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黨的十九屆五中全會通過了《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》,其中有33處提到“生態”這一關鍵詞,體現了生態文明建設在新時代黨和國家事業發展中的地位,并明確指出“堅持綠水青山就是金山銀山理念,堅持尊重自然、順應自然、保護自然,堅持節約優先、保護優先、自然恢復為主,守住自然生態安全邊界。”生態環境問題歸根到底是資源過度開發、粗放利用、奢侈消費造成的,根本是資源利用和保護問題。
要落實糧食安全、水資源安全和能源安全三大安全,“十四五”需要通過國土整治與生態修復,實現國土空間規劃優化,提高水土資源配置的效率,主要污染物排放總量持續減少,實現生態屏障的穩固與生態環境的顯著改善與提高。
煤炭開采在對國民經濟發展發揮重要作用的同時,也對生態環境造成嚴重影響。在生態文明建設和綠色發展已經成為國家戰略的今天,煤炭行業必然要走綠色發展的道路。
因此,礦山土地復墾與生態修復是礦山實現綠色發展的根本保障。我國開始實踐和重視礦山土地復墾與生態修復已近40年,取得了一定的成績,該領域已經從 “冷門”變成了“熱門”。
礦山土地復墾與生態修復領 域面臨千載難逢的機遇 2019年我國煤炭產量約為38.5億t,同比提高4%,消費量占能源消費總量的57.7%,比2018年下降1.5個百分點[2]。盡管消費占比在逐年下降,但原煤總產量仍在持續增長,在未來一段時間里,煤炭仍將是我國的主體能源。煤炭的生產消費為國家經濟發展提供了堅實的能源保障,同時帶來空前嚴峻的生態環境問題:一方面,地表土地資源與生態伴隨開采而受到擾動和破壞,如挖損壓占土地、地表塌陷等;另一方面,大量廢氣、廢水、廢渣等有害物質的產生嚴重污染了礦區的空氣、水系和土壤,進而影響區域的生產生活環境。 近年來,祁連山、呼倫貝爾草原、青海木里等礦區因采礦導致生態環境破壞的事件不斷曝光,凸顯了礦區生態環境問題的嚴重,作為解決這類問題的必要手段,礦山土地復墾與生態修復領域迎來千載難逢的歷史機遇。以國家領導人為核心的黨中央高度重視生態文明建設,將其置于中國發展的國家全局戰略來考量,“綠水青山就是金山銀山”的論斷已深入人心。 黨的十九大后國家領導人首次調研考察就來到了曾是采煤塌陷區的徐州潘安湖國家濕地公園,指出“資源枯竭地區經濟轉型發展是一篇大文章,實踐證明這篇文章完全可以做好”。 對于祁連山生態破壞問題,國家領導人多次做出批示,強調“要筑牢生態安全屏障”。此外,社會經濟的發展目標也為生態修復帶來新的發展動能,當前我國經濟從高速發展轉向高質量發展,經濟高速發展遺留眾多待修復的礦區,而經濟高質量發展要求昭示礦山安全、高效、綠色、智能的發展方向,為了實現礦山綠色開發,生態修復是關鍵??梢灶A見,礦山生態修復領域將在“十四五”進入快速發展時期。 礦山土地復墾與生態修復領 域“十四五”研究重點與展望 盡管礦山土地復墾與生態修復面臨千載難逢的機遇,我國近40年的礦山生態修復實踐也取得很大成績,但在礦山土地復墾與生態修復理念、基本理論、關鍵技術等方面仍存在許多不同的觀點和亟待攻克的難題,直接影響煤炭行業的可持續發展:如2020年11月內蒙古自治區已下令不再新建露天煤礦,其主要原因在于露天礦山的生態修復無法滿足要求;有的礦山或礦區因生態修復達不到標準影響區域生態環境而被關閉等等。 在當前礦區生態修復已變成熱點,多學科領域的專家和隊伍蜂擁而入的情況下,更需要清醒認識本領域存在的問題,把握好研究重點和方向,促進該領域在“十四五”取得更大的進步,保障煤炭行業的高質量發展。 基于多年的研究和實踐,未來的研究重點和方向是:1)礦山土地復墾與生態修復理念的研究。一個學科領域的發展理念至關重要,直接影響學科大發展方向和技術的革新目標。 