矿产资源的开发和利用能够为社会进步和人民生活质量的改善提供物质基础，对维系国民经济增长极为重要，但其开采和利用过程中会不可避免地破坏环境，产生一系列环境问题，主要表现形式有温室效应、水环境恶化、固体废弃物污染、水土流失和土地荒漠化等^[1]，并进一步会对水源涵养、土壤保持、生物多样性等生态功能构成威胁^[2]，更有甚者会诱发采空区地面塌陷、沉降、山体开裂、崩塌、滑坡、泥石流、尾矿库溃坝等生态风险灾害。国外在此方面的研究起步较早，相关理论、实践在20世纪60年代已趋于成熟^[3]，例如，Legg^[4]、Venkataraman等^[5]分别利用遥感技术定性分析和评价了英国、印度国内采矿对生态环境的影响；Powel^[6]分析了美国矿产资源开发对水质的影响。在我国相关研究工作中，学者多针对地面水、地下水、大气、噪声和土壤等自然物理要素进行环境影响分析，如李新冬等^[7]研究指出，矿产资源开发中产生的废水、废渣、废气及其他矿山公害会引发严重的环境污染问题，进一步对人类生存和发展产生严重影响；原振雷等^[8]指出，矿产剥离废矿石和脉石堆、沉积物中的重金属、大气污染等都会对周围生态环境构成巨大影响。也有部分学者对矿产无序开发构成的生态功能影响进行了有针对性的研究，如宋震等^[9]、华建伟等^[10]应用Arcgis构建缓冲区和空间叠加分析功能，对矿产资源规划的生态环境影响进行了评价；辛继生^[11]、程胜高等^[12]、师雄等^[13]等也对由于矿产资源开发利用活动引发的生态环境破坏进行了具体分析和归类。梳理已有文献可发现，对同一区域而言，多数研究多集中于对矿产已开发后构成的生态环境影响进行解释，基于矿产资源未来开发情景进行生态影响预测的分析仍较为缺乏。

京津冀地区位于环渤海地区的中心，是我国北方人居环境重要保障区，是华北平原和环渤海地区的重要生态屏障区，同样是我国最重要的矿产资源开发基地和能源供给基地。党中央、国务院高度重视京津冀地区发展，2015年6月《京津冀协同发展规划纲要》明确了地区的协同发展、地区内矿产资源的协同开发是其重要组成部分。对京津冀区域内矿产资源进行合理的开发利用，优化矿业结构和矿山布局，是保障地区内生态环境及生态屏障建设的客观需求，同时也是促进国民经济可持续发展，社会全面、协调进步的必然要求。

鉴于此，本研究通过总结京津冀区域内矿产资源开发现状和近期规划空间布局特点，结合区域内生态功能区等空间数据，以矿产资源开发已构成的生态环境主要问题为分析视角，预测未来持续性的生态影响。在此基础上，以区域生态敏感性为主要评价指标，以矿产资源开发空间分布为分区依据，对由此引发的生态风险区进行空间识别。最后根据不同生态功能特点，提出有针对性的生态维护对策。

为充分对京津冀地区矿产资源的开发利用情况进行解释和分析，并在此基础上预测其对区域内生态环境的影响，本研究收集了区域内众多数据资料，主要包括生态环境数据和社会经济数据。生态环境数据主要包括京津冀地区生态敏感/脆弱性、生态重要性评价空间数据，自然保护区，水源保护地资料，高程和水土流失资料以及《京津冀协同发展环境保护规划》等。社会经济数据主要包括河北省以及13地市“十三五”规划、《全国矿产资源规划（2016—2020）（征求意见稿）》。

本研究主要采用定性分析、辅助定量支撑的研究方法。总结京津冀地区矿产资源开发现状和规划空间布局、特点对由此引发的生态环境影响进行识别时，主要采取空间图层叠置分析法。空间图层叠置分析法是指多个图层在空间上进行叠加产生新图层，对新图层的属性按一定的数学模式进行计算分析，包括地图内容的合成叠置和图形内容的统计叠置。叠置后的图层能直观反映两要素在空间上的重合或分布情况^[14]。工作平台为地理信息系统Arcgis。识别区域内生态风险区时，主要借鉴广义生态风险理论，以区域生态敏感性为主要评价指标，以矿产开发企业和近期矿区空间分布为基础，同时兼顾矿产开发地区坡度、地震易发率等风险因素，采用专家打分法；在宏观尺度上，以京津冀县域行政边界作为空间分异区。

京津冀矿产资源丰富，截至2013年，共探明矿种151种，查明资源储量的120种。矿产种类齐全，铁矿、金矿、煤矿以及化工、建材等诸多资源均有分布，其中铁矿占全国总量的14.31%，主要分布在河北境内，储量占到区域整体的97%。区域内富矿少、贫矿多，金属矿山以中小型私营矿为主，国有大中型矿山企业较少。

