【专家视角】胡振琪教授解读矿山土地复垦与生态修复所面临的千载难逢机遇和未来研究重点

发布于 2021-10-14 06:38











胡振琪

中国矿业大学教育部“长江学者特聘教授”、能源资源战略发展研究院执行院长。长期从事矿区土地复垦与生态修复研究和教学，先后承担国家863计划、国家科技支撑计划、国家重点研发专项、国家自然科学基金等纵横项课题100余项，获得国家科技进步二等奖3项（其中排名第一2项），授权国家专利50余项，发表论文300余篇，出版专著10余部。曾荣获美国采矿与复垦学会“生态修复先锋奖”（2018年）和“科技贡献奖”（2009年）、“新世纪百千万人才工程”国家级人选、“中国青年科技奖”、“教育部跨世纪优秀人才”等荣誉。

文章简摘

Brief Summary

党的十九届五中全会通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》，其中有33处提到“生态”这一关键词，体现了生态文明建设在新时代党和国家事业发展中的地位，并明确指出“坚持绿水青山就是金山银山理念，坚持尊重自然、顺应自然、保护自然，坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主，守住自然生态安全边界”。生态环境问题归根到底是资源过度开发、粗放利用、奢侈消费造成的，根本是资源利用和保护问题。要落实粮食安全、水资源安全和能源安全三大安全，“十四五”需要通过国土整治与生态修复，实现国土空间规划优化，提高水土资源配置的效率，主要污染物排放总量持续减少，实现生态屏障的稳固与生态环境的显著改善与提高。

煤炭开采在对国民经济发展发挥重要作用的同时，也对生态环境造成严重影响。在生态文明建设和绿色发展已经成为国家战略的今天，煤炭行业必然要走绿色发展的道路。因此，矿山土地复垦与生态修复是矿山实现绿色发展的根本保障。

我国开始实践和重视矿山土地复垦与生态修复已近40年，该领域已经从“冷门”变成了“热门”。

1 矿山土地复垦与生态修复领域面临千载难逢的机遇


在未来一段时间里，煤炭仍将是我国的主体能源。煤炭的生产消费为国家经济发展提供了坚实的能源保障，同时带来空前严峻的生态环境问题：一方面，地表土地资源与生态伴随开采而受到扰动和破坏，如挖损压占土地、地表塌陷等；另一方面，大量废气、废水、废渣等有害物质的产生严重污染了矿区的空气、水系和土壤，进而影响区域的生产生活环境。近年来，祁连山、呼伦贝尔草原、青海木里等矿区因采矿导致生态环境破坏的事件不断曝光，凸显了矿区生态环境问题的严重。

党的十九大后，习近平首次调研考察就来到了曾是采煤塌陷区的徐州潘安湖国家湿地公园，指出“资源枯竭地区经济转型发展是一篇大文章，实践证明这篇文章完全可以做好”。对于祁连山生态破坏问题，习近平多次做出批示，强调“要筑牢生态安全屏障”。此外，社会经济的发展目标也为生态修复带来新的发展动能，当前我国经济从高速发展转向高质量发展，经济高速发展遗留众多待修复的矿区，而经济高质量发展要求昭示矿山安全、高效、绿色、智能的发展方向，为了实现矿山绿色开发，生态修复是关键。可以预见，矿山生态修复领域将在“十四五”进入快速发展时期。

