中外专家一起查看天津地热勘探井岩芯 。 关晓琳 摄

9月20日~21日，自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、吉林大学、中国地质大学（武汉）主办的地热国际研讨会在“中国温泉之都”天津召开。来自中国、美国、法国、新西兰等国家的200多位地热专家，分享了地热资源勘查开发利用的典型案例和最新科研成果，共同探讨了地热开发利用现状与趋势，为正在崛起的地热产业注入新活力。

多样化、高效梯级利用：世界地热能开发利用水平逐年提高

地热能是蕴藏在地球内部的热能，通常分为浅层地热能、水热型地热能、干热岩型地热能。国际能源署（IEA）、中国科学院和中国工程院等机构的研究报告显示，世界地热能基础资源总量为1.25×1027焦耳（折合4.27×108亿吨标准煤）。其中，埋深在5000米以浅的地热能基础资源量为1.45×1026焦耳（折合4.95×107亿吨标准煤）。地热能以其清洁、高效、可再生的优势，在未来清洁能源发展中占有重要地位，有望成为能源结构转型的新方向。目前，全球有效开发利用地热资源的国家已达80多个。地热能开发利用方式呈现多样化、高效梯级利用的特点——直接利用（供暖、康养、旅游、种养殖等）和发电。

在直接利用方面，截至2015年底，世界开发利用浅层地热能的地源热泵总装机容量约为5万兆瓦，占世界地热能直接利用总装机容量的71%左右；水热型地热能供暖装机容量为7556兆瓦，占世界地热能直接利用总装机容量的10.7%。

地热能发电是地热能利用的重要方式。2015年，世界水热型地热能发电装机容量为1.26万兆瓦。冰岛地热发电量占到全国总发电总量的30%，而且全国90%的房屋采用地热供暖。美国地热发电装机容量已达3500多兆瓦，正在实施的地热能前沿瞭望台工作计划到2050年将实现为1亿家庭提供绿色用电。

目前，干热岩型地热能的开发利用正处于试验研究阶段，它是未来地热能发展的重要领域。美国、法国等国家经过近40年的探索，在干热岩勘查评价、热储改造和发电试验等方面取得了重要进展，积累了一定经验。相比而言我国起步较晚，2012年，科技部设立国家高新技术研究发展计划( 863计划），开启了中国干热岩的专项研究；中国地质调查局和青海省地勘局在青海共和盆地组织开展了干热岩调查评价。

中低温地热供暖为主、发电为辅：中国地热能产业体系已现雏形

在政策引导和市场需求推动下，中国地热资源利用已经形成了以中低温地热供暖等为主、发电为辅的格局。尤其是在水热型地热能利用方面，以年均10%的速度增长，已连续多年位居世界首位。截至2017年底，水热型地热资源供暖建筑面积超过1.5亿平方米，浅层地热能实现供暖（制冷）建筑面积超过5亿平方米。

中国地质调查局水文地质环境地质部副主任吴爱民系统阐释了中国地调局联合国家能源局、中国科学院和国务院发展研究中心等机构发布的《中国地热能发展报告（2018）》白皮书。他介绍说， “十二五”期间，中国地质调查局组织全国60多个单位3000多名技术人员，完成了全国地热资源调查，对浅层地热能、水热型地热能和干热岩型地热能资源分别进行评价。结果显示，我国大陆336个主要城市浅层地热能年可采资源量折合7亿吨标准煤，可实现供暖（制冷）建筑面积320亿平方米；水热型地热能年可采资源量折合18.65亿吨标准煤；初步估算中国大陆埋深3~10千米干热岩型地热能基础资源量折合856万亿吨标准煤,其中埋深在5500米以浅的基础资源量折合106万亿吨标准煤。鉴于干热岩型地热能勘查开发难度和技术发展趋势，埋深在5500米以浅的干热岩型地热能将是未来15~30年中国地热能勘查开发研究的重点领域。

在上世纪70年代我国著名地质学家李四光倡议开展“地热会战”的京津冀区域，正凭借地热资源禀赋和开发基础，成为中国最大的地热城市群。截至2015年底，京津冀年利用浅层地热能建筑物供暖制冷面积为8500万平方米，约占全国的20%。天津市是中国中低温地热资源利用最好的城市之一，现有地热开采井466眼，地热供暖面积3500万平方米，占全市集中供暖面积的8％，主要用于供暖、生活用水和特殊用途等。河北省雄县供暖建筑面积达460万平方米，满足县城95%以上的冬季供暖需求，创建了中国首个供暖“无烟城”，形成了水热型地热能规模化开发利用“雄县模式”。

