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      礦山生態修復面臨的主要問題及解決策略

      2022-05-18 12:07:12| 發布者: admin| 查看: 137

      礦山生態修復面臨的主要問題及解決策略

      胡振琪1,3,趙艷玲2,3

      (1.中國礦業大學環境與測繪學院,江蘇省徐州市,221116;2.中國礦業大學(北京)地球科學與測繪工程學院,北京市海淀區,100083;3.中國礦業大學(北京)礦山生態安全教育部工程研究中心,北京市海淀區,100083)


       在生態文明建設和雙碳目標的大背景下,礦山生態修復已經成為研究熱點。在分析我國礦山生態修復面臨主要問題的基礎上,提出了相應的解決策略。研究發現,礦山生態修復的相關概念名詞多樣,但內涵具有趨同性,綠色發展是硬道理;受監管機制未落地、對礦山生態修復工程認識存在誤區、新技術推廣較難等因素影響,我國礦山生態修復舊賬未還、新賬又欠,且失敗工程屢見不鮮;為推進我國礦山生態修復,需加強基礎理論研究,推動監管機制落地,在生產礦山推行邊開采邊修復等新技術。


      關鍵詞 礦山生態修復;問題;解決策略;加強監管;邊采邊復


      0 引言

      我國是礦產資源開發利用大國,《中國礦產資源報告2020》顯示,2019年我國采礦業一次能源、粗鋼、10種有色金屬、 黃金、水泥等產量和消費量繼續居世界首位[1]。礦產資源開采在為國家經濟發展提供堅實資源保障的同時,也給礦山及區域帶來空前嚴峻的生態環境問題。一方面,地表土地資源伴隨開采進行會受到擾動和損毀,如土地挖損、壓占、塌陷等;另一方面,大量廢氣、廢水、廢渣等有害物質的排放污染了礦區的空氣、水和土壤,進而導致區域生態環境質量下降。近年來,霍林河煤礦生態環境督查事件、祁連山系列生態環境破壞等類似事件不斷曝光,進一步凸顯了礦區生態環境問題的嚴重。

      以習近平同志為核心的黨中央高度重視生態文明建設,把其置于國家發展的全局戰略考量,“綠水青山就是金山銀山”的論斷已深入人心。而其中礦山生態修復難度大,是生態修復治理的重點和難點。祁連山礦區、青海木里礦區等生態破壞問題在受到廣泛關注的同時,更讓人們充分意識到人與自然是生命共同體,“要筑牢生態安全屏障”,礦山生態修復工作迫在眉睫。

      我國自20世紀就開始進行礦山生態修復,但受歷史欠賬多、法律法規不夠完善、條塊管理、技術研發力度不夠等因素的影響,礦山生態修復缺口仍然很大。根據遙感監測數據統計,2019年全國新增礦山恢復治理面積約480 km2。其中,在建和生產礦山新增恢復治理面積約192 km2,占40.05% ;廢棄礦山新增恢復治理面積約288 km2,占59.95%[1]。另據《2020年煤炭行業發展報告》,2020年土地復墾率在57%左右[2]。在廣泛關注歷史欠賬的礦山生態修復問題的同時,每年新增損毀土地達1萬km2以上。因此,有必要科學厘清礦山生態修復領域存在的主要問題,并尋求科學的解決之道。


      1 我國礦山生態修復面臨的主要問題

      目前,我國礦山生態修復領域面臨的問題很多,以下主要從4個方面進行分析。

      1.1 相關概念名詞稱謂問題

      “礦山生態修復”一詞是近幾年廣泛采用的,也是2018年成立自然資源部之后國家層面出臺文件中采用的名詞。我國礦山生態修復已經開展近半個世紀,早在20世紀80年代,我國就開始有組織地進行“采煤塌陷地綜合治理”(原煤炭工業部“六五”科技攻關項目(1983-1986年)),當時的國家土地管理局與國家環保局非常重視礦區的 “土地復墾”問題。

      在不同發展階段、不同行政管理部門、不同研究領域和行業,與礦山生態修復相關的概念名詞很多,如土地復墾、礦山地質環境恢復治理、采煤塌陷地治理、土地復墾與生態重建、土地復墾與生態修復、礦山修復等等。

