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    近日,美国地质调查局发布消息,总结了近年来与美国国防部北方司令部在应对重大自然灾害方面取得的成果。美国地质调查局与美国国防部北方司令部于2003年建立了联络处,其主要职责是协调对科学信息和专业知识的需求以及一般性公众服务和人道主义救援活动。这些工作帮助美国国防部北方司令部在关键时刻保护国家安全,完成公众支援任务,也使其对各类自然灾害的危害有深入的认识。对美国地质调查局来说,既提高了其科研能力,同时也拓展了其服务能力。

    经过2001911美国本土的恐怖袭击事件后,美国国防部北方司令部的任务重点就放在了预防、阻止并打击针对美国领土和利益的威胁和侵犯,这主要是依靠美国军事系统的能力来实现,包括国民警卫队和海岸警备队。美国国防部北方司令部的职责覆盖的地理范围有美国本土、阿拉斯加、加拿大、墨西哥、墨西哥湾、佛罗里达海峡以及巴哈马群岛、波多黎各和美属维京群岛在内的部分加勒比海地区。

    美国国防部北方司令部的任务还包括进行国内救灾行动,包括火灾、飓风、洪水和地震,因为这时发生的紧急情况往往超出了地方、州以及联邦政府机构的能力范围。在大多数情况下,支援工作是有限的、小范围的且有针对性的。当受灾范围减小,民事机构能够在无需军方援助的情况下能够恢复控制和管理能力时,美国国防部北方司令部便会撤退。

           

              图1为2008831日,在路易斯安那州湖滨机场一名美国第514航空医学疏散中队队员和两名新奥尔良的医护人员正用担架抬着一名患者登上一架加拿大C-17运输机。514中队队员正赶在飓风古斯塔夫登陆前,疏散新奥尔良的平民。

         

    在应对大规模灾难事件时,美国国防部北方司令部急需获取科学知识、工具和技术来评估破坏程度,同时评价次生影响,确定未来灾害可能会对生命和财产安全造成影响的地区。美国地质调查局是唯一一家能够提供此类科学知识来监控、评估和研究各种自然灾害以及提供防灾备灾、灾害响应和灾后重建所需信息的机构。

    近年来美国地质调查局为美国国防部北方司令部提供的支撑服务如下:

    1、灾害态势感知和防灾演练支撑

    美国地质调查局向美国国防部北方司令部提供各种信息类产品,为灾害态势感知提供支持,同时也为防灾演练和规划提供支持。例如,“美国地质调查局全球地震响应快速评估系统”(Prompt Assessment of Global Earthquakes for ResponsePAGER)能够在全球范围内发生重大地震灾害后提供人员伤亡和经济损失的影响估算。这些警报信息被发送给多个政府部门,包括美国白宫、美国国务院、美国国际开发署和美国国防部北方司令部。

    “全球地震响应快速评估系统”是在美国地质调查局的“地震速报图”(ShakeMap)的基础上创建的,该地图能够在重大地震灾害发生后提供近实时的震动烈度可视化分布图。“地震速报图”系列产品的用户包括联邦、州和地方机构团体和私营组织,可以帮助他们进行震后响应和灾后重建,提供公共和科学信息,同时用于防灾演练和灾害规划。

    2016年夏天,美国地质调查局和美国国防部北方司令部的负责人和科学家们参加了联邦应急管理局组织的卡斯卡迪亚地震灾难演练(Cascadia Rising exercise)。演练模拟了太平洋西北地区应急管理和公共安全官员们可能面临的最严重的灾害场景,该场景假设沿卡斯卡迪亚消减带发生了一次9级地震并导致海啸,各级政府对应急响应工作和减灾行动进行了模拟。

    美国地质调查局向美国国防部北方司令部及其他参与机构提供了现场支持,包括提供了“全球地震响应快速评估系统”产品和“地震速报图”产品以及科学支持简报。

         

