金沙江白格滑坡——堰塞湖全景

编者按 自然资源部部长陆昊曾在自然资源部地灾监测预警科技创新研讨会上指出，经过多年技术攻关和群防群测工作积累，我们在地质灾害风险调查和隐患排查方面取得了明显成效，下一步要综合运用合成孔径雷达测量、高分辨率卫星遥感、无人机遥感、机载激光雷达测量等多种新技术手段，进一步提高全国地质灾害调查评价精度……最大限度保障人民群众生命财产安全。可见，科技创新在地灾监测预警中的作用至关重要，本期结合我国部分地区地灾防治工作经验，对当前我国地灾防治领域新技术新方法进行报道。

科技创新，提升地灾防治能力的永恒话题

范宏喜

不久前，2018年全国地质灾害防治技术工作总结及经验交流会在北京举行。依靠“科技创新”这个强有力的抓手，利用3年时间，坚决打赢“显著提升地质灾害防治能力与水平”这场硬仗，通过经验交流与新技术新方法研讨，来自全国各省（区、市）地质灾害防治技术支撑单位的百余名代表，不约而同的得出了这一结论。

寻找短板与不足

“灾害点有哪些？灾害点在哪里？什么时候滑动？能否提前2小时甚至3小时做出预报？”只有解决了这些难题，才能促进地灾防治能力的提升。对此，自然资源部地质勘查行业管理司司长于海峰讲到2019年地质灾害防治任务时强调：一是要进一步摸清地质灾害隐患的底数，并适时进行更新。要进一步强化对隐患点动态变化的认识，做好“一库二图三规划”工作。二是要重点解决综合治理与移民搬迁中的关键技术问题，做好移民选址中的地质灾害勘查、评估和防治等排危除险工作。三是要加强信息化建设，建成建好地质灾害监测网，使监测预警产品向一体化快速部署，向空投化、便携化方向发展，大力提高地质灾害预警预报的专业性和时效性。

中国地质调查局副局长王昆表示，地灾防治在地质调查工作中占据着重要的位置，我们要为提高地灾防治能力做好技术等方面的支持与保障。一是中国地质环境监测院（自然资源部地质灾害防治技术指导中心）要服从调遣，深入现场，按照有关要求做好地质灾害防治技术指导。除此之外，中国地调局还有分布于全国各地的直属队伍，承担着为地灾防治提供技术支持和支撑的任务。二是要依靠科技创新提升地质灾害防治能力。继续提高群测群防体系的科技含量，发挥移动互联网、人工智能等手段，下大力气解决视线外、无人区，人员无法第一时间到达灾害现场的监测预警和预报难题。三是加强各级地质灾害防治技术支撑单位、地质勘查单位和技术研发企业的合作与交流，相互学习借鉴并共同得到提升。

自然资源部地质灾害防治技术指导中心常务副主任、首席科学家殷跃平认为，当前地灾防治工作面临“五新”。一是机构新，在地灾防治工作中要服从应急管理部的调度和部署，按照自然资源部的重要职责和任务要求做好工作。二是问题新，突发地灾由之前的地震灾区滑坡、泥石流，远程高位滑坡、泥石流，到今年连续发生的大江大河流域性灾害链滑坡，带来了一系列新问题和新思考。三是思路新，要以解决实际问题为导向、从技术逻辑转向行政逻辑等思想，作为今后开展各项工作的根本遵循，努力满足地质灾害防治工作中的行政指挥需求。四是技术方法新，要在地灾可能发生的时间、地点、成灾范围和影响程度预警预报方面下更大功夫，高度重视专业监测设备的研发应用，学习、借鉴和引进国外先进的防治理论和技术方法。五是事业圈新，要高度重视与设备研发企业、特别是企业监测技术人员的合作、探索与交流，实现地灾防治能力与水平的显著提升。

探索防灾减灾好路径

四川是全国地灾最发育的省份，2018年汛期，四川遭受了自1981年以来最严重的暴雨洪涝灾害，有11个市（州）超历史极值，导致雨区、震区、灾区“三区”叠加，其中7月份的一周之内曾两次发布地灾红色预警。

四川省自然资源厅地质环境处处长胡涛介绍，2018年四川省灾情险情呈现“一高三低”，全省发生地灾灾（险）情3894起，是常年平均值的1.8倍，处于历史高位水平 ，因灾死亡失踪人数仅为多年平均值的6.2%，同比年均因灾死亡率降幅达98.5%，汛期没有发生1起因地灾造成的群死群伤事件，有18个市（州）实现“零死亡”。7月19日，凉山州盐源县桃子乡玻璃村特大型滑坡，成功转移437人、避免281人伤亡，受到自然资源部的通报表扬。