      1.1.1 “土地復墾”不僅僅是恢復耕地

      “土地復墾”是我國最早在礦山生態修復領域確定的專用術語(1989年1月1日生效,見《土地復墾規定》)。之后該規定升級為《土地復墾條例》,該條例中明確規定:土地復墾是指對生產建設活動和自然災害損毀的土地,采取整治措施,使其達到可供利用狀態的活動。

      從土地復墾規定到土地復墾條例,并沒有要求把損毀的土地整治恢復成“耕地”,而是要求“因地制宜”地“達到可供利用的狀態”。由于在執行過程中遵循耕地優先原則,致使很多人誤認為土地復墾就是恢復耕地。因此現在有種“如果不是恢復耕地就不是土地復墾”的聲音,這是將土地復墾概念狹隘化了;還有種觀點認為土地復墾不注重植被恢復、不生態。這也是出現“土地復墾與生態重建”“土地復墾與生態修復”等詞語的原因。

      2009年3月出臺的《礦山地質環境保護規定》(以下簡稱“《規定》”),其適用于因礦產資源勘查開采等活動造成的礦區地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡,含水層破壞,地形地貌景觀破壞等的預防和治理恢復;同時考慮到實踐應用過程中礦山地質環境恢復治理可能會涉及“三廢”治理與土地復墾,為避免職能交叉問題,土地復墾不在《規定》適用范圍之內。這也是土地復墾被外界認為就是恢復耕地的主要原因之一,而礦區水土污染問題的治理一般稱為生態修復。

      1.1.2 “礦山生態修復”名詞的廣泛應用

      2018年國務院機構改革之后,原國土資源部調整為自然資源部,并成立了國土空間生態修復司,“礦山生態修復”一詞得到了廣泛應用。周連碧等定義礦山生態修復,是指將采礦破壞的生態環境因地制宜地恢復到所期望狀態的行動和過程[3],其研究對象應該是礦山采礦破壞的所有生態環境問題。2019年修訂的《礦山地質環境保護規定》,界定為因礦產資源勘查開采等活動造成礦區地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡、含水層破壞、地形地貌景觀破壞等的預防和治理恢復。開采礦產資源涉及土地復墾的,依照國家有關土地復墾的法律法規執行。目前礦山生態修復工程整合了土地復墾與礦山地質環境恢復治理,但在水土污染治理方面仍未明確。

      在國外,常用復墾(Reclamation)、重建(Rehabilitation)、復原(Restoration)表達土地復墾或生態修復[4],盡管3個詞語不同,但表達的內涵均是指對各種擾動損毀的土地和環境進行恢復治理,使之達到與擾動前的土地利用和生態環境相同或更優的狀態。

      因此,無論用“生態修復”“生態重建”還是“土地復墾”來稱謂,無論使用哪種具體技術或手段,無論最終恢復成礦山原有生態狀態還是重新設計建設,最終消除采礦損傷并合理發揮土地價值實現生態功能即可,即綠色發展才是硬道理。

      1.2 礦山生態修復監管領域存在的問題

      和礦山生態修復密切相關的法律法規有《土地復墾條例》《礦山地質環境保護規定》《土地復墾條例實施辦法》等,都對礦山環境的監測監管提出了相關要求。如《礦山地質環境保護規定》第二十三條:縣級以上自然資源主管部門應當建立本行政區域內的礦山地質環境監測工作體系,健全監測網絡,對礦山地質環境進行動態監測,指導、監督采礦權人開展礦山地質環境監測。采礦權人應當定期向礦山所在地的縣級自然資源主管部門報告礦山地質環境情況,如實提交監測資料??h級自然資源主管部門應當定期將匯總的礦山地質環境監測資料報上一級自然資源主管部門?!锻恋貜蛪l例實施辦法》第五條:縣級以上自然資源主管部門應當建立土地復墾信息管理系統,利用國土資源綜合監管平臺,對土地復墾情況進行動態監測,及時收集、匯總、分析和發布本行政區域內土地損毀、土地復墾等數據信息。

      但目前上述運行機制仍然沒有落地,導致我國礦山生態修復問題舊賬未還,新賬每年都在欠。從《中國礦產資源報告(2020)》、《2020年煤炭行業發展報告》也可以看出,舊有問題還有約40%沒有治理,但每年新增生態損毀土地的治理率才40%左右。因此,加強礦山生態修復監管勢在必行。

