫

根據遙感調查、現場采樣調查監測及室內實驗分析結果建立數據庫，為我國煤矸石堆場綜合管理提供基礎平臺。

二、項目完成情況

項目研究結合實地調查及遙感資料的分析，對全國煤矸石堆場進行綜合區劃，在區劃的基礎上根據區域間氣候、降水、地形地貌及煤質的差異，分別建立了監測指標體系，進而選擇較為典型的煤矸石堆場對其周邊的土壤、植被、水和大氣進行現場調查采樣，對現場采集樣品進行室內實驗分析，依據分析結果建立完整的數據庫，并按照要求進行數據匯交及成果驗收。

文獻調研。課題研究查閱整理國內外相關文獻300余篇，同時收集整理了大量相關研究成果報告及部門資料，主要內容包括：煤炭資源分布、煤矸石堆存現狀、煤矸石生態破壞與環境污染現狀、煤矸石綜合利用現狀等。

遙感調查。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，在空間大尺度上調查我國煤矸石堆場的分布范圍、生態環境影響特征等。

現場調研。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、神華集團蒙東煤炭基地（錫林郭勒南礦30年煤堆場）、內蒙古匯能煤炭集團保平灣煤礦、神華準格爾能源公司黑岱溝煤礦、山西省長治市潞安礦業（集團）王莊煤礦、潞安礦業（集團）有限責任公司常村煤礦、潞安礦業（集團）余吾煤礦及貴州六盤水發耳煤礦、大灣煤礦、汪家寨煤礦等地選取了10個典型煤矸石堆場進行了現場采樣監測，采集各類樣品近2000余份。

室內分析測試。項目開展期間，依托國家區域生態過程與功能評估重點實驗室對野外采集樣品開展室內分析測驗，獲得土壤實驗數據近3000個、植被實驗數據2600個、大氣實驗數據600個、水體實驗數據500個，根據現場采樣調查監測及室內實驗分析結果建立了數據庫。

三、主要成果

完成了《全國煤矸石堆場的總體區劃》。項目研究采用現代“3S”技術，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確數據的能力與地面調查工作相結合，從點到面，點面結合，進行我國煤矸石堆場的分布范圍、堆積方式、堆存量、生態環境影響范圍等方面系統的調查評價和研究，取得大量可靠的數據，繪制了我國煤矸石堆場分布圖，并與全國重要生態功能區劃圖、全國生態脆弱區空間分布圖進行圖形疊加，對我國煤矸石堆場進行區劃，劃分出煤矸石堆場生態環境影響優先治理區、煤矸石堆場生態環境影響重點防范區及煤矸石堆場生態環境影響一般地區，并根據不同分區的生態環境特征提出生態保護與修復的對策建議。

建立了煤矸石堆場生態環境影響調查監測指標體系。在借鑒國內外相關研究成果的基礎上，立足項目研究目標及范圍，以整體性、可操作性為基本原則，結合區域生態監測的目的，從生態要素影響、環境要素影響和經濟社會發展三個方面選取指標，構建預選指標集。采用專家集成法等方法進行指標因子篩選，重點篩選了土壤、植被、水、大氣等方面生態環境影響調查監測的首要指標28項構建調查監測指標體系。

完成了典型煤矸石堆場調查監測并建立了數據庫。在內蒙、山西、貴州三個典型地區選取了10個典型煤矸石堆場開展了土壤、植被、水質及大氣等生態環境要素的調查監測，采集各類樣品近2000余份，依托國家環境保護區域生態過程與功能評估重點實驗室對野外采集樣品開展室內實驗分析，獲得土壤實驗數據近3000條、植被實驗數據2600條、大氣實驗數據600條以及水體實驗數據500條。

項目研究對監測實驗數據進行整理，按照行政區劃、研究區、煤礦、監測類別的層級結構，對數據進行組織結構規整，形成數據分級表，根據各表中現有的數據內容、數據類型、數據項等，按照煤矸石對土壤、水、大氣、植物的影響等四大類主題內容，將數據分類、分表存儲，采用Microsoft Office Access2010設計建立數據庫。

完成了典型煤矸石堆場生態環境影響綜合評價。項目研究對土壤、水質及大氣監測數據進行了環境影響綜合評價，土壤環境影響采用單因子指數和綜合指數法進行評價，大氣環境質量采用AQI（環境空氣質量指數法）進行評價，水環境質量采用綜合指數法進行評價。項目研究依據綜合評價結果對典型地區煤矸石堆場對周邊地區的生態環境影響進行了綜合分析，識別其主要污染類型、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，依據實驗數據及綜合評價結果進一步識別了不同典型區土壤污染的主要重金屬指標，針對首要污染指標進行了不同典型區重金屬超富集植物篩選。

四、對學科及經濟社會發展的作用和影響

項目研究在空間上明確劃分了煤矸石堆場生態環境影響重點治理與防范區，并根據不同分區的特點明確了區域生態環境影響的主要特征與途徑，在此基礎上分區提出了不同區域煤矸石堆場生態恢復與保護對策，研究成果可為國家分區、分類開展煤矸石堆場污染場地生態修復及生態環境保護宏觀管理提供重要科學依據，為不同地區從本地區建設的實際出發，充分就近綜合利用煤矸石提供了良好的技術參考；項目研究形成的調查監測數據庫對準確了解區域煤矸石生態環境影響并采取有效的生態修復與保護措施具有重要科學參考價值，為探索矸石綜合利用的有效途徑提供了科學數據支撐。

目前，國內相關領域的研究更多局限于某一區域的煤矸石堆場生態環境影響的單要素調查與評價，而該項目建立的《煤矸石堆場生態環境影響調查監測指標體系》，針對區域自然地理、氣候氣象及經濟發展的差異特征選取了典型區域的10處典型煤矸石堆場，開展了涉及土壤、植被、水、大氣等多要素、多因子的調查監測與綜合性評價，為生態學科在污染場地生態環境影響調查與評價方面進一步拓寬學科方向、優化研究方法提供了基礎數據與科學支撐。同時，調查指標與評價方法研究可為相關科研單位開展相關類型的調查提供參考。