统计结果显示，矿山企业中的大型矿产北京、天津、河北各有202个、421个及3817个，小型矿产北京、天津、河北各有47个、114个、245个。矿产资源开发企业呈现集聚分布特点，总体来讲，可划分为三大区，即以承德-秦皇岛-唐山为主的东北企业分布圈，以张家口-保定为主的西部企业分布圈，以及以邢台-邯郸为主的南部企业分布圈。北京市、天津市以及河北东南部市区，如沧州市、衡水市以及廊坊市等矿产企业开发较稀少（图 1）。其中，铁矿开采企业数量最多，为1471家，唐山市分布有855家，承德市分布有372家。其次为煤矿开采，地区内分布数量为145家，邯郸市数量最多，为66家，其次为张家口市，为26家。多年的矿产资源开发，促进了各种经济类型矿产企业的蓬勃兴起，极大地促进了区域内矿业和社会经济发展，但由于前期预防与后期治理措施不恰当，造成了生态环境严重破坏和污染、生态系统功能退化、部分森林受到破坏、湿地萎缩、河湖干涸^[15]、水土流失严重等一系列生态环境问题，尤其是近几年的雾霾，对居民的生产、生活造成严重影响。此外，矿产资源开发导致的生态修复历史遗留问题同样相当严重。资料显示，河北境内，矿山企业直接占用、破坏土地约5.8万公顷，积存固体废石、废渣、尾矿堆达7000多个，存量达18亿吨，其中金属矿山开采所产生的废弃渣料约占98%。而目前而言，除唐山、邯郸、承德等市的大中型矿山企业基本能做到对矿产资源开发进行环境防护和后期治理，大量的中小型矿山个体企业普遍存在随意丢弃等问题^[16]。

图 1

图 1 京津冀地区矿产资源开发情况（左为开发利用现状，右为2016—2020年规划示意图）

受数据资料限制，本研究仅以可收集到的《全国矿产资源规划（2016—2020年）（征求意见稿）》对其近期矿产资源开发规划进行论述，包括3个能源矿产基地、6个国家规划矿区、2个对国民经济具有重要价值矿区以及11个矿山地质环境重点治理区。其中，能源矿产基地，包括渤海湾油气能源基地、冀中煤炭能源基地、河北冀东黑色金属矿产基地。国家规划矿区，包括开滦矿区、邯郸矿区、邢台矿区、峰峰矿区以及平原矿区5个国家煤矿规划矿区；冀东司家营矿区1个铁矿规划矿区。对国民经济具有重要价值矿区包括河北秦皇岛青龙铀矿区、河北张家口沽源铀矿区。矿山地质环境重点治理区包括天津蓟县，河北石家庄市井阱矿区，唐山市古治区、滦县，秦皇岛市抚宁区、青龙满族自治县、昌黎县，张家口市宣化区、下花园区、怀来县，廊坊市三河市（图 1）。矿产资源开发以煤炭、石油、矿石以及有色金属开发为主。其中，南部邯郸-石家庄-邢台区域以煤炭和金属矿产开发为主，矿石和陶土开采为辅，北部坝上地区以褐煤、浮石、萤石以及玄武石等矿石开采为主，东部秦皇岛-唐山地区则以煤炭开采为主，有色金属和矿石开采为辅。

耦合区域内矿产资源开发情况和区域内生态功能区、高程、水土流失等空间数据，以开发现状构成的生态环境影响中的主要问题为分析聚焦点，预测未来持续性的生态影响，并由此识别区域内的生态风险高发区和较高发区。

《京津冀协同发展环境保护规划》中，根据区域生态环境特点，将其空间范围划分为三大生态功能区，包括坝上高原风沙防治区、太行山山地水源涵养与水土保持区以及燕山山地水源涵养与水土保持区。耦合结果显示，京津冀地区现有矿产开采企业与生态功能区相冲突（图 2），集中分布在坝上高原风沙防治区、太行山山地水源涵养与水土保持区以及燕山山地水源涵养与水土保持区。其中，坝上高原风沙防治区零散分布有10余家铁矿、黏土及其他沙土采选等企业；燕山山地水源涵养与水土保持区以铁矿及煤矿采选企业分布为主，并在秦皇岛与唐山市交界处聚集；太行山山地水源涵养与水土保持区矿产开发企业则以铁矿开采为主。近期规划中国家规划矿区——井阱矿区、邢台矿区、峰峰矿区等也均与太行山山地水源涵养与水土保持区毗邻；对国民经济具有重要价值矿区——河北张家口沽源铀矿区和河北秦皇岛青龙铀矿区，分别分布在坝上高原风沙防治区和燕山山地水源涵养与水土保持区。