      1.3 礦山生態修復工程領域存在誤區

      礦山生態修復工程的大規模展開,使得良莠不齊的施工隊伍涌入礦山生態修復領域。相關工程施工隊伍對礦山生態修復的系統性、整體性、科學性認識不足,加之知識儲備不足、技術水平有限,部分人認為礦山生態修復工程就是挖挖墊墊的土方工程,如認為在裸露山石上面覆土、在塌陷坑里填土的事情很簡單,施工隨意,結果修復后又失敗的案例很多,經常發生“一年綠、二年黃、三年死光光”的現象。如果在充填或覆土過程中忽視了土壤重構,就會使得水-土-植被沒有形成良好的循環體,植被缺水、缺營養就活不了,1~2年后又重新裸露。在對排土場、采場等邊坡整形時,如果未科學運用仿自然地貌原理,未能與當地自然環境相融合,不僅養護成本較高,還會造成長期穩定性差的結果,從而產生較為嚴重的水土流失和景觀破碎現象[4]。比如酸性矸石山治理時滅火不準、防火措施不到位[5],復燃率高達50%。在露天煤礦排土場地貌重塑后融入自然方面的差別如圖1所示。因此,礦山生態修復工程需要科學的技術支撐。

      1 排土場仿自然地貌重塑結果對比

      1.4 新技術推廣應用存在困難

      我國礦山生態修復經過40多年的實踐與研究,廣大科研工作者研發了多種生態修復技術,但新技術的推廣應用比較受限。目前我國礦山生態修復多依賴于政府投資,尤其是舊賬問題,社會投資很少,因此資金有限。而有的新技術為了達到更好的修復效果,成本會有所提高。如土壤重構技術,粗放的一次性挖填和根據植被生長需求做“分層剝離、交錯回填”[6]相比,后者的投資略大,施工企業應用積極性不高。再如井工礦采煤沉陷地邊采邊復技術,由于是在地面未穩沉時施工,需要預留后續下沉標高,意味著工程驗收時地面不平整,達不到傳統的驗收要求;施工企業和地方政府不愿貿然使用該技術,對造成的土壤資源喪失很無奈。因此,促進新技術的推廣非常重要,需要礦山生態修復的管理者和施工者轉變思維,在投資、政策方面實現突破。


      2 我國礦山生態修復的應對之策

      2.1 礦山生態修復應遵從的原則

      礦山生態修復絕不僅僅只是復原受損地形、簡單綠化等。礦山生態修復是一項系統性工程,是集損傷調查、設計規劃和施工于一體的復雜工程。為達到修復受損生態的結果,要深刻認識修復目標的內涵,在規劃之初,就要明確修復后土地利用的用途、生態結構及所應實現的生態功能。因此,礦山生態修復的目標設定需要遵從如下6條原則:尊重自然,以人為本;因地制宜,符合區域總體規劃;安全高效、可持續利用;生態環境效益優先,關注經濟效益;恢復耕地、草地、林地優先;末端治理與源頭和過程控制相結合。

      2.2 加強礦山生態修復的基礎研究

      礦山生態修復40多年的實踐表明,修復理論遠遠落后于實踐,而在許多修復案例中又因缺乏科學修復而失敗,可見理論與實踐存在脫鉤現象。為了修復礦山開采導致的生態環境損傷,許多地方對損毀的土地和生態環境進行了自發修復和利用。對于人口稠密、經濟發展快的地區,礦山生態修復往往推動較快。但該領域的基礎理論和修復技術原理迄今仍需要進行深入研究,以支撐和促進該領域的發展。

      面對錯綜復雜的開采環境損傷問題,修復手段和技術亟待創新豐富和推廣,要從技術的科學性、差異性、先進性、經濟性著手,豐富科學修復的內涵,使修復效益與資金、政策投入相平衡。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,這也是生態修復的關鍵。水是生命之源,土是生命之基,植物是生命之根,因此,水、土、植物是生態修復的三大要素,圍繞這三大要素的修復技術就是共性核心技術,即地貌重塑、土壤重構和植被恢復。這三大關鍵技術的相互聯系如圖2所示。