尽管我国地热能产业体系初步形成，但我国地热能发展也存在不充分、不协调的深层次问题，亟待解决。

一是对地热能资源勘查评价和科学研究不充分。我国进行过两次全国性地热能资源评价，仅对少数地热田进行了系统勘查，研究基础薄弱，分省、分盆地资源评价结果精度较低，与发达国家相比存在明显差距。二是对地热能产业发展初期扶持的政策不充分。目前，中央和地方政府出台了一些财政和价格鼓励政策，对加快浅层地热能开发利用及促进北方地区清洁供暖具有积极的引导作用，但政策不完善，执行不到位、不充分。三是地热能产业发展不协调问题依然突出。四是地热能资源管理制度不协调，缺乏具体可落地的管理手段和措施。

增强型地热系统：国际干热岩勘探开发的前沿成果令人耳目一新

增强型地热系统（EGS），即通过水力压裂等储层改造手段从低渗透率、低孔隙度的高温岩体中提取热量的工程，是从地球深部抽取地热能量的一个复杂过程。从1973年美国芬顿山EGS项目至今，已有8个国家形成了31项EGS示范工程，累计发电装机容量约为12.2兆瓦。

深部地热探测与干热岩资源开发正成为全球地热资源开发的热点和制高点，也成为这次研讨会广泛热议的话题。

本次地热国际研讨会吸引了美国地质调查局地质矿产能源与地球物理科学中心主任科林·威廉姆斯、美国地热能前沿瞭望台（FORGE）计划干热岩项目首席科学家约瑟夫·摩尔、法国苏尔茨干热岩商业化发电项目首席科学家阿尔伯特·金特尔等国际知名专家，他们结合干热岩勘探开发工程案例，介绍了地热（干热岩）EGS场地勘查选址、钻完井、高温测井、压裂造储、大地热流数据收集、地热田三维建模、注采开发诱发微震等技术问题以及研究新成果和新认识。

中国地质调查局水文地质环境地质调查中心张森琦分享的干热岩勘查成果令人振奋。2013年以来，中国地质调查局与青海省联合推进青海重点地区干热岩型地热能勘查，在共和盆地圈定出14处隐伏干热岩体，在盆地外围圈定出4处干热岩体，总面积3092平方公里。在其中一处干热岩体——恰卜恰干热岩体实施的勘探孔，3705米孔底深处的温度达到236℃。

与会各国专家表示，干热岩勘查与开发需要攻克许多难题，以美国地热能前沿瞭望台“FORGE”计划为例，主要有：高温结晶岩中的水平井钻进技术、低成本钻进技术、硬岩钻探新型完井方法和裂隙网络压裂技术、利用原生裂隙的应力场调整方法、诱发地震的预测和管控、热—力学—化学模型、微震事件与有效储层改造的平衡等。

在高温钻井方面，国外已形成了可满足260℃的完整的高温钻完井技术体系；美国等国家在探索试验激光钻井、热熔钻井、脉冲放电钻井等技术，其中任何一种技术开发成功，都将引起干热岩钻井的革命性变化，明显降低钻井成本。

在高温固井和高温测井方面，国外形成了适用温度高达350℃的固井核心技术，而且主要掌握在斯伦贝谢等几大国际油服公司手中。据悉，相关仪器设备如高温测井仪器售价高昂，外国公司不对外销售仪器，仅提供技术服务，而且服务价格很高。

在地热监测方面，实验性项目主要集中在地热井流体监测、热储改造诱发微地震监测、地热开采环境影响监测等方面。法国公司在莱茵地堑地区实施的苏尔茨增强型地热系统采用光纤传感技术进行了持续多年的温度监测，取得许多新认识。

政策激励科技创新：典型国家地热发展的有益经验值得借鉴

会议报告显示，世界主要资源国促进地热能产业可持续发展的许多激励政策和具体做法，对我国推进地热能产业加快发展具有重要的借鉴意义。

一是立法先行，理顺地热能管理体制机制。为了支持地热能产业发展，发达国家普遍通过立法来确立地热能法律属性，明确管理权责主体，理顺政府管理体制机制。

二是政策激励，推进地热能规模化开发利用。发达国家地热能产业发展具有鲜明的政府引导与政策引领特征。美国、德国等国家均出台了包括税收抵免在内的多项税收优惠政策，对地热能开发利用项目给予一定比例的财政补贴。