           图2为联邦应急管理局第十区演练专家正针对2016年卡斯卡迪亚地震灾难演练汇报研究结果

    2、国家地理空间计划

    美国地质调查局通过开发基于“全国地图”的标准化地理空间产品为国家提供支持。“国家地理空间计划”对“全国地图”的图层进行维护,公众和合作伙伴可以通过地图浏览器和下载平台获取图层。美国地质调查局的“美国地形图”(US Topo)是另一款重要的国家地图产品,它被用来为北方司令部和美国国防部的其他合作伙伴提供自然灾害期间所需的支持。通过合作,美国国防后勤局可以获取“美国地形图”的纸质版。这样的合作能够确保立即将美国地质调查局的资源交付给受灾地区使用。

         

    3上图为用高分辨率激光雷达制作的数字地理模型去除了地表植被,能够反映下伏的火山地质情况,包括火山泥石流沉积物、岩屑崩落沉积物、高温时沉积的火山熔灰流。下图为航空影像,显示了同一区域没有去除植被和树木冠层的情况。   

    通过开展“三维高程项目”(3D Elevation Program3DEP),“国家地理空间计划”促进了增强型高程数据的集成和采集。“三维高程项目”的主要目的是以高质量激光雷达数据的形式,系统地采集美国本土、夏威夷和其他领土的高程数据,并在阿拉斯加地区实现干涉合成孔径雷达(IfSAR)数据覆盖。

    基于激光雷达的科学研究提供的信息和建模数据,可用于众多与灾害有关的产品,包括美国北方司令部关注的重点领域,如洪水、地震、海啸、火山喷发及滑坡。激光雷达具有穿透树木冠层的能力,让科学家们能够对裸地进行观察。该项技术及其产生的数据,能为灾害规划、减灾和灾害响应提供重要资源。

    此外,“国家地理空间计划”还为所有重大灾害提供了“灾害协同准备与应对网络地图应用程序”。该应用程序集成了标准测绘产品和合作机构数据,可在自然灾害发生之前和发生之时提供态势感知和资源管理。为应对2016928日发生的马修飓风提供支持,是其发挥作用的例子。该网络地图应用程序可以内部使用,也可以与合作机构共享,以利于对灾害事件的协调、管理及应对。

         

      4为201610月发生马修飓风之后美国南部洪水航空斜视照片。这些图像和相关数据可见于美国地质调查局网站

    3、其他支撑工作

    《空间与重大灾害国际宪章》是一个为全球范围内为救灾工作提供卫星信息的机制。美国地质调查局是其积极参与者,通过提供政府和商务数据源来支持该宪章的需求。

    事实证明,美国地质调查局大量的历史和最新卫星数据对于灾害管理机构、国际减灾组织和科技团体来说非常有用。美国地质调查局能够迅速为减灾启动宪章合作机制,也能通过“灾害数据分发系统”(HDDS)提供存档数据,这样美国北方司令部及其他合作伙伴就能获取这些数据。“灾害数据分发系统”是一个基于灾害事件的用户接口,通过这个入口,人们在应对自然灾害期间能够访问遥感影像、其他地理空间数据集和科学产品。

    最后,美国地质调查局还为美国北方司令部的“人道救援项目”提供了支持,为合作国家提供进修和培训、提高他们的备灾和应对能力,最终促进了美国的安全。美国地质调查局在“人道救援项目”中与美国北方司令部开展过的合作包括:参加在科罗拉多州戈尔登的国家地震信息中心召开的民防会议、为墨西哥-美国边界洪水灾害早期预警项目提供科学支持、巴哈马政府举办的地理信息系统研讨会、地震监测知识交流会、美国地质调查局滑坡知识交流会。

    美国地质调查局对能够为国防部在国内外提供高层次科学支持而自豪。作为内政部下属的唯一科研机构,美国地质调查局将继续为“变化中的世界”提供科学支持,根据科技发展,配备人才和提高认识,增强对自然灾害的预防、响应和恢复能力。

     
     