目前,礦山生態修復領域存在3種修復理念:第1種是先損毀、后治理的末端治理理念,就是先開采損傷生態環境,然后再修復治理,特別是對于開采擾動時間長、多次擾動損毀的(如多煤層開采),人們往往傾向于這種理念;第2種理念是源頭控制,即從開采方法上進行源頭控制損傷,認為只有通過開采方法的革新,才能從根本上減輕或避免生態環境的損傷,最理想的狀態是采用綠色開采技術,實現地表生態環境“零損傷”;第3種理念是邊開采邊修復理念,即將生態修復與礦山開采緊密結合,在煤炭開采的全過程(全生命周期)進行生態修復,它包括3種情況:一是考慮地表生態環境保護需求的煤炭綠色開采減損或避免損傷,二是基于開采過程,超前或動態地進行地面生態修復,三是地上和地下同時采取措施的采復一體化修復。 我國煤炭資源的地質采礦條件復雜多變,不同開采方法造成的生態損傷有著較大的空間差異,不同區域生態環境的特征和閾值以及生態服務的目標也存在明顯分異,因而采用的生態修復策略與技術也不同的。我國近40年的礦山生態修復的實踐與經驗,為礦山生態修復理念的研究與發展奠定了良好基礎,通過“十四五”的研究,礦山生態修復理念將更加明晰,將為我國礦山生態修復技術的研發以及生態修復事業發展發揮巨大的引領作用。 2)礦山土地復墾與生態修復基礎理論與共性技術的研究。礦山土地復墾與生態修復近40年的實踐表明:修復理論遠落后于實踐。為了修復礦山開采導致的生態環境損傷,許多地方自發進行修復利用損毀的土地生態環境以滿足人類對土地和生態環境的需求。對于人口稠密、經濟發展快的地區,礦山生態修復的實踐往往推動較快。但該領域的基礎理論、修復的技術原理研究,迄今還是十分缺乏,急需要進行深入研究,以支撐和促進該領域的發展。 礦山土地復墾與生態修復基礎理論將得到深入研究的同時,共性技術的研究在“十四五”也應該得到更多重視和深入探討。盡管生態修復技術多種多樣,但生態修復往往存在一些基礎性的共性技術,是生態修復的關鍵。水是生命之源、土是生命之基,植物是生命之根,因此,水、土、植物是生態修復的3大要素,圍繞這3大要素的修復技術就是共性技術:地貌重塑、土壤重構和植被恢復。師法自然地進行地貌重塑、土壤重構和植被恢復已經成為共識,但如何實現還是亟待解決的難題和瓶頸問題,由于重構地貌不合理、重構土壤生產力低、植被種群配置不當導致的礦山土地復墾與生態修復失敗的案例較多。為此,地貌重塑、土壤重構和植被恢復三大共性技術將在“十四五”期間得到深入研究,并期待取得重要突破。 3)礦山生態損傷診斷與預警及監測的研究。礦山生態環境損傷診斷是礦山土地復墾與生態修復的基礎,直接影響修復治理技術的優選。磨刀不誤砍柴工,科學、精準的生態環境損傷診斷是生態修復的關鍵。目前,在修復治理前進行科學、全面的生態損傷診斷距離要求差距還是很大,有的修復工程是邊診斷邊規劃邊施工,往往是頭痛醫頭、腳痛醫腳,導致修復治理效果較差,此外,復墾與治理后的長效監測措施的缺失,使得治理措施糾錯與調整缺乏科學依據,因此,“十四五”期間,對礦山生態損傷診斷與預警的研究將獲得更大的關注。 礦山生態損傷診斷技術往往需要遙感、無人機等先進的空間信息監測技術,重點對礦區生態損傷驅動力、損傷要素、損傷程度、損傷風險、損傷時空分布及未受影響的參照生態系統等進行診斷。 同時,在關注顯性損傷信息獲取的同時,也要對隱伏損傷信息和潛在損傷進行科學的診斷與預測。在對礦山生態損傷監測診斷后,應結合開采技術和過程,探討礦山生態損傷的機理和規律,為生態減損綠色開采技術的革新奠定基礎。由于該方向的研究涉及攝影測量、遙感、人工智能等多種高新技術和裝備,因此,該方向的研究將在“十四五”取得重要進展。 4)源頭減損技術研究。綠色開采由錢鳴高院士[8]提出并得到廣泛重視和研究。在綠色發展成為國家戰略的情況下,通過綠色開采,從源頭上控制和減輕生態損傷是首要任務。為此,充填開采、條帶開采、離層注漿、保水開采、協調開采等綠色開采技術將會得到進一步研究。 未來的研究,除了繼續革新技術工藝、降低成本和提高工效外,將加強與生態保護修復目標的結合,做到技術經濟的合理。 5)邊采邊復(采復一體化)技術研究。采復一體化是國際先進的礦山生態修復理念。國外在露天礦采復一體化研究和實踐方面有很多經驗和成功案例,保障了國外在環境保護要求日益嚴格的情況下,露天煤礦開采占比仍然在70%以上。我國露天煤礦數量占全國煤礦數量6.9%,占總產能16.6%,且該比例在不斷提高,同時大型露天煤礦多處在干旱、半干旱的生態脆弱區。 