三是科技创新，推动地热能高效勘探开发利用。世界地热能发展典型国家均重视科技创新，通过加大科研经费投入、设立重大科技研发计划、组织联合研发团队等方式，持续推动地热能勘探开发利用颠覆性技术攻关，助力地热能产业提质增效。

四是国际合作，助力发展中国家地热能较快发展。发展中国家也高度重视地热能产业发展，通过吸引国外资金和先进技术开发利用本国地热能。

产学研用协同攻关：打造中国地热能全产业链

我国地热能资源雄厚，市场空间广阔，发展趋势良好，是极具发展潜力的朝阳产业。如何用好地热能这一“充电宝”，构建地热能全产业链，为我国高质量绿色发展和生态文明建设高质量发展注入“能量”，是行业内外一直关注且迫切需要解决的问题。专家们在演讲中纷纷对此提出建议。

中国科学院院士汪集旸在报告中抛出了“地球充电/热宝”新概念，引起与会者极大兴趣。他认为，可以将弃风弃光所产生的能量，以及分散在城市中的发电厂、污水处理厂余热等各种“废热”能量集中起来储存于地下并按需求取出加以利用。这种地热与其他可再生能源互补综合利用、实现较高能源使用效率的“地热+”模式，为我国北方地区可再生能源综合利用提供了新思路。

吉林大学许天福教授特别对我国干热岩地热产业发展提出建议。他说，干热岩资源潜力大，研发周期长，政府要加大投入，以高校与科研院所为依托，与企业紧密合作，实现“产学研用”联合攻关。在我国西部青海、西藏地区，加强高温花岗岩型干热岩EGS工程示范基地建设，使我国在该技术领域尽快达到国际同等水平。在我国东部华北平原、松辽盆地等地区，推进沉积盆地型干热岩示范基地建设。依托EGS示范基地，实现干热岩开发利用关键技术的集成及验证，研发单井封闭性干热岩高效换热开发技术等。

自然资源部中国地质调查局副局长王昆在讲话中提出的三项重点工作可谓及时回应了人们的关切。他表示，中国地调局将重点对目前还不具备商业开发条件、技术尚不成熟的深部地热能和干热岩组织科技攻关，近期重点开展3个方面工作：

一是加快推进深部地热资源勘查。中国地调局将深部地热勘查开发摆在与天然气水合物勘查开发同等重要的战略位置，加大资金投入和工作力度，部署开展全国深部地热资源勘查。根据北方地区冬季清洁供暖的需要，优先启动北方主要城市深部热储探测，推进地热资源高效开发利用。

二是实施干热岩资源勘查与试验性开发科技攻坚战。以青海共和盆地为试验区，联合地方政府、企业和科研院所，多方协作，研究热源机制，突破干热岩探测、高温硬岩钻探、储层建造、发电等关键技术，力争实现试验性发电，建成中国首个干热岩勘查开发示范工程和研究基地，为中国干热岩商业化、产业化开发积累经验。

三是搭建地热勘查开发科技创新平台，深化国际合作交流。组织实施地球深部探测计划，打造雄安新区和青海共和地热资源勘查开发国际交流合作平台，建立地热勘查开发国家级重点实验室，联合发起国际地热大科学计划。

中国地热勘探开发利用的第二个春天已经到来。

9月24日，中秋节，石油城大庆市已经处于深秋时节，最低气温已经下降到7℃左右，由于西北风的缘故，体感温度还要更冷一些。早上六点半，吃过早饭之后，甄甄像往常一样，来到了松页油2HF井井场，开始了一天的工作。她先参加了每日生产例会，了解钻探工程实施的具体进度和情况，记录好各项原始数据，在综合分析录井资料之后，绘制了试油选层综合柱状图。下午回到驻地后，继续编写松页油2HF井地层含油气性测试选层地质方案论证报告。晚餐时候，页岩油项目组成员一起庆祝了中秋节，“举头望明月，低头思故乡”是他们的真实写照，“但愿人长久，千里共婵娟”是他们的美好祝愿。吃过晚饭，在月光的陪伴下，甄甄继续制作选层设计PPT，一直忙碌到深夜。

