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    2019年4月29日,为纪念五四运动100周年,深入学习贯彻习近平生态文明思想,自然资源部中国地质调查局地球物理地球化学勘查研究所团委组织青年赴“土壤碳呼吸监测”科普基地,开展主题为“青春心向党,建功新时代”的主题团日活动。

    重点调研四项内容:一是学习土壤碳呼吸长期监测工作的原理、方法及现实意义;二是了解全国土地质量地球化学调查评价工作取得的进展,尤其是在脱贫攻坚中取得的突出成果;三是认识土地质量、土壤重金属元素与人体健康的关系,特别对硒元素有了新的更深刻的认识;四是参观生态农业示范区,了解生态农作物的培育生长等情况。

    通过此次调研学习,物化探所广大青年团员清醒的认识到查明我国土壤环境质量、开展土壤碳呼吸监测工作的重要性,深入地了解了我国土壤环境质量况状,对土壤重金属污染有了更清晰的认识,对土地资源有一个全新的了解,提升了保护生态环境的责任感。大家纷纷表示,作为新时代的地质青年,我们更要发扬五四运动精神,把个人的理想奋斗融入党和人民的共同奋斗中,树牢“四个意识”,坚定“四个自信”,坚决做到“两个维护”,用习近平生态文明思想指导地调科研方向,用自己的专业技能,服务好自然资源事业发展,让自然生态美景永驻人间。

     

     

     
     
    物化探所团委赴生态文明科普基地开展主题团日活动

    2018年4月27日,地调局地学文献中心“名师讲堂”邀请地学文献中心“高级研究馆员”、中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所王学求研究员,作了题为《‘化学地球’大科学计划与一带一路》的学术报告。讲座紧扣主题,介绍了“化学地球”大科学计划、地球化学图谱与矿产资源评价、地球化学图谱与土壤重金属环境、全球碳地球化学循环与全球气候变化、地球化学图谱与重大地质事件以及“一带一路”矿产资源地球化学调查等方面的内容。

    地学文献中心“名师讲堂”举办第14期学术报告


      “十三五”时期,京津冀步入协同发展的关键阶段。随着京津冀协同发展规划的实施,京津冀地区不仅要成为全国创新驱动经济增长的新引擎,而且要打造成为生态修复环境改善的示范区。

      在今年全国两会上,京津冀如何推进产业升级转移,生态环境如何改善,大气污染如何联防联控,交通如何实现一体化,成为代表和委员们关注的焦点。同时值得关注的是,从首都北京,到海河之滨,再到燕赵大地,不论是国土空间开发格局的优化,还是新型城镇化规划建设;不论是经济结构调整,还是生态文明建设;不论是服务民生,还是脱贫攻坚,都离不开一项基础而重要的工作。那,就是地质工作。

      京津冀“四纵四横一环”城际铁路网络的规划、建设和运行,急需进一步查明活动断裂、地面沉降、地裂缝等的发育规律,并给出相应防治措施。北京非首都功能疏解和产业升级转移,急需开展国土资源与环境承载能力评价,提供地质资源和地质安全保障。京津冀西北部张承地区生态涵养、中南部湿地修复、水土污染治理等,急需基础地质和环境地质信息支撑。燕山—太行山集中连片特困地区和黑龙港贫困地区的脱贫,急需解决饮水和地质灾害问题,开发旅游地质资源及打造特色农业产区。

      为支撑服务协同发展,京津冀建立“一部三省(市)”地质工作协调机制,依托中国地质调查局和京津冀三省市国土资源及地勘部门,按照“一网(重要交通通道),三区(非首都功能疏解与产业升级转移承接区、生态环境保护区、燕山—太行山集中连片特困区),一支撑(技术支撑体系)”部署实施综合地质调查工作,构建国土资源环境承载力评价与监测预警体系和京津冀综合地质信息平台。作为京津冀三地地质工作任务的主要承担者,三省市地勘局也已开始了地质工作的转型升级,着力为京津冀协同发展规划实施提供基础支撑和服务。在协同发展深入推进的今天,京津冀大地上,正在奏响一曲地质工作的协奏曲。

    一部三地联动:绘就京津冀协同发展地质路线图
    高慧丽

      2月26日在京召开的京津冀协同发展地质工作研讨会上,《支撑服务京津冀协同发展地质调查实施方案(2016—2020)》正式启动实施,全面部署了京津冀协同发展综合地质调查工作。

      中央地方构建地质工作协调联动机制

      京津冀综合地质调查工作将秉承需求导向、强化服务,统一部署、分步实施,科技创新、机制创新的原则,围绕疏解北京非首都功能,重点支撑服务京津冀交通一体化、生态环境保护、产业升级转移和脱贫攻坚,以期为京津冀协同发展提供持续服务。

      中央与地方联手构建京津冀地质工作协调联动机制,形成分工明确、部署统一、实施协同、服务高效的合作模式,充分发挥基础性公益性地质工作的先行作用,根据京津冀协同发展不同发展阶段和需求,有针对性地部署京津冀地区地质调查工作,并针对不同需求,设计形成通俗易懂、简洁实用、形式多样的专业服务产品,适时形成一批具有宏观影响的整装成果。

      调查工作推进过程中,坚持调查研究一体化,深化活动断裂、地裂缝、地面沉降等重大地质问题的认识,加强地热能开发利用、国土资源环境承载力评价与监测预警、水土污染调查与修复等技术方法的研发与创新,提升破解制约京津冀协同发展的资源环境问题的能力。

      京津冀综合地质调查瞄准五个方面发力

      京津冀综合地质调查主要开展京津冀重要交通通道综合地质调查,非首都功能疏解及产业升级转移承接区综合地质调查,西北部生态涵养区、重要湖泊湿地综合地质调查,以及燕山—太行山连片特困区综合地质调查,完善地质环境综合监测设施,优化京津冀综合地质信息平台,建立国土资源环境承载力评价监测预警体系。

      京津冀交通一体化的重点是构建以轨道交通为主的交通网络,拟规划建设 “四纵四横一环”城际铁路网络,实现中部核心城市一小时交通圈。为此,京津冀重要交通通道综合地质调查将瞄准高铁沿线,查明活动断裂、地面沉降、地面塌陷、地裂缝、崩滑流等环境地质问题特征,以及规划高铁沿线软土、液化砂土、盐渍土等特殊土体分布规律,提出环境地质问题防治对策建议,为建设“轨道上的京津冀”提供技术支撑。至2018年,中央财政部署重要交通通道1∶5万环境地质调查4.2万平方公里,全面完成重要交通通道综合地质调查。此外,2016年—2020年,中央财政部署完成11个节点城市和主要城镇(微中心)1∶5万综合地质调查,综合评价国土资源环境承载能力。

      非首都功能疏解和产业升级转移承接区主要包括京津保核心功能区、东部滨海发展区、南部功能扩展区。在这些区域,将主要查明规划建设区工程地质条件、供水远景区水文地质条件、主要农业区土地地球化学条件以及地下水、地热、地下空间等资源状况,综合评估国土资源环境承载能力与保障程度,为非首都功能疏解和产业升级转移总体规划、产业布局、重大工程选址提供科学依据。

      生态环境保护区主要包括西北部生态涵养区、白洋淀、衡水湖、七里海等重要湖泊湿地保护区。在西北部生态涵养区,初步查明环境地质条件和地质资源状况,分析崩滑流及矿山地质灾害分布特征和危害程度,进行矿山地质公园建设专题调查评估;查明河北坝上主要农耕区土地质量地球化学特征,定量分析氮磷钾等有益元素分布规律。在白洋淀、衡水湖、七里海等重点湖泊湿地,开展1∶5万环境地质调查,重点查明湿地变化特征,包气带及含水层地层结构,地下水补径排条件,地表水与地下水之间补排关系,分析湿地演变、退化、现状及发展趋势,提出湿地保护方案。此外,围绕绿色办奥运,重点查明冬奥会场馆周边环境地质条件,地热、地质景观等资源状况以及崩滑流、活动断裂等环境地质问题特征,进行冬奥会场区建设适宜性评价,为冬奥会场区规划建设及后期开发运营提供基础地质资料。

      燕山—太行山集中连片特困区地处环首都经济贫困带,是列入我国农村扶贫规划纲要的11个片区之一。这一地区的综合地质调查,主要是圈定地下水富水地段,解决贫困县、老区县人民群众饮水困难;查明地理标志农产品产地土地地球化学特征,为发展特色农业和沟域经济提供支撑;开展地质景观和地质遗迹调查,提出地质景观和地质遗迹资源开发及保护建议;结合脱贫开发,进行京津冀矿产资源调查成果集成和燕山—太行山地区重要矿产资源调查,避开京津冀地区“三区两线”及生态环境敏感区,查明重要矿产赋存状况,为京津冀重要矿产资源开发保护提供科学依据。

      此外,还将开展京津冀地质环境综合监测体系、京津冀综合地质信息平台、京津冀国土资源环境承载力评价监测预警体系建设,以及地球关键带地质调查与国土资源环境承载力评价研究等科技创新工作。从京津冀协同发展的实际需要出发,利用数字模拟、大数据、可视化和云计算等现代信息技术,对基础地质、水文地质、工程地质、环境地质、灾害地质、城市地质、土地质量、海岸带环境、地球物理、地球化学、遥感、矿产资源、地下水资源、地热资源、地下空间资源等海量的专业地质信息和成果进行集成—综合—管理—发布。围绕土地、矿产、地质环境、地下水等资源环境要素,尝试对不同层次区域的国土资源环境承载能力进行初步评估;提出不同区域尺度国土资源环境承载力评价关键指标体系,进而建立国土资源环境承载力评价监测预警平台。

    北京
    调整功能,保障首都地质环境安全

    段金平 李斌  蒋明



      建设世界一流的和谐宜居之都,全面落实《京津冀协同发展规划纲要》,率先实现“三个突破”,北京面临着人口、资源、环境的多重压力,以及生态文明建设的许多新课题。

      对经济社会发展中先行性、基础性的地质工作而言,城市发展的新课题,既是新机遇,也是新挑战。

      主动调整北京地质工作社会功能

      近年来,北京地质工作的社会功能发生了重大改变,从传统的地质工作转为以服务首都建设为主题,着重开展服务民生和服务生态文明建设的城市地质工作,在首都城市地质安全、水工环地质、清洁能源开发利用、土壤生态环境、地质资源环境承载力监测等领域进行探索,服务范围涉及市属规划、国土、农委、水务等13个委办局的业务内容。

      为进一步发挥地质工作在城市发展建设中的基础支撑作用,北京市地勘局确立了以“保障首都地质安全为目标,全面支撑首都经济发展”的战略方针,全面开展北京地区的城市地质工作。

      北京城市地质工作取得初步成果

      为保障北京地区经济社会可持续发展,北京市地勘局先后开展了北京地区多参数立体地质调查(部市合作)、11个规划新城前期工程地质勘查、42个重点小城镇综合地质调查、北京地区土壤地球化学调查等调查研究工作。同时,围绕重点规划和建设区,开展了通州城市副中心地区地质条件适宜性调查和新机场工程地质勘察等工作。这些工作的成果目前都已应用于城市规划和建设中。

      围绕地质资源保障和地质环境安全,北京市地勘局开展了备用地下水水源地勘查、地下水环境监测、岩溶水调查、地热资源和浅层地温能资源勘查、矿山地质环境调查和治理、垃圾堆埋场地调查等工作,其成果为北京绿色可持续发展作出了应有的贡献。