      2 關鍵技術相互關系

      (1)地貌重塑是針對礦區的地形地貌特點,結合采礦設計、開采工藝及土地損毀方式,通過采取有序排棄、土地整形等措施,重新塑造一個與周邊景觀相互協調的新地貌,最大限度消除和緩解對植被恢復、土地生產力提高有影響的因素,總體來說,地貌重塑是礦區修復土地質量的基礎。

      (2)土壤重構是以礦區破壞土地的土壤恢復或重建為目的,采取適當的重構技術工藝,應用工程措施及物理、化學、生物、生態措施,重新構造一個適宜的土壤剖面,在較短的時間內恢復和提高重構土壤的生產力,并改善重構土壤的環境質量[6]。

      (3)植被恢復是在地貌重塑和土壤重構的基礎上,針對礦山不同土地損毀類型和程度,綜合氣候、海拔、坡度、坡向、地表物質組成和有效土層厚度等,針對不同損毀土地類型,進行先鋒植物與適生植物選擇及其他植被配置、栽植及管護,使修復的植物群落持續穩定。

      師法自然進行地貌重塑、土壤重構和植被恢復已經成為共識,但仿自然修復如何定義、如何實現還是亟待解決的難題和瓶頸問題。當前也有不少案例由于只模仿了原本生態環境的部分結構或者模仿不到位,導致重構地貌不合理、土壤生產力低、植被種群配置不當等而失敗。筆者認為,仿自然修復不能急于求成,生態修復是循序漸進的動態過程,應該參照礦區原本地貌特征,從流域連通性、景觀連接性、生態結構穩定性等多方面,系統科學地規劃修復方案。因此,地貌重塑、土壤重構和植被恢復三大關鍵技術的基礎理論應該深入研究,盡快取得仿自然修復理論與實踐的重大突破。

      2.3 完善監管機制并落地實施

      如前所述,《礦山地質環境保護規定》、《土地復墾條例實施辦法》等均對礦山生態修復的監測監管提出了要求,但由于涉及礦山企業、民眾、修復企業等多方利益[8],至今落地實施不到位。2021年自然資源部擬完成全國廢棄礦山損毀圖斑核查,核查后將制定生態修復規劃,并每年監測治理結果;同時,結合礦業權改革等擬加強生產礦山生態修復監督管理,將年報制度常態化。

      部分省市在嘗試建立礦山生態修復監管大數據平臺,以逐步落實監管機制。若機制正常運轉,生態修復的舊賬會逐年完成,新賬爭取不增或少增,而借助大數據平臺實現礦山生態修復的監測監管是切實可行的辦法。因此,在新一輪國土空間規劃、國土空間生態修復規劃中,要求自省至縣建立數據庫,將生態修復工作落到圖斑,其中包括礦山生態修復工作。如陜西省國土空間生態修復大數據平臺能實現陜西省礦山地質環境監測、治理恢復、土地復墾、開發式治理、國土空間綜合治理、山水林田湖草系統修復等綜合信息統一平臺、統一門戶和統一管理。同時,礦山生態修復年報制度的落地也至關重要,未來的重點是完善其上報、審批和驗收制度,明確責任和各環節的時間要求及制定相應的激勵與懲罰措施。

      2.4 加強生產礦山的監督管理,大力推行邊開采邊修復技術

      礦山生態修復舊賬是固定的,按照自然資源部的統一安排,擬在“十四五”期間完成,后續生產礦山的監督管理是關鍵。如果想讓生產礦山不欠新賬,推行邊開采邊修復的理念是關鍵。

      筆者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[8-9],美國國家礦山土地復墾研究中心中西部分中心原主任、南伊利諾伊大學 Y. P. Chugh 教授2017 年在論文《中國采煤沉陷邊采邊復技術》中也系統介紹了該成果,認為“在采煤沉陷區復墾中,邊采邊復技術是一種先進技術,該技術處于國際領先地位”,并 命 名 為 CMR-UM( Concurrent Mining and Reclamation for Underground Mining) 技術[10]。2020年在“再論煤礦區生態環境‘邊采邊復’”[11]一文中,筆者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,重新界定煤礦生態環境“邊采邊復”的概念為: 針對煤礦開采過程中導致的生態環境損傷問題,與采礦過程緊密結合,同步采取多種措施,使生態環境損傷減輕和同步治理,即邊開采邊修復,使其達到可供利用并與當地生態系統協調的狀態。煤礦區生態環境“邊采邊復”是基于“源頭和過程控制”的理念,而不是“末端治理”理念,其特點是在采礦過程中,同步(時)治理?!斑叢蛇厪汀备拍钪械摹皬汀奔劝M隘的“復墾(復耕)”,也包含“修復”的概念,其核心目的是為了及時恢復和治理損傷的生態環境,緩解礦產資源開發利用與環境保護之間的矛盾,確保礦業活動朝著可持續、循環與綠色的方向發展。有關研究表明[9],采用邊采邊復技術對采煤沉陷區進行治理,可多恢復土地10%~40%。未來,井工煤礦邊采邊復技術將在實踐中在復墾時機、復墾標高、復墾工藝方面尋求突破。在露天開采方面,強調必須實行采-排-復一體化工藝,盡早內排,到界治理,減少外排占地和采坑過大。黑岱溝露天煤礦的邊采邊復工程布局如圖3所示。