甄甄是自然资源部中国地质调查局沈阳地质调查中心“两重”工作—“松辽盆地页岩油调查项目”的一名普通技术人员，她只是沈阳地调中心广大青年地质工作者的一个缩影，像她一样“两节”期间坚守野外的青年人比比皆是。

甄甄所在的能源地质研究室“松辽盆地页岩油调查项目”，除了项目负责人杨建国之外，都是40岁以下的年轻人，平均年龄不足35岁。“两节”期间，他们大多数人都一直坚守在野外现场。肖飞作为一名年轻人，国庆假期一天也没有休息，因为这段时间正是松页油2HF井施工的关键时刻，他忙着井场交接和地层含油气性测试微地震监测准备工作现场跟踪，所做的一切工作都是为压裂实验做最后的准备。能源室的其他年轻人也像他们一样坚守在松辽盆地的各个地方。

基础地质研究室2018年度承担了4项1:5万区域地质调查项目和几项综合研究项目，几乎全部项目人员都是40岁以下的年轻人，4个区调项目今年全部进行了野外验收，两“两节”期间，他们中的多数人也一直坚守在野外进行着野外验收后的补课工作。

矿产地质研究室与基础地质室类似，绝大多数承担野外项目的人员也是40岁以下的年轻人，中秋节期间，几个项目都在进行野外验收，项目成员和领导专家们一起度过了一个有意义的节日。

东北亚地质研究室除了承担国内的黑土地调查项目之外，还承担了涉外项目，分别在马达加斯加、俄罗斯和蒙古开展工作，中秋节有部分人还坚守在异国他乡，他们也几乎是清一色的年轻人。

水文地质和环境地质研究室，“两节”期间，多个项目组也是一直坚守在野外，从三江平原、松嫩平原再到渤海湾，都有他们的身影。

勘查技术研究室的年轻人由于工作特点，分布在各个研究室的项目中，从大兴安岭深处到漫长的海岸带都留下了他们的足迹。

在所有青年地质工作者中，还有一个更为特殊的群体，那就是女地质工作者，她们需要面对比男性地质工作者更多的困难，不但是身体上的，更是心理上的。在中国传统观念里，女人需要相夫教子，可是从成为一名地质工作者开始，这些已经远离她们，这让她们遭受了更多的不解甚至埋怨，背后的心酸只有她们自己最能体会。除了文章开头说的甄甄，沈阳地调中心还有许多长期奋战在野外一线的女地质工作者，其中，戴慧敏是她们中的典型。

戴慧敏是沈阳地调中心唯一的女项目负责人，遇到的困难和挑战更多。在室内，她积极组织协调各类技术人员，推进项目实施，并承担着大量具体工作任务。在野外，她克服艰苦的工作环境和生理困难，翻越高山深谷，趟过草甸湿地，处处起到先锋模范作用。她说：“作为一名共产党员，就应该体现‘一块砖’的精神，为东北地区土地资源摸清家底及生态保护做出自己的贡献”。通过自己不懈的努力，她获得了事业上的成功，中国地质调查局优秀共产党员、杰出青年，辽宁省直机关优秀共产党员、优秀青年、“三八红旗手”，沈阳地调中心优秀职工、优秀共产党员……。可是各种荣光的背后是她对事业的巨大付出和对家人的重重愧疚，她是一个合格的项目负责人，却不是一个合格的爱人、母亲和女儿。不能为家人操持家务，不能为病床上的母亲尽孝，不能时刻陪伴女儿成长，女儿总是习惯地问她：“你工作怎么那么忙呢？”。这个时候她的心里是酸楚的，可作为一名党员，她为了顾全大局，为了集体利益，牺牲了个人利益，践行了自己的誓言，“做国家建设、单位发展的一块砖”。

除了甄甄、戴慧敏之外，还有中秋节依然奋战在蒙古国的柴璐、常年奋战在基础地质调查一线的庞雪娇、坚守在水文地质一线的于慧明、科室女同事一个个离开却选择坚守矿产地质一线的韩仁萍、默默付出任劳任怨的石蕾、张帆、黄欣、陈聪……。她们巾帼不让须眉，扎根野外一线，在平凡的岗位上做出了不平凡的业绩。