      北京地勘局制定的《首都建设地质响应计划》,从地质工作先行先决的角度出发,对保障首都资源环境协调可持续发展提出了中长期工作建议和对策,部署了“两项工程、一个平台”工作。该平台由八大监测系统构成,目前已初步建成地面沉降监测预警系统、地下水环境监测系统;初步建成框架的包括地热与浅层地温能开发利用地质环境影响预警系统、土壤地质环境监测预警系统;正在建设的有突发地质灾害监测预警系统。已建成的监测预警系统取得的数据和研究成果在城市规划和建设中得到了广泛应用。

      今后北京城市地质工作展望

      根据北京的新定位,北京地质工作要着眼于区域一体化、城乡一体化,全面切入“三规合一”、重大基础设施互联互通、生态环境建设、治理城市病等各个领域。

      一是进一步调整北京地质工作的社会功能。地质工作要从城市规划建设的源头发挥支撑作用,在城市总体规划和土地利用规划时提前考虑地质条件的约束限制;在重大建设项目前期论证、规划选址前、用地预审前,由地质部门对该区域的地质条件适宜性进行综合评价,出具地质审查意见。适时推动制定《北京市城市地质管理条例》,促进城市地质的制度化、法制化。

      二是继续完善和推进实施“两项工程,一个平台”。大力推进活动断裂监测预警系统、土壤地质环境监测预警系统、重大线性工程地质安全监测预警系统和重大构筑物及地下空间地质安全监测预警系统的建设。

      三是积极落实“一部三省(市)”地质工作协调机制。北京已制定了相应的地质响应计划,明确了今后一段时间内各级政府围绕交通一体化、生态环境保护和产业升级转移三个重点领域部署和开展地质工作。北京市地勘局将积极与兄弟省市地勘局共同努力,建立高效的协商联动机制;充分调动全局力量,以保证《京津冀协同发展地质工作响应计划》的实施和完成,为首都和京津冀地区协同发展作出有力支撑。

    天津
    创新服务,支撑三个领域率先突破

    吴岗  冯鑫



      “京津冀地质工作协调机制的建立,给天津的地质工作提供了更加宽阔的舞台,这是一次很好的机遇。”几位天津地质人接受记者采访时表示。

      最近几年,天津市的地质工作积极适应经济发展新常态,主动服务生态文明建设,与北京市、河北省国土资源管理部门密切配合,在不少方面已经共同实施地质调查工作,建立起技术交流与信息互通共享机制。

      着力落实京津冀一体化协同发展地质工作实施方案

      京津冀协同发展地质工作研讨会后,天津市地质工作下一步该怎么走?记者从相关部门得到答案:

      围绕生态环境保护,天津市将开展以北大港湿地为重点的区域水文地质环境地质调查、以宁河凸起为重点的滨海新区深部地热资源调查、以静海含煤区为重点的煤炭地下气化可行性研究等工作,为实施清洁水行动和大气污染防治、湖泊湿地保护与修复等提供地质信息支撑。

      围绕服务都市现代农业、高产高效生态农业和特色农业发展,开展中心城区周边等重点地区土地质量地球化学调查,为现代农业发展、耕地保护与管理以及高标准农田建设提供依据。

      围绕重大地质问题,开展主要活动断裂与区域地壳稳定性调查评价以及矿产资源成矿规律研究,为天津市能源矿产开发与城市规划提供地质依据;开展1∶5万区域地质调查和区域水文地质调查工作,为开发和保护地下水资源提供科学依据。

      推进地质工作服务区县生态城市建设改革试点

      地质工作服务区县生态城市建设将是今后天津市工作的一大重点。

      结合天津市“十三五”总体规划,天津市将以滨海新区为试点,围绕新区 “一城、双港、三片、四区” 的规划格局,立足新区生态保护、资源保障、环境友好和地质安全,针对当前亟待解决的地质问题,开展地下水资源调查、三维地质结构调查、地热资源勘查、地质信息化建设等工作,建立滨海新区三维地质环境信息管理与服务系统,为城市规划建设、生态环境、减灾防灾提供地质数据支撑。

      通过滨海新区的实践,摸索出一套可复制、可推广的经验做法,为全市各区县经济社会发展、生态文明建设提供更有力的基础支撑。

      同时,建立完善市、区县两级地质环境监测体系,推进地质环境监测点补建,加大监测频度、密度,实现地下水、地质灾害、土壤环境、矿山环境、地热等地质环境监测全覆盖,不断提高地质环境监测预警能力。

      努力实现天津地热资源可持续利用

      作为清洁、环保和可再生的高品位资源,地热在天津市生态文明建设和生态城市建设中发挥着巨大的不可替代的重要作用。天津市在科学利用地热资源方面进行了大量工作,积累了丰富经验。

      有数据为证:地热回灌井由“十一五”末的 66眼增加到2015年的158眼,总体回灌率由“十一五”末的29.9%增加到44.6%。“十二五”期间天津市组织编制了《天津市地热资源规划(2011-2015年)》,这是全国出台的第一部省级“十二五”地热专项规划。

      天津市今后将在地热资源可持续利用上加大工作力度,更加严格规范地热资源开采,实行开采总量控制,大力实施供热示范区工程,加大地热井回灌数量,努力促进地热资源的集约节约利用和保护性开发,大力推广梯级利用和回灌等技术,认真开展资源整合和回灌井补建工作,努力实现天津市地热资源可持续利用。

    河北
    转型发展,拓宽地质工作服务领域

    李 岩



      “十三五”开局之年的河北省地矿局工作会议上,该局把地质工作转型发展、优化升级,立足保障全省经济社会发展对能源矿产的需求,立足服务京津冀协同发展、全省生态文明和美丽乡村建设,作为了今年的工作目标。

      以经济社会发展需求为目标,加强新能源勘查开发

      河北地矿局局长张俊杰说:“全省发展需要什么矿,我们就找什么矿;急需什么资源,我们就下大力主攻什么资源。”紧盯国家和全省发展需求,进一步优化勘查布局,成了河北省地矿局全局上下的共识。

      为支持和推动全省经济转型升级和供给侧改革,河北省地矿局有针对性地调整了地质找矿方向,主攻急需紧缺矿种。

      首先,在太行山中段、燕山南部及冀北地区加强有色金属、贵金属矿种勘查。重点在唐山、承德勘查铌钽、铷;在承德、张家口勘查钼、钴;在承德勘查钒钛;在唐山、张家口、承德、保定、石家庄勘查金等,推进深部找矿、就矿找矿,在单一矿种找矿基础上兼顾其他矿种。

      第二,加强新能源的勘查和开发利用。河北地矿局将以服务生态建设为目标,不断加大地热、浅层地温能、干热岩、页岩气、煤层气等清洁能源调查评价力度,尽快摸清资源家底,为清洁能源的科学合理利用提供基础依据。重点在秦皇岛、保定、石家庄西部开展干热岩地质工作,在大城、青县一带平原区开展页岩气、煤层气的勘查。

      第三,在新材料勘查方面取得突破。以为全省战略性新兴产业和新材料工业的发展提供资源保障为目标,重点勘查张家口坝上地区的石墨矿,石家庄行唐、灵寿地区的云母资源,张家口、邢台等地区的石英资源。

      第四,把绿色勘查贯穿地质找矿全过程。在做好生态环境保护的前提下开展地质勘查工作,在项目设计中充分考虑对生态的影响,在项目实施中采取有效环保措施,努力减少对生态环境的影响,探索适合河北特点的绿色勘查模式,实现地质找矿与生态保护“两促进”。

      紧密对接京津冀协同发展需求,扩展服务领域

      为更好地发挥地质工作的基础作用,河北省地矿局力求在水文地质、环境地质、灾害地质、城市地质、农业地质、海洋地质等领域寻找新突破,有针对性地加大地质服务工作力度。

      首先,抓住京津冀协同发展的机遇,紧密对接《支撑京津冀协同发展地质工作实施方案》,进一步推进京津冀地区地面沉降研究,大力开展地质灾害防治、矿山环境恢复治理等相关地质工作。加强重点区域和断裂活动带综合地质调查评价,为京津冀交通一体化、生态环境保护、产业升级转移“三个率先突破”提供服务。

      第二,针对河北省突出的地质环境问题,进一步做好地下水超采、土壤重金属污染、地下水污染防治等方面的调查评价,积极开展资源环境承载力评价与监测预警工作。继续加强省内土地质量地质调查,开展燕山、太行山地区空白区的调查,特别是环京津地区和重点县(市)、富硒土地分布区的大比例尺调查。

      第三,抓住新型城镇化和京津冀世界级城市群建设的机遇,开展设区市的城市地质调查工作,查明城市地下空间构造布局、城市地质资源和环境承载力,为城市规划、海绵城市以及地下管廊建设等提供详实的地质资料和依据。

      第四,抓住环渤海地区发展的机遇,依托《环渤海地区合作发展纲要》提出的推进跨区域重大基础设施建设和生态环境综合整治等重点任务,加强海洋基础地质调查、海洋矿产资源调查、海洋环境监测,大力开展近岸海域环境综合整治以及海岸带修复治理,为河北省沿海地区崛起和发展蓝色经济提供优质服务。
    京津冀,奏响“地质”协奏曲
    土壤是人类的衣食之源和生存之本,是最基本的生产要素。土壤的健康质量直接影响动植物和人类健康。为了更好地保护我们的生存之本,今天我们就来认识了解土壤环境问题中较突出的重金属污染。

    土壤重金属污染指的是什么 

    重金属通常是指密度大于5克/立方厘米的所有金属元素,包括汞、镉、砷、铅、铬、镍、铜、锌、钒、锰、锑等,其中前5种元素因其毒性大被称为“五毒元素”。

    顾名思义,土壤重金属污染就是重金属或其化合物通过各种途径进入土壤造成的污染。土壤遭受重金属污染的典型事例最早可追溯到19世纪发生在日本足尾铜矿山的公害事件,由于铜矿山废水排入农田,使土壤中铜含量高达200毫克/千克,不仅造成水稻严重减产,而且使矿山周围农田变为不毛之地。进入20世纪五六十年代,相继发生了举世瞩目的“八大公害事件”,其中发生在日本的“痛痛病”和“水俣病”公害事件就是土壤受到重金属镉和汞污染的两个典型。

    土壤重金属污染的危害 

    重金属可以污染水体、大气、土壤、作物等,但重金属不会像有机污染物那样被降解,因此通过食物链被生物体吸收后,会在体内积累,对人类健康造成巨大的威胁。有毒有害的重金属元素,例如砷、镉、铬、汞和铅,会对人体造成严重的危害,可能导致高血压、语言障碍、疲劳、睡眠障碍、提高攻击性倾向、注意力不集中、易怒、过敏反应、自身免疫疾病、血管闭塞以及记忆力下降等疾病和症状。重金属元素还会对人体细胞酶产生毒害作用。

    土壤重金属污染来源 

    土壤中重金属的来源可分为地质过程内源和人为活动外源两部分。地质过程内源又可分为继承型和次生富集型两类。继承型是指母岩中镉、汞、铅等有害重金属含量本底高,在后期的风化成土过程中,这些有害重金属继续保留在土壤中。资料显示,我国土壤大面积的重金属高异常主要是由成土母岩引起的,这些成土母岩多是富含铜、铅、锌、砷、镉等有害元素的硫化物矿床、黑色岩系、煤系地层等地质体,以及含锰、铬、镍的基性岩等。

    次生富集型是指成土母质中重金属元素含量并不高,但是在母岩风化成土过程中,化学性质活跃的元素,如钾、钠、钙、镁等易进入水体流失。而化学性质不活跃的元素,如汞、铅、砷等有害元素在原地的风化残留物中反而富集了。

    人为活动外源主要是指大量重金属通过人为活动进入到土壤环境中,其中主要是现代化工业,例如电镀、电池、化肥、矿业、造纸、杀虫剂、制革、塑料制品、冶金、采矿、化石燃料等制造、使用、活动过程中产生的含重金属的废水、废渣和废气。