2 矿山土地复垦与生态修复领域“十四五”研究重点与展望

尽管我国近40年的矿山生态修复实践取得了很大成绩，但在矿山土地复垦与生态修复理念、基本理论、关键技术等方面仍存在许多不同的观点和亟待攻克的难题，直接影响煤炭行业的可持续发展。如2020年11月，内蒙古自治区已下令不再新建露天煤矿，其主要原因在于露天矿山的生态修复无法满足要求。在当前矿区生态修复已变成热点，多学科领域的专家和队伍蜂拥而入的情况下，更需要清醒认识该领域存在的问题，把握好研究重点和方向，促进该领域在“十四五”取得更大的进步，保障煤炭行业的高质量发展。
基于多年的研究和实践，未来的研究重点和方向：
1）矿山土地复垦与生态修复理念的研究
一个学科领域的发展其理念至关重要，直接影响学科大发展方向和技术的革新目标。目前，矿山生态修复领域存在3种修复理念：第1种是先损毁、后治理的末端治理理念；第2种理念是源头控制，即从开采方法上进行源头控制损伤]；第3种理念是边开采边修复理念 ，该理念包括3种情况：①考虑地表生态环境保护需求的煤炭绿色开采减损或避免损伤，②基于开采过程，超前或动态地进行地面生态修复，③地上和地下同时采取措施的采复一体化修复。
我国近40年的矿山生态修复的实践与经验，为矿山生态修复理念的研究与发展奠定了良好基础，通过“十四五”的研究，矿山生态修复理念将更加明晰，将为我国矿山生态修复技术的研发以及生态修复事业发展发挥巨大的引领作用。
2）矿山土地复垦与生态修复基础理论与共性技术的研究
矿山土地复垦与生态修复近40年的实践表明：修复理论远落后于实践，关于基础理论、修复的技术原理研究十分缺乏，急需要进行深入研究，以支撑和促进该领域的发展。
尽管生态修复技术多种多样，但生态修复往往存在一些基础性的共性技术，是生态修复的关键。水是生命之源、土是生命之基，植物是生命之根，因此，水、土、植物是生态修复的3大要素，围绕这3大要素的修复技术就是共性技术：地貌重塑、土壤重构和植被恢复。师法自然地进行地貌重塑、土壤重构和植被恢复已经成为共识，但如何实现还是亟待解决的难题和瓶颈问题，由于重构地貌不合理、重构土壤生产力低、植被种群配置不当导致的矿山土地复垦与生态修复失败的案例较多。为此，地貌重塑、土壤重构和植被恢复3大共性技术将在“十四五”期间得到深入研究，并期待取得重要突破。
3）矿山生态损伤诊断与预警及监测的研究
4）源头减损技术研究
绿色开采由钱鸣高院士提出并得到广泛重视和研究。在绿色发展成为国家战略的情况下，通过绿色开采，从源头上控制和减轻生态损伤是首要任务。为此，充填开采、条带开采、离层注浆、保水开采、协调开采等绿色开采技术将会得到进一步研究。未来的研究，除了继续革新技术工艺、降低成本和提高工效外，将加强与生态保护修复目标的结合，做到技术经济的合理。
5）边采边复（采复一体化）技术研究
采复一体化是国际先进的矿山生态修复理念。边采边复实际上是基于采前分析-采矿动态损毁预测-修复模拟的多阶段多参数驱动的修复方案优选技术，需要考虑开采导致的损伤特点、治理修复过程的动态性、系统要素的均衡性、整体价值的最大性。边采边复强调开采工艺与复垦（修复）工艺的充分结合，以保证按采矿计划同步进行。其基本特征是以“采矿与修复的充分有效结合，也即采矿修复一体化”为核心，以“边采矿，边修复”为特点，以“提高土地恢复率、缩短修复周期、增加修复效益”为表征，并以“实现矿区土地资源的可持续利用及矿区可持续发展”为终极目标。核心技术在于解决“何时修复”“何地修复”“如何修复”这3个问题。
6）保耕地复垦技术研究
土地是人类赖以生存和发展的物质基础，同时也是不可再生的珍贵资源。我国保有煤炭资源量与耕地的重合面积占我国耕地总面积的10.8%。如果这些煤炭资源全部开采，将有大约1.3×10 7 hm 2 耕地损失，因此，只有通过土地复垦才能保障煤炭资源开采的同时又保护耕地。经历2020年新冠肺炎疫情和正值百年未有之大变局的国内外新形势下，耕地保护和粮食安全对人多地少的我国来说就显得十分重要。如何更多、更好地恢复耕地将是未来的研究重点：一方面如何通过边采边复和绿色充填复垦保护和恢复更多的耕地，另一方面通过科学的土壤重构，保障复垦耕地的质量。
7）黄河流域煤矿区生态修复研究
黄河流域是我国重要的生态流域，也是我国重要的能源流域，国家14个煤炭基地中的9个都位于黄河流域。因此，黄河流域煤矿区的生态修复对实施黄河流域生态保护与高质量发展的国家战略具有重要作用。
黄河流域分为上游、中游和下游，各自的地理地貌、生态特征差异很大。黄河流域上游地区是水资源涵养地、黄河中游存在大量生态脆弱的风积沙地和黄土沟壑、黄河下游是拥有大量粮食基地的冲积平原。煤炭资源的开采不可避免引发生态环境的损伤，加剧水土流失、耕地损失、植被退化。如何在该流域加强生态保护的同时又开发煤炭资源以保障国家能源安全和促进经济发展，就成为我国亟待解决的难题。 
8）煤矿区污染控制与修复技术研究
以往我国矿山土地复垦与生态修复往往侧重于物理损毁生态系统的恢复，对矿山污染生态的重视还不够。随着国家对生态环境的高度重视，尤其是水土污染的重视，矿山开采导致的环境污染将成为未来矿山土地复垦与生态修复研究的重点和难点。《中共中央关于制定国民经济第十四个五年规划和二O三五年远景目标的建议》，中明确提出“十四五”要深入开展土壤污染防治，在更高水平上实现“吃得安心、住得放心”。 
文章来源：《智能矿山》2021年第1期“聚焦煤炭工业‘十四五’高质量发展”特别策划栏目，中国矿业大学胡振琪教授——矿山土地复垦与生态修复领域“十四五”高质量发展的若干思考。

日程安排| 第三届国际土地复垦与生态修复学术研讨会 江苏徐州，2021年10月16-19日

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