到今年，甄甄已经工作满五年了，这五年里她主要忙于野外工作，个人问题一直还没有解决，大家都替她着急，可野外的风吹日晒不但增强了她的体质，更塑造了她坚强的性格。“可能缘分还未到吧，我有大山为伴”，她淡淡地说。确实，很多的青年地质工作者都深有体会，选择了地质就选择了孤独，选择了地质就选择了负重前行。地质工作者需要更多的社会关注，从人文关怀到制度建设，各方面都应该加强对野外地质工作者特别是青年地质工作者的关心和关爱。沈阳地调中心近年来通过改善职工野外生活和工作条件、配备降温和取暖设备、领导下基层面对面谈心、发放过节福利等方式，不断提高野外一线职工的获得感和幸福感。

截止2017年底，沈阳地调中心共有40岁以下青年职工162人，占在职职工总数的62%，这其中大部分是野外一线技术人员，共114人，约占单位青年职工总数的70%。这些年轻的地质工作者，年复一年、日复一日地坚守在艰苦的野外工作环境下，没有周末和节假日，他们远离城市、远离家人，跋山涉水，风餐露宿。当别家老人生病期间儿女守护在病床前时，当别人全家围坐在餐桌旁其乐融融的进餐时，当别人节假日带着孩子轻松愉快的畅玩时，他们却奋战在野外一线，心甘情愿工作，默默无闻付出，这就是他们的真实写照。

他们是沈阳地调中心年轻的一代，是东北地质调查事业的接班人。面对千山万壑，他们勇于攀登，面对艰难困苦，他们迎难而上，他们用实际行动践行了新时代地质工作者核心价值观，用激情和汗水谱下了青春赞歌。青春，是人生中最美的那一部分，是世界上任何一种语言中最动人的词汇之一。青年，是国家的未来和民族的希望，是社会上最富有朝气、最富有创造性、最富有生命力的群体。他们“一定能够担当起党和人民赋予的历史重任，在激扬青春、开拓人生、奉献社会的进程中书写无愧于时代的壮丽篇章！”

献身地质，青春无悔！

7月6日，陈明团队在湖南湘潭进行镉铅锌铜汞污染场地修复前调查

2014年，在福建德化做Hg污染土壤修复的盆栽实验

2015年，与同事和研究生在湖南湘潭做重金属污染土壤电动修复技术试验

6月27日，十二届全国人大常委会第二十八次会议分组审议了《中华人民共和国土壤污染防治法（草案）》。作为我国国家层面制定的第一部土壤污染防治领域的单行法，草案对农用地和建设用地土壤污染的风险管控和修复分别作出规定。面对国家针对土壤污染的高度关注，国土资源部长期从事污染土壤修复的专家怎么看？日前，记者走访了中国地质科学院矿产资源研究所陈明研究员。

《土壤污染防治法》呼之欲出，土壤修复产业再迎利好

经过雨水连日的洗涤，北京恢复了阳光灿烂的夏季“日常”。看上去，陈明的心情也很晴朗，他说，比起手中多个土壤修复项目进展顺利，更让他高兴的是国家对土壤污染高度关注的“大气候”。

他告诉记者，自己曾多次参加土壤污染防治法立法讨论会。《土壤污染防治法》反映了预防为主、保护优先、分类管理、风险管控、污染担责、公众参与等土壤污染防治的原则，它的及时出台，对防治土壤污染将有巨大的推动作用。草案明确国家每10年组织一次土壤环境状况普查，并实行土壤污染状况监测制度。同时，建立土壤污染防治基金制度，设立中央和省级土壤污染防治基金，鼓励企业以市场运作方式参与土壤污染防治。“就土壤污染修复市场而言，这无疑是继‘土十条’之后，在本行业最振奋人心的国家政策。”

被公众称为“土十条”的《土壤污染防治行动计划》要求，到2020年，初步遏制土壤污染加重趋势，保持土壤环境质量总体稳定，农用地和建设用地土壤安全得到基本保障，土壤环境风险得到基本管控；受污染耕地和污染地块安全利用率均达到90%或以上。到2030年，土壤质量要稳中向好，农用地和建设用地土壤安全有效保障，土壤环境风险得到全面管控；受污染耕地和污染地块安全利用率均达到95%以上。到本世纪2050年左右，土壤环境质量全面改善，生态系统实现良性循环。