      3 黑岱溝露天礦邊采邊復工程布局

      圖片來源: https://www. zhihu. com/question/47635928/answer/107161604


      3 研究結論

      我國是礦產資源開發大國,礦山生態問題十分突出,在國家更加重視生態文明建設、踐行“綠水青山就是金山銀山”理念和實現“雙碳目標”的大背景下,礦山生態修復勢在必行。在分析我國礦山生態修復面臨的主要問題基礎上,得出以下研究結論。

      (1)由于發展階段、行政管理部門、研究領域和行業的不同,礦山生態修復的相關概念名詞多樣,但內涵具有趨同性,綠色發展是硬道理,重點在于內涵的認知和生態修復基礎理論的研究。

      (2)目前,礦山生態損毀與修復的監管有相應的條例、規定要求,但并沒有很好地落地實施,需要加強監管機制的完善和實施,重點推進年報制度常態化和相關資料的上報、審批和驗收制度。

      (3)部分管理者與施工者對礦山生態修復工程科學性認識不清,導致生態修復工程失敗,需要從科學修復的角度樹立正確的修復理念,圍繞土壤重構、地貌重塑和植被恢復三大核心技術進行科學施工。

      (4)新的生態修復技術由于存在思想認識、經濟成本和政策支持等方面問題,應用推廣有一定難度,致使我國礦山生態修復舊賬未還、新賬又欠。應重點完善和推廣邊開采邊修復技術及配套政策,推進我國礦山生態修復高質量發展。

      當前礦山生態修復正處在蓬勃發展階段,未來大有可為。

      參考文獻:

      [1] 中華人民共和國自然資源部. 《中國礦產資源報告2020》,北京:地質出版社,2020.10.

      [2] 中國煤炭工業協會. 2020年煤炭行業發展報告[R].北京,2021.

      [3] 周連碧,王瓊,代宏文 .礦山廢棄地生態修復研究與實踐[M].北京:中國環境科學出版社,2010.

      [4] 李恒,雷少剛,黃云鑫,等.基于自然邊坡模型的草原煤礦排土場坡形重塑[J].煤炭學報,2019,44(12) : 3830-3838.

      [5] 陳勝華,胡振琪,陳勝艷.煤矸石山防自燃隔離層的構建及其效果[J].農業工程學報,2014,30(2) : 235-243.

      [6] 胡振琪,多玲花,王曉彤.采煤沉陷地夾層式充填復墾原理與方法[J].煤炭學報,2018,43(1) : 198-206.

      [7] 賴小君,胡振琪,郭家新,等.基于演化博弈的煤礦區土地復墾監管策略分析[J].中國礦業,2021(2):57-66.

      [8] 胡振琪, 肖武. 礦山土地復墾的新理念與新技術——邊采邊復[J]. 煤炭科學技術, 2013, 41(9): 178-181.

      [9] 胡振琪,肖武,王培俊,等.試論井工煤礦邊開采邊復墾技術[J]. 煤炭學報,2013,38(2) : 301-307.

      [10] Y.P.Chugh.Concurrent mining and reclamation for underground coal mining subsidence impacts in China[J].International Journal of Coal Science & Technology,2018,5(1) : 18-35.

      [11] 胡振琪, 肖武, 趙艷玲. 再論煤礦區生態環境“邊采邊復”[J].煤炭學報, 2020, 45(1): 351-359.

              文章發表于:中國煤炭