因此,露天礦采復一體化及仿自然生態修復將是未來我國露天礦土地復墾與生態修復的重點。井工礦的采復一體化相比露天礦困難,2013年提出了“井工煤礦邊開采邊復墾”的概念、內涵、基本原理、技術分類與關鍵技術,又于2020年“再論煤礦區生態環境‘邊采邊復’”,進一步完善了煤礦采復一體化的邊采邊復理念、原理和技術體系。 邊采邊復實際上是基于采前分析-采礦動態損毀預測-修復模擬的多階段多參數驅動的修復方案優選技術,需要考慮開采導致的損傷特點、治理修復過程的動態性、系統要素的均衡性、整體價值的最大性。邊采邊復強調開采工藝與復墾(修復)工藝的充分結合,以保證按采礦計劃同步進行。 其基本特征是以“采礦與修復的充分有效結合,也即采礦修復一體化”為核心,以“邊采礦,邊修復”為特點,以“提高土地恢復率、縮短修復周期、增加修復效益”為表征,并以“實現礦區土地資源的可持續利用及礦區可持續發展”為終極目標。 核心技術在于解決“何時修復”“何地修復”“如何修復”這3個問題?!笆奈濉逼陂g邊采邊復(采復一體化)技術將會得到深入研究,也必將在技術原理、技術工藝方面取得更大的進步。 6)保耕地復墾技術研究。礦產資源大都深藏于地下,礦產資源的開采不可避免地造成土地的破壞,進而影響地表生態系統。土地是人類賴以生存和發展的物質基礎,同時也是不可再生的珍貴資源。煤炭資源與耕地資源高度重合,有關研究表明,我國保有煤炭資源量與耕地的重合面積占我國耕地總面積的10.8%。 如果這些煤炭資源全部開采,將有大約1.3×107 h m2耕地損失,因此,只有通過土地復墾才能保障煤炭資源開采的同時又保護耕地。 經歷2020年新冠肺炎疫情和正值百年未有之大變局的國內外新形勢下,耕地的保護和糧食安全對人多地少的我國來說就顯得十分重要。 如何更多、更好地恢復耕地將是未來的研究重點:一方面如何通過邊采邊復和綠色充填復墾保護和恢復更多的耕地,另一方面通過科學的土壤重構,保障復墾耕地的質量。“十四五”期間,耕地復墾技術將是會得到重視和突破。 7)黃河流域煤礦區生態修復研究。黃河流域是我國重要的生態流域,也是我國重要的能源流域,國家14個煤炭基地中的9個都位于黃河流域 。 因此,黃河流域煤礦區的生態修復對實施黃河流域生態保護與高質量發展的國家戰略具有重要作用。黃河流域分為上游、中游和下游,各自的地理地貌、生態特征差異很大。 黃河流域上游地區是水資源涵養地、黃河中游存在大量生態脆弱的風積沙地和黃土溝壑、黃河下游是擁有大量糧食基地的沖積平原。 煤炭資源的開采不可避免引發生態環境的損傷,加劇水土流失、耕地損失、植被退化。如何在該流域加強生態保護的同時又開發煤炭資源以保障國家能源安全和促進經濟發展,就成為我國亟待解決的難題。 “十四五”期間將重點圍繞黃河流域上游的保護性開發、中游的脆弱生態系統修復和下游的水陸兩相生態系統修復而展開,在中游的干旱半干旱煤礦區人工誘導的自然修復和生物修復將得到深入研究與實踐,在下游平原礦區的邊采邊復、塌陷地復墾、水生態重建等修復技術將會有所突破。 8)煤礦區污染控制與修復技術研究。以往我國礦山土地復墾與生態修復往往側重于物理損毀生態系統的恢復,對礦山污染生態的重視還不夠。隨著國家對生態環境的高度重視,尤其是水土污染的重視,礦山開采導致的環境污染將成為未來礦山土地復墾與生態修復研究的重點和難點。 《中共中央關于制定國民經濟第十四個五年規劃和二O三五年遠景目標的建議》,中明確提出“十四五”要深入開展土壤污染防治,在更高水平上實現“吃得安心、住得放心”。 煤礦區往往存在采煤、選煤、發電、煤氣化等多種產業的煤炭產業集聚區,同時產生、煤矸石、粉煤灰、脫硫石膏等固體廢棄物,對區域土壤、水和大氣都造成不同程度的污染和環境累積效應,煤礦區污染控制與修復將得到重視,在煤礦區污染物清單和污染遷移轉化規律、污染源頭控制、土壤和地下水污染修復、固廢堆場修復等方面將有重要研究進展,進一步豐富和完善礦山土地復墾與生態修復領域的發展。
文章來源:生態地質信息
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