“目标明确，难度很大，完善立法显然是关键的一步。”陈明说，我国的土壤污染整体上分成耕地污染、场地污染和矿山污染3大类，实际工作中还会涉及到固废、淤泥和河湖底泥等。对农用地而言，可按污染程度和相关标准划为3个类别：未污染和轻微污染的划为优先保护类，轻度和中度污染的划为安全利用类，重度污染的划为严格管控类。

《土壤污染防治法（草案）》细化了农用地分类管理制度，规定“安全利用类”耕地集中区应定期开展耕地土壤和农产品协同监测；对于“严格管控类”农用地，将依法划定特定农产品禁止生产区；对于建设用地，将建立土壤污染风险管控和修复名录制度，列入名录的污染地块，不得批准其作为住宅、公共管理与公共服务等用地。同时，草案还禁止在居民区和学校、医院、疗养院、养老院等单位周边新建或者扩建可能造成土地污染的建设项目。

“农用地严格管控、分类利用，污染地块不得作为住宅用地，这些都大大激发了土壤修复市场的活力。土壤修复产业即将迎来一个新的快速发展期。”他告诉记者，我国约有4200万亩轻度污染和2800万亩中度污染耕地，属于安全利用类。纵观国内外耕地修复，真正见效快而且一次修复效果能够持续数年的耕地修复技术其最低成本也在3~5万元/亩，而且视土壤类型和污染物种类而差异巨大。因此，仅安全利用类耕地修复一项，预计市场空间至少有2.1万亿元人民币。“此外，还有约2000万亩属于重度污染的严格管控类耕地，同样需要不同形式的处理和修复，相关市场空间应该大于前者。”

陈明说，按照最保守的估计，我国至少有污染场地50万个，修复成本为1000万元至数十亿元每个不等，估计平均修复成本约为5000万元，市场空间约为25万亿元。另外，我国有不同规模的污染矿山约6万座，绝大部分存在生态破坏和重金属污染问题，面积一般在数平方公里。由于其修复难度更甚于耕地和污染场地，如果都要进行修复的话，修复成本将是天文数字。

土壤污染积重难返，形成缓变型地球化学灾害

以往数十年的粗犷式经济发展，大量的污染物快速进入水土系统，使某些地方的土壤成为最肮脏、形成机理最复杂、修复难度最大的环境介质。

陈明告诉记者，人类自青铜时代就向自然界投放各种化学物质。尤其是工业革命以来，人类在采掘自然资源、进行物质生产、创造物质文明的同时，也大量向自然界排放各种废弃物和有毒有害物质；现代化的农业使大量的农药、化肥残留在土壤中。

尽管土壤系统也具有一定的环境容量和自净功能，即土壤可以容纳少量的重金属或有机污染物，把它们转化成活性较差的形态，如果缓慢加入可能不至于造成严重的生态危害，但环境容量是有限的，自净能力也是有限的，也需要时间去“消化”。如果外部的污染物长期不断地加入进土壤系统，或者加入的速度太快，就会使有害物质的累积量超越了土壤承受能力限度，则土壤的理化性质就会发生剧烈变化，甚至此前积累的、相对稳定形态的污染物会重新被活化、二次释放而容易被各种植物吸收，并进一步导致对生态系统乃至人体健康带来严重的和不可逆转的灾害性后果。这种情况在1978年被欧洲科学家定义为“化学定时炸弹”。

中国科学院院士谢学锦先生首先将“化学定时炸弹”的概念引入中国，引燃了国内土壤和沉积物中污染物的非线性积累与释放的研究热潮。从2001年开始，在谢学锦等的建议下，国内将“化学定时炸弹”的研究转向更具科学内涵的“缓变型地球化学灾害”研究。

2002年，陈明作为项目或课题负责人承担了国土资源部“十五”规划项目和国家“973”课题，开始研究缓变型地球化学灾害爆发过程和机理，认为重金属的缓变型地球化学灾害主要体现在污染物的不同存在形态之间的相互转化上，并定义了其中了两个重要概念——“污染物可释放总量”和“活动形态的总浓度”。也就是说，土壤中绝大多数污染物都存在不同的形态，有的形态可以溶于水，直接被动物、植物吸收，有的则在常温常压下是稳定的，不溶于水，也不会直接被动物植物吸收。例如：土壤中的铬可以以铬尖晶石形式存在，在常温常压下极为稳定，即使是在现代冶炼条件下也不容易释放出来。“因此土壤修复重点考虑的不是污染物的总量，而是如何遏制或消除土壤中‘可释放’的活动形态的污染物。”