    土壤中重金属的活性 

    土壤中重金属的含量和存在形态,很大程度上决定了其对环境、人体的风险高低。目前,土壤重金属的形态分级可分为离子态(水溶态)、可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态。不同形态的重金属,其毒性、迁移性和生物有效性均有不同差异。

    一般来说,离子态的重金属移动性强,易被植物吸收,多存在于土壤溶液中或土壤黏粒表面,有着较高的生物有效性;而某些重金属离子会与土壤中的盐类(如磷酸盐、碳酸盐、硫化物、铁锰氧化物等)、有机质形成沉淀物、复合物或螯合物,移动性有所降低,生物有效性也随之下降;最为稳定的则是残渣态,一般存在于硅酸盐、原生和次生矿物等晶格中。

    影响土壤重金属形态分布的因素有很多,归纳起来可分为两大类:一类是土壤内因,即土壤理化性质,如pH值、土壤有机质、土壤质地、胶体含量、离子含量、Eh值、营养元素等;另一类是人类活动,如输入到城市土壤中的重金属的数量、种类的影响。

    土壤重金属污染修复的方法 

    根据修复方式以及处理后土壤位置是否改变,土壤重金属污染治理方法分为原位治理和异位治理。异位治理环境风险低,见效快,成本高,环境扰动大,如客土法、换土法、土壤淋洗法等。原位治理中主要包括物理修复、化学修复、生物修复以及农业生态修复。

    物理修复主要包括电动修复、电热修复等。电动修复主要通过电流的作用,土壤中重金属离子和无机离子以电渗透和电迁移方式向电极运输,然后进行集中收集处理。

    化学修复就是向土壤中投入改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原等作用,降低重金属的生物有效性,常用的土壤改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、有机质等。

    生物修复利用生物削减、净化土壤中重金属或降低重金属毒性。1983年美国科学家Chaney提出了利用超富集植物清除土壤中重金属污染的思想,即利用植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理后可将该重金属移出土壤,达到污染治理与生态修复的目的。

    农业生态修复主要包括两个方面:一是农艺修复措施,包括改变耕作制度,调整作物品种,种植不进入食物链的植物,选择能降低土壤重金属污染的化肥,或增施能够固定重金属的有机肥等措施,来降低土壤重金属污染;二是生态修复,通过调节诸如土壤水分、土壤养分、土壤pH值和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因子,实现对污染物所处环境介质的调控。

    钨尾矿资源,待挖掘的宝藏 

    □郝小非

    钨矿是重要的矿产资源,已发现钨矿物和含钨矿物20余种,最具有开采价值的是白钨矿和黑钨矿,主要分布于江西和湖南。钨矿品位一般在0.1%~0.5%,对钨矿选别后,91%以上的固体废弃物被作为尾矿丢弃。我国每年约有1000多万吨钨尾矿被排放到尾矿库中,未被有效开发利用,不仅占用大量土地,还存在安全隐患。但尾矿不是没有任何利用价值的废物,在技术经济条件达到的情况下也是待挖掘的宝藏。

    随着人们对尾矿资源综合利用认识的提高,人们也越来越注意到尾矿也是一种资源,可以被开发利用。钨尾矿中一般含铜、钼、铋等重要金属矿物及石英、萤石、绿柱石和石榴子石等非金属矿物,随着选矿技术的提高,我们不但可以再次回收利用钨,也可以回收铜、钼、铋、铷、锂和钾等有价元素,还可以回收萤石、石英、石榴子石等非金属矿物。另外,我们还可以利用钨尾矿制备地聚物、微晶玻璃、陶瓷原料、免烧砖、透水砖等环保建筑材料。

    总之,只要我们结合钨尾矿资源特点,因地制宜地寻求钨尾矿资源化利用途径,一定可使钨尾矿变废为宝,实现经济效益、生态效益、社会效益的有效统一。

    “锆”诉 

    □雷晴宇

    对普通大众来说,单纯提到化学元素锆,可能相对比较陌生,但它却与我们的生活密切相关。比如,我们最常用到的卫生洁具、瓷砖等陶瓷产品,就是因为其中含有一定量的锆才让它的外表变得那么艳丽和富于光泽,也让它具有了极强的抗腐蚀和耐磨等性能。

    在工业实践中,由于提炼和加工困难、产量不多,锆被列为稀有金属。

    锆的应用领域非常广泛。其中,63%以上的锆以硅酸锆、氧化锆的形式应用于陶瓷、耐火材料领域,约有13%用在锆化学品领域,仅有3%~4%的锆矿石被加工成金属锆。因其具有惊人的抗腐蚀性能、极高的熔点、超高的硬度和强度等特性,锆还被广泛应用在航空航天等领域。

    锆的元素符号为Zr,锆元素在地壳中的含量仅约为0.025%。

    地壳中大部分锆呈分散状态存在于许多矿物中,已知含锆的独立矿物有38种,锆英石(ZrSiO4)和斜锆石(ZrO2)是主要的具有工业价值的含锆矿物。锆英石主要赋存于海滨砂矿中,是世界冶炼金属锆的主要来源。斜锆石主要产于碱性火成岩中,与霞石、霓石、磷灰石、萤石、钙钛矿、锆石、烧绿石等共生。

    含锆的天然硅酸盐ZrSiO4被称为锆石或风信子石,广泛分布于自然界中,具有从橙到红的各种美丽的颜色,自古以来被认为是宝石,印度洋中的岛国斯里兰卡盛产锆石。

    1789年,德国人M.H.Klaproth对锆石进行研究时发现,将它与氢氧化钠共熔,用盐酸溶解冷却物,在溶液中添加碳酸钾,沉淀、过滤并清洗沉淀物,再将沉淀物与硫酸共煮,然后滤去硅的氧化物,在滤液中检查钙、镁、铝的氧化物均未发现,在溶液中添加碳酸钾后出现沉淀,这个沉淀物不像氧化铝那样溶于碱液,也不像镁的氧化物那样和酸作用,Klaproth认为这个沉淀物和以前所知的氧化物都不一样,是由Zirkonerde(锆土,德文)构成的。不久,法国化学家de Morueau和Vauquelin两人都证实M.H.Klaproth的分析是正确的,该元素拉丁名为Zirconium,符号认为Zr,中国译成锆。

    1808年,英国的H.Davy利用电流分解锆的化合物,没有成功;1824年,瑞典的J.J.Berzelius用钾还原K2ZrF6时制得金属锆,但不够纯。直到1914年,荷兰一家金属白热电灯制造厂的两位研究人员Lely和Hambruger用无水四氯化锆和过量金属钠同盛入一空球中,利用电流加热500℃,取得了纯金属锆。

    锆矿资源是稀有金属矿产资源之一。世界各大洲均发现有锆资源,主要分布在大洋洲和非洲,美洲、亚洲、欧洲也有发现。锆矿床按其成因可分为脉型岩矿和砂矿两种类型,但由于岩矿结构形态复杂,分离共生矿物成本高及开采难度较大等原因,导致目前全球工业开采多以砂矿型为主 。砂矿主要包括滨海砂矿、冲积砂矿以及残积砂矿,其中滨海砂矿最具工业开采价值,规模和产量远大于冲积砂矿及残积砂矿。

    据美国地质调查局数据显示,2012年~2018年,全球锆资源储量维持在7500万吨左右,澳大利亚、南非、肯尼亚及莫桑比克4个国家锆矿储量合计6140 万吨,占全球的84.11%,矿床类型多以滨海砂矿为主; 印度、马达加斯加、巴西、中国、美国、乌克兰、印度尼西亚及俄罗斯等国家锆矿储量1160万吨,占全球的15.89%。

    我国的锆储量和美国基本一致,约有50万吨,仅占全球储量的0.68%。相较于其他国家,我国锆资源非常缺乏,所以,我国的锆资源主要靠进口获得。随着需求量不断增大,近年来进口以每年6%的速度增长,国内每年锆进口需求量达到90%以上。

    锆英砂主要用于生产化学锆、电熔锆、硅酸锆、金属锆等。2019年,我国锆英砂市场需求量为62.02万吨,而我国自有资源产量不足1万吨,近3年的进口量均超过100万吨。

    中国和欧洲是锆的主要消费市场,中国对锆的需求在全球占比高达52%。

    锆矿按照主要用途分为金属锆和工业锆两类。金属核级锆处于锆产业链最顶端,工业锆主要用在化工耐酸碱设备、电子行业等领域。中国是世界陶瓷工业生产和出口大国,硅酸锆则是陶瓷行业的直接和主要原料,陶瓷制品离不开装饰,好的装饰使制品身价百倍,装饰材料是装饰的物质基础,陶瓷色料是最重要的陶瓷装饰材料。由此可见,陶瓷色料在陶瓷装饰中的地位,也可知氧化锆在陶瓷装饰中的地位。同时,随着中国陶瓷产业的迅速发展,锆需求也随之猛增。

    矿山废水变废为宝的秘诀 

    □胡四春

    在矿山开采、矿物富集分离过程中,会产生大量的矿山废水,其中包括矿坑水、露采厂废水、选厂废水、尾矿库和废石场的淋滤水,这些废水不仅被白白浪费掉,而且还污染了地表水和地下水,危害环境。

    根据产生的途径不同,矿山废水性质相差很大。例如,矿坑废水pH值要么是强酸性,要么是碱性;选厂废水可能含有大量的重金属离子和有机药剂,这些都给废水处理及回用造成了巨大的麻烦。因此,根据废水产生的途径和废水处理后的性质进行分类处理和分质利用就成了把矿山废水变废为宝的关键。

    矿山采选废水常见处理方法 

    一般来说,矿山采选废水常见处理方法主要包括七方面:

    自然净化法。自然净化法作为最廉价、最简单的废水治理方法,被我国的选矿厂普遍采用。自然净化法常以尾矿库为构筑物,废水通过管道运输至尾矿库,在库内发生沉淀、水解、氧化、挥发、光照降解甚至生物分解等作用,使悬浮颗粒和残余药剂浓度降低,甚至基本去除。

    自然净化的效果与曝晒时间、光照强度、水体温度、初始pH值、溶解氧等因素有关。通常曝晒时间越长、光照强度越强、温度越高,自然净化效果越好。

    特点:自然净化法具有成本低、管理方便、无二次污染等特点,但存在净化不彻底、耗时长、气候等自然因素干扰大等问题,特别在高寒地区,往往会因为净化效率低下而影响废水的回用。因此,自然净化法通常可作为选矿废水的预处理方法,或用于成分相对简单的重、磁选废水的处理。

    酸碱中和法。酸碱中和法是一种传统的废水治理方法,因简单实用而被广泛采用。这其中既包括酸性废水中的H+(或碱性废水的OH-)与中和剂中的OH-(或H+)发生反应,生成中性水分子,同时矿浆的合适碱度也有利于重金属离子与氢氧根离子反应生成难溶的氢氧化物沉淀,从而消除重金属污染。

    生产实践中,常用的中和剂有石灰、消石灰、硫酸、碱性废水废渣(电石渣等)、酸性废水废气等。在选择中和剂时,应优先考虑厂区周边的废料,以达到“以废治废”的目的。理论上各重金属在一定pH范围内均能沉淀,因此控制好pH值是中和法的关键。

    特点:酸碱中和法具有管理方便、费用较低、操作简便、处理量大、适应性强和运行稳定等优点,但也存在一些问题,如在用石灰中和时,设备及管壁结垢严重、污泥增量较大、易产生二次污染等。