胡涛表示，从这起特大型滑坡的成功避险中得到了3点启示：一是各级政府高度重视，逐级传递防灾压力，并做到了防范监测到位、主动避让到位、后期管控落实到位。二是各级各地不断完善地灾预警信息发布机制，打通预警信息传递的“最后一公里”，将地灾预警信息及时传达到点到人。三是市（县）均落实了一对一的汛期驻守技术支撑单位，加大对基层的技术指导和帮扶，健全防灾体系。下一步要完善地灾调查评价机制，强化专群结合的常态化排查机制，探索构建空天地一体化的隐患动态发现机制，探索建立地质灾害风险评估与管控制度。完善地质灾害监测预警机制，深化专群结合、人技结合的地质灾害群测群防制度，推广点面结合的专业监测预警体系建设，推进地灾大数据中心建设。把推进防治项目实施、维护公平公正市场环境作为重要举措，把防灾和治灾结合起来，提升综合防治能力。

贵州省建设地质灾害防治1155工程，构建了空—天—地一体化的监测体系。贵州省自然资源厅副厅长肖才忠说，1155工程是指数据“聚通用”一台多网，即云上贵州专网区、云上贵州公网区、自然资源部信息系统，再连接到国土专网、地灾专网、政务外网和互联网。群测群防体系“一体五位”包括乡镇分管领导、国土所长、村干部、专业技术人员和专职监测员。综合防治体系的“五台融合”，是调查评价平台、监测预警平台、项目管理平台、能力建设平台、指挥调度平台。防治管控体系的“五级管理”分别为省级、市级、县级、乡级、村级。

空—天—地一体化的监测体系，空：利用无人机航拍、LiDAR等先进技术和手段对地质灾害高易发区和重大地质灾害隐患点进行扫描，建立三维数字模型，分析判断其发展趋势。天：自2016年以来，贵州省每年投入资金1500余万元，探索利用合成孔径差分干涉雷达（InSAR）技术进行地质灾害隐患早期识别试验，2018年实现全覆盖，目前已发现变形点648处，经专家现场核实，确认地灾隐患点125处。地：引进瑞士先进技术联合开展重大地灾隐患监测示范 。

贵州将地灾自动化监测列为2018年省政府的“十件民生实事” 之一，省财政十大绩效目标考核内容。已累计建成137处自动化监测站点，安装各类专业监测设备1270余台（套）。对重大隐患点和险情采用地基雷达、GNSS等进行自动化应急监测。

2018年，贵州省投入资金1.2亿元，组织27个资质单位，全面完成88个县（市、区）高位隐蔽性地灾专业排查，共排查原有及疑似隐患点11.12万处，排查出新增隐患点1899处。

地灾监测预警新技术呼之欲出

针对地灾防治及监测预警新技术、新方法等关键问题，会议就国土卫星遥感监测、边坡雷达技术现状、北斗云物联网监测实践、InSAR技术智能化、“类壤土基质”技术应用、“专群结合”监测预警体系信息传递等内容开展交流研讨。

基于SAR、InSAR技术的智能化异常形变监测，是地灾早期识别和隐患排查的新技术之一。其中的合成孔径雷达干涉测量技术，运用单次观测，通过分析地面目标的反射信号，准确地测量卫星和地面目标之间的距离，雷达重复观测期间目标发生移动，卫星通过同一片区域，重复进行观测，两次观测期间的移动变形量来测量地面形变。具有鲜明的技术优势：一是观测不受限，可全天时、全天候观测，能进行广域监测，可发现新的地质灾害区域。二是响应速度快，最快平均每4天一次，紧急情况下可每4小时拍一次，并能提供目标形变的历史变化序列。三是观测精度高，缓慢形变精度可达毫米级，快速形变精度可达分米级以上，能提供灾害点治理前后的变化数据。四是海量观测点，观测密度最高可达上万个/平方公里，通过持续动态监测，能提供目标变化的趋势性信息。五是普查范围广，卫星单景拍摄成像面积广。

边坡雷达是一种先进的边坡监测手段，相比其它监测方法具有全天候、大范围、高精度、无接触等优点，适用于已知的、重大的滑坡体监测。而提高滑坡预报准确率是边坡雷达技术的发展目标。