图 2

图 2 京津冀地区矿山资源开发利用与生态功能区空间耦合图

集聚分布的矿产资源开发已对区域内生态功能造成严重影响，近期规划中局部性的矿产开发不可避免地会引发规模性开发建设行为，进一步影响生态功能区内的防风固沙、水土保持、水源涵养、生物多样性维护等功能，增加生态恢复压力，使京津冀地区面临严峻的生态维护挑战。例如，受长久以来的开采技术以及开采人员思想观念的影响，京津冀区域内开矿过程中产生的废水和废液多数直接排放到地表水体中，严重破坏水系，影响了矿区周围的生活、生产及农业用水，并对土壤、农作物、植被和生物造成一定程度的破坏；一些不规范的矿山为了降低尾矿处理成本，直接将尾矿砂倾倒在河道、路边，形成较大的面源污染，并危害到防洪安全；而近期矿产资源开发规划布局与陡河水库、临城水库、彰武水库、潘家口水库、密云水库以及官厅水库等均存在空间交叉，采矿过程中会进一步对对应水域构成严重生态威胁。京津冀矿产资源开发集中区，与区域自然生态资源所在地交织在一起，大规模开发活动会很大程度上改变动植物的生活环境，威胁动植物的生存，对矿区的生物多样性也产生深远的影响。此外，矿产资源开发产生的废水和废弃物也会造成生态平衡的失调和生物多样性的损失和破坏。

京津冀区域呈现明显的以北京行政边界为分界线的西北高、东南低的地势分布特点。依据海拔高度对京津冀地区进行高程划分，分别为 < 500m、500~1500m、> 1500m，耦合矿产资源开发规划布局与高程分布，结果如图 3所示。结果显示（表 1），京津冀地区矿产资源开发在 > 1500m的高海拔山区，如张家口坝上地区以及承德围场满族蒙古族自治区和隆化县集聚分布，存在11个铁矿开发和2个煤矿开发；中海拔以及低海拔区域面积相差不大，但中海拔区域内矿产资源开发规模及数量呈现明显优势。由此可看出，京津冀地区矿产资源开发在高海拔，即山区分布优势明显。集中于山区的矿产资源开发活动，包括采矿工作地面的植被剥离、各项配套设施（火药库、工业场地、道路、运矿设施）的占地、取土和弃渣等，对土壤扰动、地表植被造成破坏，改变原有土地类型，降低土壤的抗侵蚀能力，加剧水土流失。而近期规划中，对国民经济具有重要价值矿区——河北张家口沽源铀矿区和河北秦皇岛青龙铀矿区，均分布在高海拔地区，峰峰煤矿、开滦煤矿等也均与中海拔区毗邻。受区域特点限制，地区内矿产资源开发企业多为露天采矿，开发模式粗放，选矿过程中采主弃副、采富弃贫、重采轻掘，产生的尾矿石随意堆积，占用和破坏了大量矿区土地。此外，矿产资源开发不可避免地会砍伐森林植被，进一步破坏、占用林地、草地等植被覆盖的土地，这都将促使矿山废弃地逐渐向水土流失和荒漠化重灾区演变，如秦皇岛、邢台、邯郸等市均已显现明显的水土流失状态，张家口西北方向水土流失也呈现明显强度状态，极强区域也均与矿产资源开发规划区毗邻（图 3）。

图 3

图 3 京津冀矿产资源开发与区域高程（左）、水土流失（右）空间耦合图

表 1

表 1 不同海拔区域部分类型矿产企业分布

表 1 不同海拔区域部分类型矿产企业分布

京津冀区域内矿产资源开发对生态环境的影响具有中长期、累积性、胁迫性等特点。近期（2020年）矿产资源开发极易产生生态破坏、环境污染、资源浪费、监管难等诸多问题，并将对区域构成极大的生态风险。作为国家重要的战略资源和能源资源，铀矿能够为核能的开发提供物质保障，但张家口沽源铀和秦皇岛青龙铀的大规模开采与开发必然会对矿山及周围的环境造成污染，损害矿山工作人员和附近居民的身心健康，构成生态风险，因此在对地区进行生态风险识别时，应予以着重考虑。排序各考虑因素，识别区域内生态风险高发区域和较高发区域。

以区域内县域行政边界为空间划分界限，京津冀区域内生态风险高发区，主要包括天津市滨海区、承德市宽城满族自治县、邯郸市武安市、秦皇岛市青龙满族自治县、石家庄市赞皇县、邢台市临城县和内丘县、张家口市沽源县、唐山市迁西县。对应区域内密集分布了已有的矿产开发企业，并基本囊括了近期矿产资源开发的众多矿区，如开滦矿区、峰峰矿区、冀东司家营矿区等；区域内矿产资源开发及其加工业的发展将导致区域内水土流失、石漠化、地质滑坡、地下水污染以及土壤重金属污染加重等生态环境问题，构成严峻的生态风险。