    混凝沉淀法。混凝沉淀法是目前治理选矿废水较成熟的一种方法,常与活性炭吸附或氧化法组成混凝沉淀——活性炭吸附法和混凝沉淀——氧化法。

    混凝沉淀法使用的药剂主要包括凝聚剂和絮凝剂两大类。凝聚剂主要有氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铁(PFS)等,使用最普遍的絮凝剂是聚丙烯酰胺(PAM)。混凝剂的选择至关重要,它直接关系到净化效果的好坏。

    特点:混凝沉淀法可以有效去除废水中的悬浮颗粒和一些重金属离子,是一种成熟、稳定、高效的废水治理方法,但也存在对有机化学药剂净化不彻底,因药剂用量过大易产生二次污染等问题。

    化学氧化法。化学氧化法是深度治理废水中残留浮选药剂的有效方法,特别是近年发展起来的高级氧化技术(AOP)能彻底去除废水中持久性难降解有机污染物。

    化学氧化法的实质是,氧化剂通过夺取废水中有机污染物中的H原子等途径,将有机污染物氧化成无毒或低毒的小分子物质,或转化为容易从水中分离的物质,从而降低废水的COD、BOD。常见的氧化剂有臭氧、Fenton试剂、双氧水、次氯酸钠等。

    特点:化学氧化法治理废水具有操作稳定、反应彻底、处理效率高并能提高废水的可生化性等特点,特别对于处理高COD的有机废水具有显著优势,但也存在运行费用较高等问题。

    人工湿地法。人工湿地是仿照自然湿地人工修建并参与监督控制的具有流动或静止水体的浅水水域,是以基质-植物-微生物为核心的综合生态系统,可通过基质截留、过滤、吸附,植物吸收、拦截,微生物摄食、分解等途径去除废水中的污染物,充分发挥了物理、化学和生物的协同作用。

    特点:人工湿地法为治理废水提供了一条绿色化、生态化的技术路线,但也存在基质易堵塞、占地面积大、受气候等因素干扰大等局限性。

    微生物处理法。微生物处理法对于矿山酸性废水具有显著的优势。其净化原理是利用微生物的新陈代谢作用降解水体中的污染物,从而达到净化废水的目的。

    特点:微生物法治理废水拥有巨大的发展潜力,具有环境友好、选择性好、二次污染少等特点,甚至还可以回收某些重金属原料,但如何筛选出适应性强的菌种是个难题。

    矿山废水的分步处理和分质利用 

    一般来说,铅锌矿矿山废水的分步处理和分质利用分4步来进行:

    一是将铅精矿和锌精矿的浓密溢流水直接回用到各自的选别流程。

    二是向尾矿水加入一定量的钾明矾和阴离子PAM进行混凝反应和絮凝沉降,将尾矿废水中影响选矿指标的铜、铅、锌、镉、铬等重金属离子去除掉。然后,再加入一定量的椰壳型粉末活性炭,并通过纤维球过滤塔来去除掉影响选矿指标的部分有机残留药剂,适度处理后的废水大部分回用到选矿流程。

    三是采场废水一部分用于厂区绿化用水和尾矿干堆库区降尘喷淋用水。

    四是加入一定量的纯碱来降低水的硬度,通过砂滤和膜滤工艺来降低水的浊度等,然后将深度处理后的水分别用于陶瓷过滤机的槽洗水、酸洗水及浮选药剂的配制溶解用水。

    根据其性质及成分存在差异,选用合适的废水处理技术及回用方法,可提高选矿废水循环利用率,实现废水的清洁排放,真正做到变废为宝。

    生态画卷 资源综合利用有新突破

    土壤资源的前世今生

    郭俊刚 赵恒勤

    前世

    你可知道,松林下松软芬芳的泥土和坚硬巨大的岩石原来是一样的呢。大自然鬼斧神工,又历经数亿年,悄然将坚硬的岩石变成了肥沃的土壤。

    早在几十亿年前,地球的表面都是岩石。地壳表面裸露的岩石,受到风力和水力的侵蚀,在物理、化学、生物、气候等多种因素综合作用下,逐渐被破碎和分解。山一样大的石头变成了小块,小块又变成了细粒。在岩石由大变小、由粗变细的过程中,不仅仅是个头变化了,同时岩石也变成了一种叫“成土母质”的物质,这个过程就叫作风化。要注意的是成土母质还不是土壤。时间又过了数亿年,成土母质在水、空气、腐殖质和微生物的帮助下,逐步形成真正的土壤。成土母质的性质决定了土壤的类别,所以在我国有东北的黑土地,有西北的黄土高原,有云贵川的红土,还有中原的棕色土壤。土壤的垂直剖面从下往上通常可划分为“土壤母质层”“底土”和“表土”三个部分,其中“表土”和“底土”合称为“土体”,是土壤的主要部分,土壤的顶部则是由动植物残体腐烂转化而成的“腐殖质层”。大自然需要300年到1000年的时间才能形成大约2.5厘米厚的土壤。

    今生

    时间来到了人类文明,人类利用和改造世界的能力不断增强,对矿产资源的大规模开发利用,也对土地资源造成了伤害,土壤环境严重恶化,已经威胁到人类的生存与发展。

    一、土地的压占和破坏

    根据有关部门测算,至2009年底,全国有1亿多亩历史遗留工矿废弃地尚未复垦。在全国11.23万座矿山的开采活动中,每年约有300万亩土地遭受毁损。在新增被损毁的土地之中,耕地或其他农用地高达60%以上。耕地的减少,导致失地农民的增多,土地利用效率降低,生态环境恶化,对社会经济的可持续发展造成严重影响。

    二、土壤污染

    土壤污染包括矿产资源开发利用造成的土壤酸化和土壤重金属污染。

    土壤酸化是指酸性物质使土壤变酸的过程。一部分是矿物开采过程中,硫化矿床从地下开采到地表后,矿石中的硫元素会转化为硫酸根离子,硫酸根离子随同降雨、地表径流等水体进入土壤,导致土壤酸化;另一部分是在矿物加工利用过程中,如煤炭燃烧所产生的二氧化硫、氮氧化物等大量酸性气体,进入大气后遇水形成酸雨,使土壤环境被酸化。

    随着矿产资源的开发利用,进入到土壤中的铜、铅、锌、铬、镉、汞、砷等重金属超出土壤承载能力,影响植物正常生长,诱发植物发生病变甚至死亡,也会在植物体表或体内积累,通过食物链进入人体,诱发人类的疾病。

    未来

    伴随着“绿水青山就是金山银山”号角的吹响,我们必须采取一定的措施,将矿产资源开发利用对环境造成的损害降到最低。通过矿山土地复垦,增加可耕地数量,提高土地质量,改善生态环境;通过开采工艺的改进,充分利用采空区和废弃巷道,减少地表塌陷和废石排放;通过生产设备和生产工艺的改进和优化,实现对矿产资源的高效节约集约利用,减少废弃物排放。

    目前,已经涌现出一些重金属修复技术,比如利用钝化剂使重金属的形态趋于稳定,利用超富集作用的植物吸收土壤中的重金属。重要地块被污染又不易治理的话,直接给土壤搬个家,将污染土壤移走,将清洁土壤移来。

    土壤是我们人类赖以生存的资源,要把生态文明理念贯穿到整个土地资源和矿产资源的开发利用过程中不仅要注重土地数量的保持,还要注重土地利用质量的提升,实现经济效益、生态效益和社会效益的统一。

    宜兴保磷矿基地选矿厂实现零排放

    周文雅 吕振福

    磷矿是地球上不可再生的非金属矿产资源,是一种重要的化工矿物原料,是保证粮食安全不可替代的矿产资源。

    根据《全国矿产资源规划(2016—2020年)》,我国规划有3个磷矿资源基地:滇中、贵州开阳-瓮福、湖北宜兴保。中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所46种重要矿产资源开发利用水平调查项目组2019年奔赴湖北宜兴保磷矿基地进行开发利用水平调查,考察基地内资源的可持续保障情况、开采选别技术水平、尾矿废石的排放情况。

    2018年全国共有磷矿采矿权证288个,湖北宜兴保磷矿资源基地有磷矿采矿权证62个。磷矿是湖北在全国最具比较优势的矿种,查明资源储量74.96亿吨,位居全国第一。为了提高生产效率和产品质量,大部分企业都会优先使用高品位磷矿,以避免不必要的原材料消耗、减少产生的废渣、提高磷矿的利用率。中低品位的磷矿石一般要通过一些特定的选矿技术,得到磷含量较高的精矿,才能用于后续的生产。宜昌的磷矿资源具有明显的夹层结构,中层为富矿,上下两层均为贫矿。特殊的矿层结构加上历史原因,宜昌当地采富弃贫的现象普遍。

    湖北省磷矿资源管理暂行办法要求对磷矿必须“全层开采,全部入选”;对开采规模实行总量控制;对磷矿石(粉)实行凭准运单运输的准运制度;逐步重组和关闭生产能力在 15 万吨/年以下的磷矿企业,提升资源利用水平。宜昌市继续减少磷矿石开采计划,2018年在1300万吨的基础上又缩减了300 万吨。一系列措施,有效保障了湖北磷矿资源的可持续发展。

    2018年,湖北宜兴保磷矿基地内磷矿企业有62家,在产企业54家,均采用地下开采,运营期间采掘废石不出坑,回填采空区,既可降低采空区上方的开裂、沉降变形,又防止固体废弃物对环境的污染。由于基地磷矿实行开采总量控制,基地内总设计采矿能力3212.5万吨,实际采出矿石1440.795万吨,平均采矿产能利用率46.02 %。

    湖北宜兴保磷矿基地选矿厂普遍采用重介质旋流器进行磷矿选别。磷矿原矿破碎后进入重介质旋流器,品位高的磷矿颗粒在旋流器中下沉,成为精矿产品;品位低的磷矿颗粒在旋流器中上浮,随溢流水排出,成为尾矿产品。所有生产废水净化后全部循环使用,完全实现零排放。

    宜兴保磷矿基地2018年排放磷矿废石70.94万吨,年利用磷矿废石95.87万吨,磷矿废石累计积存量为194.26万吨,2018年磷矿废石利用率为135.14% 。

    宜兴保磷矿基地2018年排放磷矿尾矿41.32万吨,年利用磷矿尾矿37.32万吨,平均磷矿尾矿利用率为90.32 %,累计磷矿尾矿积存量为95.89万吨。

    磷矿属于不可再生资源,缺乏相应的替代品种,被列为我国重要的战略资源,在国家粮食生产安全中占有极其重要的地位。湖北宜兴保磷矿资源基地资源储量大,2016年湖北远安发现一特大型磷矿床,初步探明储量达4.29亿吨,是我国首次发现的单一矿区最大规模磷矿,后备资源丰富。湖北对磷矿实行开采总量控制性管理,可有效保障我国未来磷的供应能力,保障我国粮食安全,助力中国磷业发展。

    材料界的“百变星君”——石墨

    郭理想 张然 刘磊

    地球上的碳分布非常广泛,既可以分布于地壳表层,又可以存在于地壳深部甚至是地球内部更深处的地幔中。此外,碳还是地球上生物体的基本组成元素之一。同时,其存在的状态也很多样,氧化态、还原态以及单质形式的碳均能在各种自然和人为环境中存在。截至目前,自然界中已发现的由碳单质构成的物质有三种:第一种是价值斐然、人尽皆知的钻石,第二种是与我们的日常生活密切相关的石墨,第三种是尚存争议且人们知之甚少的卡宾碳。

    石墨最早由德国矿物学家A.G.Werner(1749~1817)命名。自然界中产出的石墨外观呈现出钢灰色或黑色,形状主要有鳞片状和土状两类,还有部分以块状形式产出。其化学成分主要是碳,天然产出的石墨成分纯净的很少,其中常包含SiO2、Al2O3、FeO以及粘土、沥青等杂质。