针对目前市场上体积大，安装复杂的专业监测产品，北斗云产品向集成化、快速安装、便携化方向发展，同时开发直升机、无人机投放产品。研发生产的高精度北斗、阵列式深部位移计、智能裂缝计等全系列地质灾害监测设备、智能水质分析设备、监测预警云平台、INSAR分析技术等，形成了空天地一体化的监测预警新技术新方法体系。

在“专群结合”监测预警体系信息传递方面，已构建的感、传、知、用的物联网系统，可全面用于河长制、城市内涝、地质灾害、水库监测预警等信息化应用。通过运用物联网、云平台、大数据等相关技术，服务地质灾害监测预警。

以自然的方式恢复自然的“类壤土基质技术”，运用类壤土基质技术，在岩（土）表面形成理想的土壤结构，选取最合适的植物种类，确保后期植物群落的乔灌木比例，用木本植物的根系——“绿色锚杆”的作用实现恢复自然，使用先进的施工工艺，将“修复”升华为 “恢复”，使地质灾害隐患点成为一道亮丽的“风景”。

智慧地矿为地灾防治提供技术支撑

 田伟平 王泽 罗会江

四川，是地灾多发地区，作为地灾防治工作主力军的四川省地矿局一直奋战在灾害的最前沿，探索了一些成功的防治和治理经验。

专业支撑，群防配合

“科技地矿、智慧地矿为地质灾害防治提供了支撑和保障”，这是该局909队副总工程师黄晓明最深的感受。2018年入汛以来，川西地区遭遇持续强降雨袭击，北川、安州、江油等区县不断传来险情、发生灾情，909队工程技术人员充分利用现代化科技手段开展防灾救灾。在北川陈家坝，因地质队员精准监测预测、专群结合信息传递等，强降雨诱发的泥石流灾害未造成人员伤亡和大的财产损失，灾后恢复建设中，无人机、三维激光等先进技术手段的应用也发挥了重要作用。

每到汛期，川西地区在强降雨等极端天气下，滚石、山洪、塌方、滑坡、泥石流等次生地质灾害频发。四川地矿局一批专业队伍始终冲在第一线，承担了全省2/3以上的排查和治理任务。

“群防是基础，预警是手段，治理是保障”，909队副总工程师叶晓华说，“地方各级政府都十分重视地灾防治工作，建立起以地方政府为主导、当地百姓为主体、地质队员为专业技术指导的群防体系，当地百姓熟悉环境、专业地质队员熟知地灾特性等优势，从而实现了在灾害发生前组织百姓避险避让。同时，近年来，在高危地段加配安装红外线、雷达等高科技预警警报系统，使群防更为科学高效”。

先进技术提高防灾治灾水平

在地灾治理方面，该局地灾治理团队因地制宜，不断探索新技术新方法，取得了不少成果经验。广元凤凰山公园滑坡应急抢险治理微型桩技术应用、重庆巫山铜鼓滑坡应急抢险钢轨桩技术应用、巴中某中学后缘边坡治理钢管桩技术应用等都是快速处置滑坡灾害险情的成功事例。该队技术人员在实践中发现，对锚孔、深基坑等钻探、掘进工艺的改进，能明显提高灾害防治的效率和时效；改进钻具、精准施策可以解决复杂地质条件下的施工难题……在909队目前正开展的樟木口岸地质灾害防治工程施工中，在孤石、漂石发育的堆积体层，该队工程技术人员应用新技术一次性成孔65米深孔全孔根管施工，数十天完成深孔钻探51个，工程效率大大提高，实现了快速处置灾情的效果。

“5·12”特大地震后，在棉竹文家沟的山顶留下了8000多万立方米松散物源，在2010年的特大暴雨中引发了特大泥石流，给山下的清平乡造成毁灭性破坏。四川地矿局的地质专家在设计治理方案时反复思考，抓住泥石流成因的关键因素，设计了水石分治的方案，使雨水和物源在工程的作用下实现分离，水经滤网栅后从引水隧道流走，从而化解了灾害的发生，至今当地没再发生过泥石流。

不断创新，地灾监测呈多样化

如今，无人机、三维激光扫描仪、卫星遥感等高科技智能化装备在高山峡谷的地灾防治中派上大用处，可以清晰掌握高陡险峻区域的地形地貌情况。同时，专业地质队伍广泛引进了一批便捷、轻巧、高性能的先进机械设备，既满足了狭窄场地、条件艰难区段的作业需求，工作效率也明显提高了。