2004年，陈明在执行科技部重点国际合作项目“大型城市水土环境污染机理与综合修复技术研究”中，研究了硫化钠/硫代硫酸钠作为稳定化剂的可能性及其缺陷，并基于缓变型地球化学灾害理论提出了用炭石灰进行重金属污染土壤修复的思路，取得了较好的修复效果。

2012年，陈明又承担了“海西经济区缓变型地球化学灾害研究”课题，带领团队探索了汞元素缓变型地球化学灾害链的组成与阻断途径，将天然矿物与纳米材料结合起来，研发了一种新型汞稳定化剂，可使汞元素超标土壤中的活动态汞下降65%以上，敏感作物空心菜中汞含量下降75~90%。

“如今，国土资源部已形成一系列具有地学特色的理论研究成果和土壤修复技术。其中，理论研究成果主要体现在缓变型地球化学灾害和地球化学工程学两方面，在技术上则研发了以地球化学工程技术为核心的若干种土壤修复剂及重金属污染土壤的电动修复技术。”陈明介绍说。

地球化学服务农业，揭秘农作物与土壤的关系

国内最早的区域性土壤地球化学质量调查工作试点是上世纪80年代中期，由浙江省区域地质调查大队实施。1988年，刚从长春地院毕业后被分配到浙江物探队刚刚一年的陈明又承担了“浙江省厚层覆盖区地球化学扫面设计”。在工作中，陈明了解到土壤地球化学质量与农产品的产量和质量密切相关，一个有趣的现象深深吸引了当事仅有22岁的他：浙江黄岩地区有些地方的蜜桔外表鲜亮，而某些地方的蜜桔则外皮变皱、口感发酸？

调查发现，优良的柑桔主要产于海拔200米以下的侏罗纪火山岩残积层发育区和滨海平原区，由于这类地区土层厚、通透性好、土壤养分丰富；而有些地方柑橘产量、品质下降，是因为土壤某些元素养分因长期种植流失严重。陈明记得很清楚，在一块柑橘种植区发现了一个奇怪的现象，在大部分柑橘树失绿、果实变差的同时，却有个别树未受影响，而这些树都被农民钉上了铁钉挂东西。这与土壤化学调查结论不谋而合：这里的土壤中缺铁，而铁钉生锈后恰恰增加了植物对铁元素的吸收。据说后来农民得知这个结论后，就在其他树根上也钉上了铁钉子，蜜桔就又恢复了之前的圆滚滚，味道也变得更甜了。

陈明告诉记者，其实古人很早就对“农作物种类品质与土壤密切相关”有所认识。距今2500年前的《晏子春秋》中曾记载了这样一段：“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同。所以然者何？水土异也。”而现代科学尤其是地质科学完全可以从地球化学的角度，更为详细地解答农业地质背景与农作物的关系。

1989年，陈明回到长春地院读研究生。1990年，他代表长春地院参加了由原地矿部国家地质试验测试中心承担、李家熙负责的国家“八五”攻关项目——《区域地球化学在农业和生命科学上的应用研究》，通过生命元素在岩石、水、土、食物直至人体迁移循环过程中不同介质内的含量及其分布特征，将岩石圈一生物圈一水圈系列中的主要环节有机地连结起来，总结和概括出区域性环境地球化学背景，研究影响生态环境的主要因素和相关因素，揭示生态环境现实状况，对地球化学环境作出客观评价，建立合理的区划，以达到治理环境、促进工农业生产和提高人们健康水平的目的。“正是这个项目，改变了我的人生轨迹。”陈明说。后来，陈明还参与了针对吉林人参、河北水蜜桃等特色农产品的区域土壤地球化学背景研究，与同事们共同揭示了地域土壤组成的“化学秘密”，为当地农作物种植区划分、品质提升提出了一些建议，可惜的是，这些地质科研项目的成果并没有得到推广和应用。

修复重金属土壤，国土资源行业要重拳出击

国内外对土壤重金属污染的治理主要从两方面入手：一是活化手段，即增加重金属的溶解性和迁移性，通过土壤淋洗和植物萃取等手段把土壤固相中的重金属快速转移出土壤。二是钝化手段，即改变重金属在土壤中的存在形态，通过降低重金属的生物有效性，从而降低农作物对重金属的吸收量，降低污染风险。从农业生产的角度看，钝化手段比较符合现阶段我国农业的发展水平，经济可靠且易于农民掌握，有利于大面积推广。