    石墨矿床的形成需要具备以下两个主要条件:大量的碳,即碳质要集中,它们是形成石墨的主要原材料;合适的热力学条件,例如相当高的温度,好比是工厂中用于生产的机器需要合适的工作参数和加工环境。

    全球石墨资源分布广泛,美国地质调查局最新发布的《世界矿产品概要2019》中的数据显示,全球范围内的石墨储量主要分布在土耳其、中国、巴西、莫桑比克、坦桑尼亚、印度、越南等国。其中晶质石墨主要分布在中国、巴西、莫桑比克、乌克兰、马达加斯加等地,隐晶质石墨主要分布在土耳其、印度、墨西哥等地。

    我国是传统的石墨生产和消费大国。石墨属于不可再生资源,是我国的优势矿种,我国在2016年12月将晶质石墨列入国家战略性矿产目录。根据自然资源部最新发布的《中国矿产资源报告2019》显示,我国晶质石墨查明资源储量为4.37亿吨,主要分布在黑龙江、山东、内蒙古、吉林和湖南5个省(区)。我国已发现的石墨矿床总体上可分为三种类型:区域变质型,如黑龙江省鸡西市柳毛石墨矿、山东省青岛市莱西南墅石墨矿、内蒙古自治区乌兰察布市兴和石墨矿等;接触变质型,如湖南省郴州市鲁塘石墨矿,吉林省吉林市磐石烟筒山石墨矿等;岩浆热液型,如新疆维吾尔自治区昌吉苏吉泉石墨矿,巴音郭楞蒙古自治州尉犁县托克布拉克石墨矿等。

    石墨的用途也颇为广泛。石墨具备良好的导电、导热、润滑、耐磨,以及耐高温、抗腐蚀、防辐射等诸多优良性能,能用于制造各种产品,被广泛用于国民经济的各个行业,可谓是材料界的“百变星君”。在传统行业中,石墨可作为耐火砖、坩埚、增碳剂等,应用于耐火材料和钢铁工业。由于洁净钢及超低碳钢的发展,以及节能降耗的要求,开发低碳耐火材料已成为必然趋势,石墨在炼钢领域的用量正逐步降低。

    在新能源领域,石墨可作为锂离子电池的负极材料。负极材料对石墨性能要求较高,通常需要将石墨球形化以后,提纯到99.9%以上。在核能领域,天然石墨也发挥着重要作用,球床式高温气冷堆的球形燃料元件中,天然石墨占据64%的比例。

    石墨烯是近年来的热点新型碳材料。英国曼彻斯特大学的物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov于2004年首次发现了石墨烯,他们也因此荣获了2010年的诺贝尔物理学奖。我国目前已经实现以天然石墨为原料,通过氧化石墨-还原法制备石墨烯粉体的工业化量产过程,并在防腐涂料、导热膜等领域有较好的应用效果。未来石墨烯在新能源汽车、海洋工程、能源发展、高端装备、环境治理等领域的应用将进一步深入,有望成为各个重大领域不可或缺的应用材料。

    “工业味精”——锡矿的开发利用

    田敏 张红新

    地壳中锡的平均含量只有0.004%,属于比较稀贵的金属。目前已发现锡矿物和含锡矿物50余种,其中具有工业意义的主要矿物为:锡石、黄锡矿、圆柱锡矿、硫锡铅矿、辉锑锡铅矿。地球上锡矿主要呈带状分布在东南亚和东亚两大锡矿带,东南亚锡矿带北起缅甸的掸邦高原,沿缅泰边境向南延伸到印度尼西亚。东亚锡矿带西起中国云南个旧,延伸至广西,南起朝鲜,经中国延伸至俄罗斯。中国居于东亚锡矿带的主要区域,因此成为全球锡资源储备第一大国。近年来数据显示,全球锡储量共约480万吨,中国拥有150万吨,印尼80万吨,巴西70万吨,玻利维亚40万吨,澳大利亚37万吨。

    我国锡矿资源分布较为集中,主要分布在云南、广西和湖南三个省(区),三个省(区)锡精矿产量合计约占全国总产量的90%。目前,世界上有20多个国家开采锡矿,自1993年以来中国锡精矿产量一直居于世界第一。

    我国锡矿资源按照矿物组成不同分为三类:原生锡矿、砂锡矿和其他类型锡矿石,储量分别为92.88%、0.80%和6.32%。原生锡矿主要分布在广西和云南,合计占总累计查明储量的83.06%。目前,工业生产中锡矿选厂根据资源类型的不同,共有7种方法处理矿石,分别为重选、单一浮选、浮-重-浮、浮-磁-重、重-浮-磁、重-磁-浮、重选-浮选,重选法处理矿石量最多,单一浮选法处理的原矿品位最高。我国资源量最大的原生锡矿和砂锡矿主要采用重选工艺,使用的机械设备有跳汰、摇床、溜槽及离心机等重选设备。我国虽然锡矿储量丰富,但品位较低,主要集中在0.1%~1%之间。国内矿山企业着力提高锡矿伴生资源综合利用水平,通过科学制定选矿工艺,回收共伴生组分11种元素,包括镉、硫铁矿、镍、铅、锑、铁、铜、钨、锌、铟、银。

    锡最大的优点是可以100%回收,符合环保、节能、节约资源的国家战略,国家不断出台多项政策鼓励扩大锡的应用领域。近几年,我国电子产品出口日益增多,在欧盟《关于报废电子电器设备指令》和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》发布实施后,欧洲将强制步入无铅化电子时代。中国电子无铅化趋向势在必行,预计我国在锡焊料领域中消费量年增长率将在10%左右;塑料工业生产因环保要求,将扩大锡热稳定剂的使用;硫酸亚锡作为新型绿色环保水泥的添加剂,在近几年发展较快。随着我国汽车、钢铁、机械制造业和矿山工业的发展,锡的使用量会逐步增加,锡产业将迎来长期良好的发展前景。

    你了解氟中毒吗?

    冯乃琦 张永康 曹耀华

    氟在自然环境中广泛分布且与人体健康密切相关,主要分布在人的骨骼、牙齿、指甲和毛发中。氟是与人体健康密切相关的必需微量元素,但若摄入过量就会引起氟中毒,氟污染还可以使动植物中毒,影响农牧业生产。我国地方性氟中毒病区分布广、病情重,遍及29个省、市、自治区。全国有病区县1314个,病区村10万余个,受威胁人口超过1亿人。

    一、什么是地方性氟中毒?

    地方性氟中毒,是指在自然条件下,人们长期生活在高氟环境中,主要通过饮水、空气或食物等摄入过量的氟而导致全身慢性蓄积性中毒。

    二、地方性氟中毒的危害是什么?

    地方性氟中毒是一种慢性全身性疾病,主要表现在牙齿和骨骼上。对牙齿的损害主要表现为氟斑牙。主要危害为7~8岁以下的婴幼儿,一旦形成残留终生。

    对骨骼的损伤会引起氟骨症,主要表现腰腿及全身关节麻木、疼痛、骨关节变形,出现弯腰和驼背,最后发生功能障碍,乃至瘫痪。另外还可能对神经系统产生障碍,对肌肉、肾脏、甲状腺、甲状腺旁腺等产生不同程度的损害。

    三、大气、土壤和水中的氟是从哪里来的?

    大气中的氟:大气中氟的人为来源主要是工矿业的生产过程和煤炭燃烧的排放,以气态和颗粒形式将氟化物释放到环境中。

    土壤中的氟:土壤中氟的来源主要有3个途径:岩石中含氟矿物的风化;火山喷发进入大气的含氟化合物经干湿沉降进入土壤;人类工业活动。据估计,我国磷肥厂一年排放10多万吨氟,砖瓦厂排氟量达50万吨以上。此外,钢铁、制铝、化学磷肥、玻璃、陶瓷、氟化工等工业以及燃煤过程中排放的含氟三废,数量也极高。

    水中的氟:萤石和磷灰石的溶解是地下水中氟的主要来源,黑云母、角闪石以及含蛭石、高岭石和蒙脱石的黏土矿物也是其来源之一。

    四、地方性氟中毒有哪几种类型?

    根据氟的来源和摄氟途径不同,将地方性氟中毒分为三大类:饮水型氟中毒、燃煤污染型氟中毒、饮茶型氟中毒。

    五、地方性氟中毒临床表现有哪些?

    氟中毒最突出的表现是骨骼和牙齿受损害。骨骼损害引起氟骨症,出现全身关节疼痛,四肢或躯干麻木,手足抽搐、僵硬,严重时还有关节活动困难,弯腰驼背,胸廓变形,甚至不能直立行走,丧失劳动能力。

    六、影响氟中毒发病的主要因素有哪些?

    一是摄氟量:摄氟量高,发病率高,病情严重。二是营养条件:蛋白质、钙和维生素有抗氟保护机体的作用。三是饮水中的化学成分及硬度。饮水中的钙和镁可降低人体对氟的吸收,促进氟从体内排泄,减少氟对机体的危害。饮水的碱度增强可使氟的活性增强,有利于氟的吸收和增加氟的毒性。四是抗氟元素的摄入,如钙、镁、铝、硼、锌、硒、铜、钼、铁等,可促进氟由体内排出或增强某些酶的活性,从而提高机体抗氟能力,降低氟的毒性。五是生活、饮食习惯与燃煤污染型和饮茶型地方性氟中毒有着极为密切的关系。

    七、氟中毒的预防措施有哪些?

    饮水型氟中毒病区预防的根本措施是降低水氟含量,使之达到生活饮用水卫生标准。

    一是改换水源。在有条件的地区采用引水、打深井等措施,使病区群众改用低氟水源。二是在干旱地区,可利用物理、化学方法除去水中过量的氟,使之达到生活饮用水卫生标准的要求。常用的方法有混凝沉淀法、活性氧化铝吸附过滤法、骨炭过滤法等。三是饮茶型氟中毒病区要大力宣传高氟茶的危害,使病区广大群众认识到高氟对人体健康危害的严重性,自觉改变不良的饮茶习惯,增强自我防病能力。

    八、地方性氟中毒该如何治疗?

    地方性氟中毒由于发病机理不太清楚,目前尚未研究出根本有效的治疗方法,只能对症或缓解某些症状,减轻病人痛苦。

    一是切断氟源,减少机体摄氟量。根据病区类型和特点,采取不同措施,把环境介质中的氟含量降到或控制在国家标准范围内,减少机体摄氟量。

    二是减少机体对氟的吸收。利用某些元素与氟的亲和力与氟离子结合,形成新的难溶性盐,不能被机体吸收利用,如铝、硼、钙等元素。

    三是促进体内氟的排泄。体内氟主要从肾脏排泄,某些药物和元素能促进氟从机体排出。如甘草和维生素C,两者对增强体内新陈代谢、加强利尿解毒有一定作用。

    四是改善生活条件。生活条件和营养状况对地方性氟中毒的发生与发展有直接影响,改善生活条件,增强机体抵抗力,补充必要的营养,有利于减轻发病和提高疗效。

    五是对症治疗。地方性氟中毒患者常出现疼痛、麻木、抽搐,以及消化系统、神经系统障碍等症状,可给以镇静、镇痛、助消化等药物,解除患者痛苦。

    九、刷牙会导致氟中毒吗?