四川地质工程勘察院（简称四川省地勘院）在近年来的地灾预防过程中，运用无人机倾斜摄影技术、三维全景实现混杂现实技术、InSAR遥感监测技术等以及自主研发的三维实景管理平台、管道地质灾害监测预警平台等，地灾监测方法日益呈现多样化、三维立体化。通过采用多种有效方法结合对比校核，以及从空中、地面到灾害体深部的立体化监测网络，进一步加强了地质灾害预防的综合判别能力，促进了地灾评价、预测能力的提升。

在剑阁县地灾监测项目中，由于受到无人机架次、现场实际环境及硬件等诸多原因的限制，无人机倾斜摄影获得的初始模型出现了漏洞，同时，现场的监测设备在场景中也无法真实体现。四川省地勘院通过创新采用同源多角度纹理匹配技术对场景进行重建及修饰。同时，将建模成果、监测点位的矢量、多媒体等数据导入自主研发的三维实景管理平台中，实现了对现场情况及监测点数据的实时获取，为监测现场的管控决策提供了及时的数据支撑。

在管道地灾监测方面，该院自主研发的管道地灾监测预警平台，以管道为中心，应用现代传感、通信和分析技术，结合监测、预警、应急处置等各功能子模块为一体的专业技术。通过接收现场监测数据，利用开发的功能模块，实现与图形库的集成，实现对监测数据的实时动态分析与预警，并可以针对预警结果提出相应的响应机制，形成地质灾害综合信息一体化应用。该系统于2018年5月正式投入试运行，运行至今共发布预警信息341次。

金沙江白格堰塞湖位于川藏交界处西藏昌都市江达县波罗乡宁巴村，地质技术人员从2015年2月22日遥感影像对比中发现，滑坡体上部分区域变形下滑呈加剧趋势，但整体未发生剧烈的位移变化。在此基础上，四川省地勘院技术人员结合工作区地形地貌、地层岩性、D-InSAR变形解译特征等信息综合判定，沿堰塞湖上下游圈定出20余处山体潜在变形靶区，为前方地灾应急排查小分队提供数据支持。

目前，该局越来越多的单位正积极谋划用边坡雷达技术、InSAR技术智能化、北斗云物联网监测实践等最前沿科学技术武装队伍，购置一批先进地灾治理设备，加快科技地矿、智慧地矿队伍建设力度和进程，在地质灾害防治中发挥更大的作用。

中国地质调查局近日举行了“地质云”建设进展通报会。记者了解到，从今年4月中国地质调查局形成建设总体方案至今，“地质云”建设各项工作稳步推进，其基础设施平台、分布式大数据中心、地质信息产品体系、应用服务体系、安全保障及制度标准体系等已经初具雏形，“地质云1.0版”有望在今年10月上线试运行。

中国地质调查局党组成员、副局长王昆介绍说，“地质云”的建设开发，以“统一规划、统一标准、统一平台、统一窗口”为指导，以“大平台、大数据、大系统、大集成”为理念，构建地质调查、业务管理、数据共享与信息服务一体化云支撑平台。在即将到来的“互联网+地质调查”新时代，“地质云”将助推实现现代化的地质调查、管理与信息服务全新工作模式，全面提升地质调查与服务能力。

根据“地质云”建设总体方案部署，2017年要实现的目标包括：完成“地质云”顶层设计；“地质云1.0版”上线运行，业务用户实现29家中国地调局局属单位互联互通，以及1个主中心节点+6个区域分中心节点+12个专业分中心节点的部分专题数据共享；向公共用户提供10（类）+3（国家重大战略）+N（定制）的地质信息产品及服务；地质调查主流程信息化、智能化试点进一步扩大等。在即将上线试运行的“地质云1.0版”里，这些任务目标将基本得以实现。

会上，有专家表示，在短短几个月时间里，“地质云”建设工作取得的重大突破让人惊喜和欣慰。下一步，要特别注意数据共享过程中的安全问题，要在云环境下实现地质信息的便捷高效共享，同时要通过云平台的建设，促进地质调查新工作模式和新工作机制的建设。

来自国土资源部网信办、咨询中心、信息中心，国家测绘产品检验测试中心、中科院计算所，中国地质调查局各部室、网信办的相关负责人及有关专家，以及中国地质调查局各有关直属单位、“地质云”工作组成员、各节点单位分管领导和技术负责人等80余人参加了本次会议。会议还针对“地质云”建设现阶段存在的问题及下一步工作安排行了深入讨论。

此外，中国地质调查局日前面向社会开展了“地质云”标识图案公开征集活动。目前，该征集活动已经进入网络投票阶段，公众可通过“中国地质调查局”官方微信公众号参与投票。

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。”