“地球化学工程学原理是应用地球化学知识，通过人工制造的某些地球化学作用或利用地球化学原理制造的产品实现环境污染治理与管理的途径、方法和技术。”陈明告诉记者，在这一思路下，地质科学工作者提出了稳定化、净化和适宜化3种土壤修复思路。稳定化就是把不稳定的有害组分固定住，使其失去生物有效性；净化就是把高含量的有害组分去除掉或充分降低；适宜化就是在某些情况下把一些有益元素加入到特定的系统中去。

陈明告诉记者，与传统物理、化学和生物技术相比，采用地球化学工程技术治理重金属污染，具有廉价、高效、管理简单、无二次污染的特点。其中，利用黏土矿物或通过改性来生产地球化学处理剂，原料来源广泛、价格低廉，不会对环境造成二次污染，非常适用于重金属污染土壤的修复工程。

据他介绍，近些年，国土资源部利用地球化学工程技术，在重金属污染土壤修复等方面积累了大量技术经验，形成了多个示范性工程。如：国家地质实验测试中心在安徽铜陵尾矿坝的重金属污染土壤修复示范区，选用若干种黏土矿物，结合一定的环境条件控制技术，使重金属元素超标土壤中种植的蔬菜的重金属元素含量达到《食品中污染物限量标准》。该研究成果已经成功用于德兴铅锌矿冶炼厂重金属污染山体的修复，使寸草不生的酸化和多金属污染土壤恢复种植功能，山体复绿。再比如：将含磷矿物用于土壤重金属污染原位修复，使重金属元素有效态转化为稳定的形态，降低其有效性和生物可利用性；采用地球化学工程—生物土壤修复技术，有效降低重金属高污染区人体暴露的风险。

近几年，陈明带领的资源所土壤修复科研团队利用不同天然矿物材料对重金属的专属吸附性，研发3种高效土壤重金属稳定化剂专利技术，可将重金属禁锢在土壤微粒中，不易被氧化、分解和重溶，从而使得修复效果具有长期稳定性。测试表明，新型修复剂可降低65%以上的土壤活动态重金属，并降低70%~95%的农产品中的重金属。

针对大城市高地价区的场地污染修复，陈明团队还研究了一种重金属提取技术——具有地学特色的“原地异位”的EK-SS电动修复技术。该技术用电动力模拟多期次脉动热液成矿作用过程，利用重金属捕获器可以将高浓度重污染土壤、重金属污染固体废弃物甚至矿石在48~72小时内将土壤中重金属去除60%~90%。

“任何一种土壤修复技术都不是万能的，因为我国各地土壤特性不同、气候条件各异，污染物种类、浓度以及活动态、非活动态都不一样，而且土地的用途各不相同，如城市的场地修复可以下猛药，耕地修复就必须高标准严要求，以保证土壤的微生物种群、营养物质、分层结构都不破坏，而矿山修复更为复杂。所以，我认为在实际进行土壤修复时，必须做到因土而异、订制施治，这样才能像老中医一样，做到一人一方，才能做到药到病除。特别是耕地修复，由于土壤类型、自然地理条件、污染物种类及其组合、污染物含量范围等因素错综复杂的交叉，实际上不存在‘一药治百病’的‘仙方’。”陈明强调。

值得关注的是，目前的《土壤污染防治法》主要关注了场地污染和耕地污染，而对矿山这个重金属污染的源头的关注比较少。陈明认为，过去由于中国地质科学院定位于社会公益型研究基础，主要从事基础性、公益性研究工作，很在在应用性的土壤修复技术研究方面获得国家和部门项目资助，这是非常可惜的。在当前“万众创新”的大形势下，这样的局面有望被打破，国土资源部门数十年积累的地质、地球化学基础研究成果有望在土壤修复领域发扬光大。对于矿山环境修复，国土资源部门的科技工作者应有“舍我其谁”的担当。

记者离开时，陈明表达了自己的一个愿望：“当前党中央、国务院高度重视土壤环境保护工作。作为具有深厚基础、长期经验和技术优势的国土资源部门，理应加大对相关理论研究和技术研发的支持，针对国家对矿山土壤环境修复的迫切需求，快速形成实用性强的土壤修复创新成果，为国家解决土壤污染难题和生态文明建设作出应有的贡献。”