    我国居民氟的适宜摄入量应在1.0到1.5毫克之间,可耐受最高摄入量为3毫克,超过此安全限值,氟就会在体内积蓄,引起氟中毒。我国牙膏含氟量标准是:成人牙膏0.05%~0.15%。如果使用1克的含氟牙膏(约1厘米长的膏体),每天刷牙2次,氟总量只为2~3毫克。刷牙后吐掉泡沫,已经吐掉了大部分的氟,剩下吞咽到体内的氟只是很少的一部分,不会对人体产生伤害。

    对于儿童,特别是6岁以下的儿童,由于吞咽反射比较差,容易在刷牙时吞入牙膏,要注意防止氟摄入过量。一方面,儿童应该使用含氟量更少的儿童牙膏,并且每天刷牙不超过2次。另一方面,家长要监督孩子刷牙,鼓励他们吐出泡沫,不要吞咽。偶尔发生的吞入不用过于担心,因为即使是使用含氟1500毫克/千克的牙膏,1岁儿童也要一次服下33克才会达到可能中毒量。

    走近资源王国 实现人与自然和谐发展

    摘要:

    矿业是保障我国现代化建设能源资源安全的战略基础,新时代生态文明建设对矿业发展方式提出了更高要求。但国内矿业发展空间不足、动力不足,正处于绿色化、国际化、治理现代化的转型关键期,正在经历由大到强的蜕变,发展面临提升发展活力、推动绿色转型升级、建设现代化矿业市场体系、参与全球矿业治理等任务及要求。

    党的十八大以来,中国地质调查局紧扣国家能源资源安全主题,在以公益性地质调查支撑能源矿产勘查及转型、支撑战略性新兴矿产找矿、以新技术实现资源节约集约高效利用、精准对接服务矿业绿色转型升级及科技创新支撑深部找矿方面取得了一系列成果,为我国矿业转型发展奠定了坚实基础。

    Abstract:

    Mining industry is the strategic basis for ensuring energy and resources security in China's modernization drive , and the construction of ecological civilization in the new era puts forward higher requirements for its development mode.However, the development of domestic mining industry is insufficient in space and motive force and in the critical period of transformation of greening, internationalization and modernization of governance. It is undergoing transformation from big to strong. The development of domestic mining industry is facing the promotion of development vitality, promotion of green transformation and upgrading, construction of modern mining market system, and participation in global mining governance.

    Since the 18th National Congress of the Communist Party of China, the China Geological Survey has been closely following the theme of national energy and resources security, supporting energy and mineral exploration and transformation, supporting strategic emerging mineral exploration, realizing resource conservation, intensive and efficient utilization with new technology, accurately docking services, green transformation and upgrading of mining industry, and supporting scientific and technological innovation. A series of achievements have been made in deep prospecting, which laid a solid foundation for the transformation and development of China's mining industry.

    支撑能源矿产勘查转型

    《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》明确提出,要推动能源结构优化升级,建设多轮驱动的现代能源体系。

    近年来,中国地质调查局将能源矿产地质调查放在更加突出的位置,瞄准服务国家能源安全保障、改善能源结构、支撑油气勘查开发体制改革的目标,加大了对页岩气、铀矿、天然气水合物、地热、锂矿和石墨等非常规及新型能源的调查力度,重点开展基础地质调查评价、重点区勘查示范、理论、技术及装备创新等工作,取得了一批地质调查成果,为我国现代能源体系的建立提供了坚实的基础。

    ——页岩气(油)调查实现重大发现或突破。一段时期内,我国南方油气页岩气突破均来自四川盆地、江汉盆地和苏北盆地等盆地内,盆地外复杂构造区一直未获重大突破或发现。中国地质调查局通过在四川盆地周缘、武陵山、滇黔桂、中扬子、下扬子地区开展基础地质调查工作,开辟了6万平方千米勘查新区,圈定了正安-酉阳、宜昌-长阳等10处页岩气调查远景区,基于重大突破和发现成果,优选了正安、秭归等14个页岩气有利勘查区块,支撑了新一轮页岩气招标工作。

    拓展9套盆地外复杂构造区新层系,取得新层系重大突破。在四川盆地、江汉盆地等盆地外,新发现震旦系陡山沱组、灯影组,寒武系岩家河组、天河板组,奥陶系宝塔组,志留系石牛栏组,二叠系栖霞组、龙潭组、大隆组9套油气页岩气新层系。安页1井首次发现志留系石牛栏组和奥陶系宝塔组含油气地层,同时首次在四川盆地外二叠系栖霞组发现厚达147米的含油气地层。秭地1井、秭地2井在武陵山地区震旦系陡山沱组发现页岩气,鄂阳页1井在震旦系灯影组发现礁滩相含油气地层,鄂宜页1井在寒武系岩家河组首次发现含油气地层,宜地2井在寒武系天河板组钻获裂缝性天然气,港地1井、泾页1井在二叠系大隆、龙潭组获得海陆交互相页岩油气新发现。

    中国地质调查局在贵州省遵义市正安县实施的安页1井

    发现3种新类型,取得油气页岩气调查新类型的重大突破。安页1井钻获志留系石牛栏组海相互层状泥晶灰岩与钙质泥岩,是我国首次发现的高产海相致密气藏。宜地2井首次发现天河板裂缝性天然气新类型。曲页1井在赣中和黔西六盘水二叠系煤系地层发现煤层气、页岩气、致密砂岩气“三气”共存模式。其中,贵州遵义安页1井、湖北宜昌宜地2井等12口井是国内重大油气页岩气突破与发现。安页1井一举获得二叠系栖霞组,志留系石牛栏组、五峰-龙马溪组和奥陶系宝塔组“四层楼”式天然气、页岩气重大突破。其中,石牛栏组含气地层累计厚68米,经压裂获超过10万立方米/日的高产稳产工业气流。安页1井油气调查的重大突破被认为是历史性、里程碑式的,对南方复杂地质构造区和贵州省油气勘查具有重要意义,圆了中国地质工作者和贵州省人民60多年的油气梦。此外,宜地2井钻获70米优质页岩,鄂宜页1井钻获水井沱组86米厚高含气页岩气层,鄂阳页1井在牛蹄塘组钻获页岩气流,均实现重大发现。

    ——海域天然气水合物获得重大发现。海域圈定6个天然气水合物成矿远景区,预测资源量达744亿吨;陆域圈定9个天然气水合物有利成矿区块,预测资源量350亿吨油当量;利用综合地质、地球物理和地球化学等多种调查技术手段,在西沙海槽、琼东南海域、神狐海域及东沙海域圈定6个远景区、19个成矿区带、25个有利区块,预测水合物远景资源量达744亿吨油当量;在青南藏冻土区优选出9个天然气水合物有利成矿区块,预测远景资源量达350亿吨油当量。

    在南海北部珠江口盆地首次钻获高饱和度水合物,首次钻探证实超千亿立方米级天然气水合物矿藏。在珠江口盆地东北海域钻获高纯度天然气水合物实物样品,控制面积55平方千米,控制储量达到1000亿~1500亿立方米。在南海北部神狐海域实施的19个钻孔均发现天然气水合物,控制面积128平方千米,控制资源量超1500亿立方米,其中通过钻探取芯落实的2个大型矿体,探明储量达400亿立方米,为海域天然气水合物试采提供了重要参考靶区。

    ——地热资源展现新前景。目前,已完成336个地级以上城市浅层地温能调查评价,浅层地温能资源每年可采量折合标准煤7亿吨,可用于建筑物供暖和制冷,实现建筑物夏季制冷面积326亿平方米、冬季供暖面积322亿平方米,提高浅层地温能高效利用每年可节煤2.5亿吨,减少二氧化碳排放6亿吨。全国地热水资源每年可采量折合标准煤18.65亿吨,以中低温为主,高温为辅,每年可开采量折合标准煤18.28亿吨;其余山地丘陵区中低温地热资源折合标准煤0.19亿吨,温泉多分布其中。高温地热水资源每年可采资源量折合标准煤0.18亿吨。

    战略性新兴矿产调查获突破

    近年来,中国地质调查局在锂矿、石墨战略性新兴矿产调查方面取得重大进展。

    通过开展四川甘孜甲基卡锂辉石矿调查,新发现锂辉石矿脉14条,新增氧化锂资源量 88.55万吨;新发现9处含锂盐湖,四川甲基卡地区新增锂矿资源量88.55万吨,平均品位1.41%,全区总资源量超过200万吨,为打造川西新能源产业基地夯实了资源基础。

    在西藏北部地区开展盐湖水化学地质调查,收集盐湖水化学地质资料,新发现结则茶卡、龙木错、查波错、扎仓查卡、捌仟错、仓木错、拉果错、当雄错和鄂雅错等9处含锂盐湖,引导和拉动商业性勘查,新增资源量1400万吨;在青海柴达木盆地东台吉乃尔、西台吉乃尔和一里坪等开展盐湖卤水锂矿调查,企业跟进勘查新增资源量1260万吨;在柴达木西部南翼山地区开展深层富锂卤水资源调查,估算资源量1200万吨,达到超大型卤水锂矿规模。

    石墨矿调查取得一批新进展。内蒙古、青海等地圈定石墨找矿远景区18处,新发现矿产地11处,探获资源量3000万吨。新疆奇台黄羊山晶质石墨矿是我国发现的首个超大型规模岩浆热液型晶质石墨矿,改变了岩浆热液型无石墨大矿的历史,估算石墨资源量2000万吨以上,平均固定碳含量7.01%,大鳞片晶质石墨含量30%~35%,有望形成1处新的晶质石墨资源基地。

    助力资源节约集约高效利用

    稀土选冶及盐湖提锂技术取得新突破,为资源开发利用提供了技术支撑。

    成功开发出脱泥-浮选技术和浮团聚磁选技术,并先后应用于冕宁稀土矿等,实现了技术转化,为该地区稀土资源绿色、高效开发提供了技术支撑。针对轻重混合型复杂稀土,研发出化学解理-选浸联合技术,成功实现了轻、重稀土的有效分离与富集。稀土精矿盐酸直接提铈技术等稀土分离提取工艺成功生产了氯化物、氧化物、氟化物、碳酸盐、高纯金属、稀土硅化物等系列产品。

    研发的太阳池提锂技术已成功应用于西藏扎布耶盐湖开发。该技术工艺利用青藏高原丰富的太阳能资源,让高锂碳酸盐型卤水在太阳池中只加热不蒸发,从而获得70%~90%的高品质碳酸锂精矿,再经简单加工即可得到工业级或电池级碳酸锂产品。这一工艺对环境影响较小。目前,利用该项技术已在扎布耶盐湖建成了5000吨工业级碳酸锂生产线。该技术以及中国科学院青海盐湖研究所的膜分离锂镁分离技术和青海盐湖集团的吸附法提锂技术共同促进了青藏高原盐湖锂矿开发利用。

    在钼铜冶炼淋洗液中稀散元素铼的综合回收和高效利用技术方面取得重大突破,并在国内多个大型企业成功转化,为我国航空发动机规模化生产提供了资源保障。

    为矿山生态修复出谋划策

    中国地质调查局“十三五”科技创新发展规划明确提出,将大型资源基地资源环境综合调查作为重要矿产资源领域4项主要任务之一,组织所属单位,发挥自身的专业技术优势,对占用大量土地的尾矿进行二次开发,提高尾矿综合利用率;对开发用量大、投资少、有销路的尾矿,通过实现规模经营和多品种开发的资源化、商品化使其变废为宝,真正成为经济商品中的一部分;对尾矿坝中的废水进行处理以达到国家标准,实现浮选废水适度净化后全部回用和零排放。对于未处理的采空区、废旧巷道等,利用井下采空区排放尾矿。积极开展土壤治理研究工作,构建矿山污染耕地土壤微生物治理技术模型,研究成果应用于耕地土壤重金属污染治理;组建土壤修复实验室,并部分建立土壤试验田,作为土壤治理技术的孵化与示范。此外,还通过精准服务“长江经济带”“皖江经济带”等国家和区域发展重大战略工程,以综合地质调查成果报告的形式涵盖所属区域矿山生态修复所需基础数据,并为其提供修复方案。