生态风险较高发区，主要包括沧州市黄骅市，石家庄市栾城县和元氏县，唐山市迁安市、市辖区以及遵化市。对应区域内散布了京津冀区域内已存在的矿产开发企业，而近期（2020年）矿产开发强度较低，但因其生态环境较为脆弱，加之矿产资源开发历史遗留问题较为严重，使其近期（2020年）矿产资源开发及生态修复面临严峻挑战。

通过对矿产资源开发对京津冀地区生态环境的影响进行评价，可知加强矿产资源开发区生态环境保护及治理工作显得十分重要。对京津冀地区矿产资源开发引发的生态问题进行防治，可根据生态功能区特点，推行差别化的生态维护对策。

（1）燕山山地水源涵养与水土保持区。应以生态维护为主，优化矿山布局和矿业结构，设定严格准入条件。对区域内矿业权实行减量化管理，不再新设露天矿采矿权；设定年限，逐次关闭区域内污染严重、生态破坏重的企业。加强对张家口、承德的超贫铁矿、有色金属及贵金属矿的管理，保障京津冀水源地生态安全。开展系列示范措施及整合措施，如实施承德钛磁铁矿综合利用示范工程。

（2）坝上高原风沙防治区。矿产资源开发的生态影响主要是高海拔山区采矿引发的水土流失。应着力做好矿山地质灾害防治、植被恢复、土地复垦等工作。推进以水土保持、湿地恢复和风沙治理为主的生态工程建设；强化水土保持监管，科学防治山洪、泥石流等自然灾害，构建水土流失综合防护体系。加强对历史遗留矿山的地质环境治理与恢复，如下花园煤矿区、蔚县煤矿区、峰峰煤矿区等。

（3）太行山山地水源涵养与水土保持区。空间范围主要为邢台、邯郸、石家庄以及保定等西面毗邻太行山山地区域，近期规划矿产资源开发力度较大，应加强技术改进，推进集约利用，同时加强对矿山生态环境的整治力度，严控水土流失等。开展露天矿山污染整治专项行动，如武安铁矿区、井阱矿区等，对环保不达标、安全生产措施不合格和矿山地质环境治理恢复、水土保持不到位的矿山企业坚决予以停产整顿。推进绿色矿山建设，推广矿产资源节约和综合利用先进适用技术。

（4）其余空间区域。包括天津、廊坊以及唐山市县等部分区域，矿产开发历史悠久，生态破坏遗留问题严重，应以矿山地质环境恢复为主，提高准入门槛。开展矿山地质环境整治试点，解决闭坑矿山、废弃矿山和政策性关闭的矿山地质环境问题。建立非金属矿山有序退出机制，通过提高标准逐步彻底关停部分矿山开采。

此外，生态风险高发区和较高发区，应以市县为单位，积极制定有针对性的管理措施；建立矿区生态风险管理体系和机制，做好矿区生态风险防范工作。

矿产资源开发不可避免地会破坏和影响地区内生态环境，本研究基于京津冀矿产资源开发现状及近期规划空间布局特点，耦合区域内生态空间数据，通过梳理生态环境影响突出事实问题，预测了其持续性趋势。结果显示，京津冀地区内矿产资源开发主要集中在燕山太行山山地水源涵养与水土保持区、坝上高原风沙防治区以及河北东部滨海区域，这些区域是京津冀地区生态屏障的重要组成部分，同样是生态风险高发和较高发区域。历史悠久的矿产资源开发已经对区域内的水源涵养、水土保持和生物多样性保护等生态功能产生了一定程度的影响；京津冀区域的协同发展对矿产资源的协同开发提出了更高要求，局部区域的高强度矿产开发对生态环境的干扰会进一步增加。鉴于此，可根据京津冀地区不同生态功能区特点，推行差别化的管控对策，切实减缓生态影响。

受数据获取困难限制，本研究在对京津冀矿产资源开发引发的生态环境影响进行分析时，仅以矿产资源开发已造成的突出生态环境问题为聚焦点，并对由此构成的持续性影响进行了分析。研究中更侧重于矿产资源开发的空间布局与生态环境的矛盾分析，在生态风险区识别中也未充分考虑区域地质灾害发生的历史性变化特征。在后续研究中，将继续收集区域内矿产资源开发专项规划，在与各市区进行对接基础上，进一步明确不同类型、开采方式对地区生态环境的影响，完善区域性的生态环境影响评价。