    为皖江经济带提供的调查报告提示发展需要关注的3个重大地质问题就包括皖江地区矿山环境问题,指出矿山开采与城市建设、生态保护的矛盾凸显,因采矿产生的地面塌陷、边坡失稳等地质灾害、“三废”污染、水土流失、压占毁损土地资源等生态环境问题日趋严重,建议对重点塌陷区开展塌陷现状及治理情况核查,并在回填基础上进行生态复垦;针对已闭坑的老井工开采矿山,加强对采空区的排查;对岩溶塌陷区进行水文地质条件详查,提出岩溶塌陷防治措施;矿山开采引发的崩滑流等地质灾害主要发生于露天开采矿山,建议对露天矿坑隐患点进行边坡加固,对废旧露天矿坑进行边坡改造、修复治理,对崩塌滑坡灾害点进行清理、测量、评价、修复;矿山废水排放和废渣堆置不当,给矿山周围的地表、地下水体造成了不同程度的污染,对矿区周围地表水影响较严重,建议对已占有、已污染土地进行试点修复工作,技术成熟后进行推广;对矿区影响范围内水土质量下降区域进行详查,理清污染途径,提出水土保护措施;关于矿山开采压占、毁损土地资源,建议开展毁损土地资源修复和治理,支撑矿山城市升级转型。

    推动矿山生态地质调查和绿色矿山建设,初步实现有效指导矿山开发、监管和保护;参与编制9项绿色矿山建设标准;建成并完善全国重要矿产矿山数据库和尾矿综合利用特征数据库,编制重要矿产固体废弃物分布图;调查我国部分尾矿库,形成固废综合利用新技术,筛选部分尾矿库开展可利用性评价。

    支撑引导老矿山深部找矿

    近年来,中国地质调查局在有资源潜力的现有老矿山部署深部找矿项目,紧密结合地方经济社会发展,以矿山企业投资为主体,对公益性地质工作给予适当支持,引领和拉动矿山企业跟进勘查,增加矿山可采资源储量,稳定和扩大矿山产能,延长矿山服务年限和保障职工就业,促进矿业城市(镇)经济社会持续发展和社会稳定。

    2012年~2014年,中国地质调查局共部署实施老矿山找矿项目188项,其中勘查类项目168项、找矿预测与方法技术研究类项目20项,共有115家地勘单位和143个矿山企业参与项目实施;累计投入经费22.3亿元,其中中央财政资金10.4亿元、地方财政资金550万元、矿山企业资金11.8亿元;实现老矿山深部和外围新区、新类型、新方向找矿重大突破,共55个矿山新增资源量达大中型规模,其中通过研究西藏罗布莎矿区含矿构造岩相带与矿体空间分布规律,配合重磁电综合解释,圈定深部找矿靶区,经钻探验证发现厚大隐伏矿体,实现铬铁矿找矿重大突破;新增铬铁矿资源量200万余吨,其中Cr-80矿体提交115万吨,是目前国内发现单体规模最大的铬铁矿体;在香卡山矿区深部发现6个铬铁矿富盲矿体,新增资源量25万余吨,预测深部仍有很好的找矿潜力;罗布莎铬铁矿的找矿突破深化了对区域空间成矿规律的认识,总结完善了有效的勘查方法,拓展了区域找矿空间,对缓解我国铬铁矿供需压力和提高资源保障能力具有重要的现实意义。

    尽管一路披荆斩棘,成绩显赫,中国矿业转型发展依然任重道远。在精准研判国际国内矿业发展形势的基础上,中国地质调查局提出,要紧扣国家能源资源安全,精准对接矿业转型发展,着力构建现代矿业发展服务体系,着力打造中国地质调查局在服务矿业转型发展中的权威和品牌,向矿业企业提供受欢迎、能解决实际问题、能满足企业需求的服务产品和平台。中国矿业报社作为这一战略性部署的具体实施者,在遵循“解放思想、大胆探索、聚焦需求、创建精品”这一原则的基础上,面向全球和中国矿业,打造“国际一流、国内顶尖”的矿业信息产品和服务平台,树立中国地质调查局服务矿业转型发展的品牌,强化智库型媒体功能,力求尽快建成中国矿业融媒体主平台,从2020年到2025年,打造中国矿业最权威的信息发布平台、较强国内和国际影响力的矿业资讯平台和专业化的咨询服务平台,向世界发出中国矿业声音,亮出中国观点,提供中国方案。

     
    中国地质调查工作服务矿业转型发展纪实

     

    赵信文,男,38岁,硕士,专业技术九级,专业方向:环境地质

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    系统梳理了粤港澳大湾区地下水、优质耕地、地热、地质遗迹等资源和软土地面沉降、岩溶塌陷等环境地质问题,初步查明大湾区资源环境禀赋条件,基本解决大湾区规划发展地质资源供给和地质安全保障。基本查明了不同重金属及硒元素在水土植物中迁移转化富集机理,为特色农产品种植提供重要技术支撑。

    实现转化应用和有效服务情况:

    负责广州城市地质调查示范,编制了《支撑服务广州市规划建设与绿色发展资源环境图集及建议》,有效服务了广州国土空间规划与海面城市建设,初步构建了珠江三角洲地区城市地质调查技术标准体系,推动了广东省城市地质工作全面启动,创新了“中央引领,地方跟进”的城市地质调查合作新模式,带动了地方投入4.6亿。

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    建立了手动压片-便携式XRF土壤重金属元素野外快速检测方法,本方法能够迅速采集到调查点、区的地球化学数据,实现现场快速追踪异常,有效地寻找“热点”地带,更快、更经济地实现野外现场监测。创新引领,与广州市规划设计院合作开发“地质随身行”手机APP,实现共建共享、跨界融合,有效拓展了地质成果应用领域。

    促进人才成长和团队建设情况:

    在主持项目过程中,注重人才培养和团队建设,培养二级项目负责人1人,子项目负责人4人,晋升高级工程师5人,研究生10余人,本人借调水环部锻炼;初步形成环境地质调查研究团队,发表文章10篇,申请专利2项,科技能力显著提高;初步建成珠江口重点地区环境地质监测基地,为大湾区地质环境监测研究提供了重要基础。

    赵信文

    20181211-12日,自然资源部中国地质调查局地球物理地球化学勘查研究所标准物质研制与分析质量监控中心组织专家对物化探所分析测试研究中心承担的珠江下游典型地区1:5万土地质量地球化学调查浙江省衢州市江山等地1:5万土地质量地球化学调查集中连片贫困区富硒地块清单调查不同成土母质区土壤重金属风险评价与成果集成四个项目2017年样品的分析数据进行了评审验收。专家组由来自湖北省地质实验测试中心和山西省岩矿测试研究所的专家组成。

    验收会听取了分析测试研究中心对四个项目样品分析情况的质量总结汇报及项目负责部门代表的分析数据应用成图效果介绍,专家组抽查了分析原始记录、相关图表,统计计算了外部监控样品的质量参数,按照有关规范要求对四个项目样品分析质量进行了评审和验收。

    专家组认为物化探所分析测试研究中心承担的四个项目样品的分析测试质量指标达到规范要求,一致同意通过验收。

    2018年,分析测试研究中心以地调局质量提升年为契机,通过改进分析方法,完善内部质量控制流程,严格内部质量控制要求,促进分析质量稳步提升。全年共验收分析数据3次,涉及9个项目、21个分析批、34634件样品(基本样品26961件)、约131万个数据,外部监控样中绝大多数元素的准确度合格率均大于95%(规范要求大于等于90%),三个有评定等级的项目均被评为优秀级,为我所的土地质量地球化学调查及内蒙古黑鹰山地区矿产地质调查等项目提供了支撑。

    2017年土地质量地球化学调查样品分析数据通过专家验...

    由中国科学院南京土壤研究所主办、自然资源部生态地球化学重点实验室承办的 “第一届全国土壤修复大会”,于2018年12月5日至7日在南京召开。来自全国十多个省、市、自治区的上百家科研院所、高校及相关行业一千六百余名代表出席此次会议,另有近五十家企业报名参展。此次会议通过大会报告、主题论坛、墙报展板、论文摘要等形式,全面反映了我国土壤修复从基础研究、到应用研究以及产业化的全链条工作,集中展示了土壤修复行业的新材料、新仪器、新装备以及新进展、新著作、新成果。

    部重点实验室谭科艳博士在会上作了题为“土壤污染的地球化学工程修复技术与未来发展思考”的报告,刘永兵博士作了题为“镉铅复合污染土壤协同稳定化机理研究”报告,王喆在研究生专场作题为“地球化学工程技术修复农田土壤重金属污染研究进展”的报告并向大会提交了摘要。黄园英博士提交了题为“电动-渗透反应格栅联合技术用于复合污染土壤修复”的会议摘要及电子展板。通过多种形式的成果推介与宣传,充分展现了部生态地球化学实验室在生态修复方面的成就与风采。

    此次大会的召开,对加快提升国家土壤修复科技创新能力、促进土壤修复产业快速健康发展、服务生态文明和美丽中国建设具有重要意义和作用。

    实验测试中心科研人员参加“第一届全国土壤修复大会...

    10月24日-25日,由中国地质学会主办,自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质研究所、中国地质学会水文地质专业委员会、贵州省地质环境监测院、贵州大学承办的中国地质学会水文地质专业委员会2018年年会暨地下水与自然资源保护研讨会在贵阳召开。年会主题是“地下水与自然资源保护”。与会专家和代表围绕荒漠与湖泊水平衡、水文地质与水资源、水环境保护与管理、地下水污染调查及风险防控、地下水保护与利用、地下水特征与土壤修复等方面,共同探讨最新研究成果,推进水文地质学科发展。自然资源部中国地质调查局、贵州大学相关同志,以及来自中外的近240多位同行专家参加会议。

    会议指出,地下水资源是人类的宝贵财富,也是生态环境体系中的关键因素,合理开发利用地下水是实现我国可持续发展的重要战略问题。要统筹考虑地表水与地下水,健全水资源调查、监测、评价体系,加强重点地区的地下水统测工作,更好地为国土空间规划、用途管制、以及生态修复等提供科学支撑。水是山水林田湖的纽带,要抓住流域生命共同体的“牛鼻子”,坚持山水林田湖草生命共同体的系统观,进行科学的生态治理工作,实现水资源与经济社会和生态系统的协调发展。

    会议强调,面对新形势、新要求,水文地质工作者要认真践行新时期地质工作者核心价值观,把握科技创新主攻方向、强化创新能力和支撑平台建设、加强人才培养与创新团队建设,全面提升水工环科技创新能力。一是要以“山水林田湖草生命共同体”科学意义为基点,以地球系统科学和“要素-结构-功能-效应协同机制”为支撑,开展多尺度、多时度、多学科、多圈层融合的“水科学”创新研究;二是围绕支撑服务“统一行使生态保护修复”职责需求,系统开展全流域水资源保护及生态修复工作,构建区域地下水水质与污染防控理论与关键技术体系;三是针对制约水工环基础创新突破的突出技术问题,重点开展地下水中同位素及非传统稳定同位素分析技术研发,加快推动水文同位素测试与测年、溶质运移物理模拟、多相流数值模拟并行算法等新技术研究与应用;四是加强关键带物质能量迁移转化规律与资源环境承载力研究,构建具有我国独特性的大型平原、山区、沙漠、冻土、黄土、北方湿地等多类型地球关键带观测研究网络;五是加快科技创新平台建设,为自然资源统一管理与生态保护修复提供科学高效的地质解决方案;六是要加快成果转化应用,支撑服务国土资源空间开发规划、国家城镇化建设及自然资源管理。

    此次会议专门设置了青年论坛,12位青年学者就典型地区地下水资源环境承载力评价、农田区千层地下水及土壤重金属特性研究、雷州半岛地下水模拟研究、裸露型岩溶地下河对土地利用变化的水化学相应、新疆喀什三角洲地区地下水循环演化与地表水转化关系研究等问题进行深入的交流与探讨,专家作为青年学术导师现场进行针对性点评,并为优秀获奖青年颁奖。

     
    中国地质学会水文地质专业委员会2018年年会召开

    2018年9月19日,自然资源部在北京组织专家,对自然资源部中国地质调查局矿产资源研究所参与的部公益性行业科研专项《电动力学与PRB技术联合修复有机氯和Cd、Cr(VI)污染土壤》项目(编号201411089)进行了验收。其中,资源所土壤修复团队承担的《EK-SS技术联合修复湘江流域多金属污染典型示范研究》课题(编号201411089-3)在年初通过了项目组织的专家验收。专家组认为课题组圆满完成了任务书规定的目标任务,取得了预期成果,达到了考核指标的要求,同意通过验收。

    本课题研究区为湖南长株潭城市群的昭山地区,以复合污染场地为对象,通过系统调查评价,在厘清有关污染物的基础上,开展电动力学与固定化/稳定化联合(EK-SS)技术修复复合污染土壤研究,形成了一套具有自主知识产权、适合我国国情的较为可行的土壤重金属修复技术和修复设备,对促进我国土壤环境修复技术的市场化和产业化发展具有一定的现实意义。共发表中文核心论文3篇,获实用新型专利2项,申请发明专利1项,开展成果应用示范1项。

     

     
     
    部公益性行业科研专项课题《EK-SS技术联合修复湘江流...

    广东韶关某尾矿库在表层修复后进行覆绿(左侧),较原来(右侧)生态条件有了较大改善

    内蒙古西部某煤矿应用大量水资源覆绿

    10月1日,自然资源部发布的矿业九大行业《国家绿色矿山建设规范》将正式施行,《规范》涉及矿区规划布局、资源开发、资源综合利用、节能减排、科技管理、数字化矿山、企业管理、社会责任等多个方面的内容,并着重对矿区生态环境保护和治理提出了要求。那么,如何才能更好实现矿区“与周边自然环境和景观相协调、因地制宜实现土地可持续利用、区域整体生态功能得到保护和恢复”等目标?记者日前采访了国内多位地质环境修复领域的专家,一次有关矿山环境修复的专业性讨论就此展开。

    生态恢复是矿山环境改善的主要途径

    纵观煤炭、冶金、有色、黄金、化工、非金属、砂石、水泥、陆上石油天然气开采业等九大行业《国家绿色矿山建设规范》,人们会发现保障矿山环境是所有工作的核心和出发点。而其中,既包括生产过程中的降低环境侵扰,更包括勘探开发之后的矿山环境复原。

    “我认为,生态修复是矿山环境改善的主要途径。”中国地质调查局矿产资源研究所陈明研究员是在一次出差前夕接受的采访。这段时间,他北上南下,考察了一个又一个矿山及其生态环境修复的项目。

    他告诉记者,在过去的数十年间,我国经济飞速发展,但粗放型发展也带来了明显的生态问题。如今,矿山生态环境保护的滞后效应已经凸显出来。以往矿产资源的采掘、选矿及冶炼过程对矿山环境的破坏是多方面的,最直接的是采空区地面塌陷、山体滑坡、泥石流、水土流失、植被破坏和景观破碎,此外还包括对大气、地表和地下水以及土壤环境的影响。“其负面效应不但有看得见的物理变化,还有看不见的化学变化。”

    陈明算了一笔经济账:“我国大约有80万座矿山,其中约40万座矿山因生态环境破坏而需要修复或恢复。即使按每座1000万元的保守成本估算,全部修复一遍也需要4万亿元资金。如此沉重的负担是中央和各级地方财政都难以承受的。”

    如何更加科学地弥补矿山领域的生态欠账?

    陈明认为,矿山环境的改善途径有两类不同观念:生态恢复和环境修复。前者主要依靠生态系统的自我恢复能力,成本低但周期较长,可持续性好;而后者主要依赖人工干预,成本高但速度快,可持续性则要看修复手段和理念是否合适。

    “近些年,我主要从事土壤污染修复方面的研究。我认为,矿山大都面积大、位置偏、污染严重,改善环境更适宜采用‘以生态恢复为主,工程修复为辅’的方式。即,对生态系统停止人为干扰,以减轻负荷压力;同时,在关键节点辅以人工措施,使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展。”

    对此,国家地质实验测试中心的刘永兵研究员表示认可:“生态恢复并不是置之不理,不是放任自流,而是要有整体的规划设计。矿山系统是一个复杂的巨系统,生态恢复要抓要害、分主次,在关键节点上采用人工治理修复。但在不同的地方,自然条件不一样,人工干预的尺度要区别把握,但总体上还是要以生态恢复为主。”

    “生态恢复充分利用了自然界的自我修复能力,可以大大降低成本。”陈明强调。

    充分考虑自然生态原貌,避免过度修复

    在《有色金属行业绿色矿山建设规范》中有着这样明确的要求:“矿山经地质环境治理后的各类场地应安全稳定,对人类和动植物不造成威胁;对周边环境不产生污染;与周边自然环境和景观相协调;恢复土地基本功能,因地制宜实现土地可持续利用;区域整体生态功能得到保护和恢复。”

    那么,西部干旱区和东部执行同样的标准是否合理?近段时间,陈明考察了国内不少矿山,而越看越感到这是一个需要进一步探讨的问题。

    “8月中旬我去内蒙古乌海进行调研,看到那里的煤矿排土场被修复得绿草如茵,高压水枪不停地喷水。当时一位修复公司的员工是这样告诉我的:‘这里种植养护的每一棵树、一小片草,一年需要花费的资金却相当可观。如果哪天资金跟不上,出现断水现象,用不了多久,这些草全都得枯死。’”当地人的话给了陈明很大触动,进而他在西部的新疆、内蒙古、青海了解到,矿山绿色生态环境修复的要求与东部城市相同,验收标准也一样。

    “在那样气候干旱、水资源极其缺乏的地区,开矿之前本就是戈壁。开矿后虽然需要修复,但如此修复,不但前期投入很大,后期维护的成本也非常可观。更要命的是,这样的修复是不可持续的。”面对记者,陈明的表述充满忧虑。

    “于是我想,在一些位置偏远、自然环境恶劣、人迹罕至的地方,矿山修复是否必须不计成本、不惜代价?”

    思考后的答案是否定的。

    他认为,就像农业生产需要因地制宜一样,矿山修复也应该充分考虑到当地的自然条件。“不问是否可持续发展,单纯追求临时的绿化效果,非要把百千年来一直是戈壁滩的地方变成绿洲,是不是有‘过度修复’的嫌疑?”

    陈明认为,如果是可持续的,修复工作值得做;如果不可持续,仅能维持短暂的绿色,那就不一定值得了;尤其是在经济运行相对困难的时期,更应慎重。“不是说这些地方不需要修复,而是要真正做到因地制宜地,把握好最符合生态需求的‘度’。”他希望有关部门能够细化相关设计要求及验收标准,让不同气候等自然条件下的矿山修复工作更科学、更合理。

    刘建东是江苏省地质勘查技术院党委书记、院长,他的观点是:采用生态恢复还是人工修复应结合当地经济水平、城市发展规划和场地周边环境等因素综合考虑,还应进一步将一些被认为是废弃物的有用资源充分利用起来。他说:“在中东部一些矿业城市、老工业基地的市区、近郊,就应该进行高标准的治理和修复——先做前期规划,再大规模投入,通过实施工程治理项目,修复矿山生态环境。”

    刘建东认为,我国东部一些矿山城市,自然条件较好,人口密集,而且这些地方在长期矿业发展的背景下,生态环境大都遭受了严重的伤害,修复矿山环境直接关系老百姓的生活质量和当地的经济发展,需要高标准的土壤修复和绿化工程。这方面,阜新、徐州、铜陵等矿业城市都做得非常好。

    而在西部一些偏远矿山,地处戈壁荒原,修复成绿洲显然不太现实。但当地产生的扬尘可能影响到东部,因此适度控制是必须的。可以通过检测大气pm10值作为环境修复的衡量标准。“现在,用固土技术控制扬尘,在排土场上喷洒一层由黏土矿物等物质调配的胶凝材料,让表层土壤形成薄薄的硬壳,就能保证纳米级、微米级的沙粒不形成扬尘。”

    江苏华东基础地质勘查有限公司总经理钱美平告诉记者:“这样的固体技术每平方米的成本就一两块钱,比大规模栽树种草种花要便宜得多,在西部应该是可行的。”

    “矿山环境修复理应做到成本与效益兼顾。”钱美平还建议,国家有关部门可在普查工作的基础上,研究制定“全国一盘棋”的矿山环境修复规划,“制定相关政策和制度,因地制宜地设立修复目标和修复内容,选定恰当的技术路线,相关的验收标准也要进一步细化,要按照不同地域的自然环境和矿山品种分门别类,区别对待。”

    用综合技术应对矿山环境中的复杂问题

    那么,要想重建矿山自然生态系统、恢复其原本的面貌,需要重点进行哪些工作?

    陈明认为,不仅要进行治理清除危石、降坡削坡、平整土地、治理空采区和塌陷区、消减堆积的尾矿、恢复植被等比较直观的工作,还要选择相应的技术,修复土壤和水体,消除重金属污染等。而这方面,我国矿山环境修复中做得还远远不够。

    重金属污染的危害已是众所周知。刘永兵告诉记者,重金属会引发头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、各种癌症等疾病。摄入过量的镉,容易导致高血压和心脑血管疾病,引起骨钙的大量流失,造成肾功能失调。铅元素进入人体后很难被代谢,可造成新生儿先天智力低下;对老年人造成痴呆、脑死亡等。甚至过量的铁也会损伤细胞中的脂肪酸、蛋白质和核酸等,并导致钙镁等元素的失衡。

    “因此,在矿山环境治理过程中,只关注物理变化,而不关注化学变化,是不全面的。”刘建东认为,从全国多目标地球化学调查结果看,全国的主要土壤重金属异常大都与矿山有关。某些流经矿山的江河,河道两侧的农田土壤污染可以延伸至下游20至50公里范围内,有的甚至达到百公里以上。流域性的重金属污染甚至达到上千公里。“与矿区地质灾害相比较,重金属的危害面积更大,受损人群更广,治理难度也更大。”

    “看得见的地质灾害明枪易躲;而看不见的地球化学灾害则暗箭难防。正因为重金属污染需要通过专门的采样和分析测试才能被检测到,所以一旦被发现,往往已经造成不可逆转的损害。”陈明认为,矿山环境恢复的复杂性决定了矿山生态修复需要用系统论作为指导思想,采取综合手段解决物理、化学和生物的问题。“要根据不同地域和不同类型矿区制定不同的标准,从技术而言,更要针对每个矿山、每片场地以及不同污染类型的农田对症下药,开出不同的药方,研制出不同的药剂,突出不同的方案。”

    对此,钱美平的观点是:在矿山环境修复领域,地球化学工程技术大有作为,且具有相当的优势。“当前,各地物理修复、化学修复、生物修复都已经有了不少比较成熟的技术,如煅烧、淋滤、电渗、植物吸附重金属、微生物吞噬有机污染物等等,已经形成了许多成功的案例。但矿山作为面积较大、污染情况较为复杂的区域,更适应采用综合修复的手段,而且情况越是复杂,各种修复方法越应兼顾。”

    “我们重点要做的是真正当好环境修复师,让绿水青山回归,让原有的生态系统得到更好的恢复,为实现我国‘到2020年基本形成绿色矿山格局’的目标做出贡献。”陈明如是说。这是地质环境工作奋斗的航标,也是每一位老百姓的期望。

    让绿水青山回归
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