    美国地质调查局为美国国防部北方司令部提供支持

    阅读提示

    作为美国联邦政府重要部门之一,内政部担负着保护、开发美国联邦政府所有土地(包括联邦所属或管辖的海洋水域)上自然资源的重要职责,是联邦政府有关公共土地和其他矿产、石油等资源的主要管理部门,也是美国重要的经济部门。该部门发布的《美国内政部五年战略规划(2018~2022年)》提出了未来几年的工作目标、工作方向和行动方案,强调对自然资源统筹管理,重视土地、矿产、海岸带、水资源、林业、岛屿等不同资源之间的衔接,综合考量不同资源的特点进行统一规划。本期国际版将概览美国内政部战略规划中涉及自然资源管理的内容。

    资料来源:美国内政部网站 (https://www.doi.gov/)

    海外聚焦

    保护自然资源和物种栖息地

    用科学的方法管理土地、水资源、物种及其栖息地,以支持决策工作和各种活动,是内政部的职责之一。调查、监测和遥感是了解和发现影响土地资源和利用变化的必要手段,而这些变化对国家的经济增长、民众福祉和生态安全至关重要。为此,内政部组织研究人员、非联邦政府合作伙伴或其他人员,通过科学可靠的数据、工具、技术和分析结果来维护和恢复土地和水资源,并确保栖息地能够支持鱼类和野生动物种群的健康生活。同时,内政部各大管理局将采用科学有效的管理方法、工程技术,进一步优化决策流程、改进土地利用规划,以确保公共土地及其资源的高效利用。

    比如:美国地质调查局通过科学监测和研究来了解国家的环境、自然资源和经济挑战,以支撑管理战略制定。该局向管理机构提供预防或控制物种入侵和野生动物疾病暴发的措施;通过对确定水资源可用性的过程深入了解和集成建模,为多用途水资源平衡管理提供信息。土地管理局、鱼类和野生动物管理局、国家公园管理局和垦务局则致力于维护和恢复高地、湿地、湖泊、溪流和某些海域的生态环境,通过控制植物和动物入侵,使土地或水域恢复到生态平衡的状态,并确保栖息地能够支持鱼类和野生动物种群的健康生活。

    再如:为维护鱼类、野生动物和植物种群及其栖息地,美国鱼类和野生动物管理局要评估各项可能影响物种生存能力的土地管理决策。同时,开展咨询或协调各种物种管理活动,并与其他管理部门建立合作伙伴关系,确定和实施有利于物种恢复的改进措施。受威胁物种和濒危物种的恢复措施包括:收购和恢复栖息地,清除入侵物种,监测个体种群、圈养繁殖物种并将其释放到原分布区中等。

    另外,内政部的自然资源损害评估和恢复计划部门与各管理局展开合作,以评估石油泄漏和危险废物处理场地的影响,并协调恢复工作。露天矿复垦和执法办公室与各州、部落进行合作,以保障市民权益和生态环境的方式进行矿产资源开采,并在采矿后恢复土地的有益用途,以此抵消历史采矿的影响。

    提供基础数据优化用地规划

    内政部负责审查和改进土地规划流程,以扩大公共土地的获取和使用范围,同时确保土地、能源、矿产资源、水资源、鱼类和野生动物以及其他自然和文化资源的保护与利用平衡。内政部土地利用和管理计划将确保根据若干主管机构的法规规定,并按照国会的意图管理公共土地,其中包括但不限于《联邦土地政策和管理法案》《国家环境政策法案》《濒危物种法案》《国家野生动物保护区系统管理和改进法案》《1916年组织法》(国家公园管理局)、《阿拉斯加土著居民理赔法案》以及《阿拉斯加国家权益土地保护法案》。

    根据授权立法,各管理局的土地利用规划工作各不相同,但都必须有利于当代和后代利用并享有这些公共土地资源。比如:国家野生动物保护区系统管理局制定了保护区综合保护计划,而土地管理局则需维持美国公共土地的健康、多样性和生产力。

    作为土地利用规划的支撑,美国地质调查局主要负责详细测量并提供高质量、高精度的地形、地质、水文地理、生物地理的图像和数据。遥感卫星和飞机可用于监测地球,高分辨率信息可用于绘制地质图和生成地理空间产品。这些信息不仅将用于土木工程、基础设施建设和城市规划等,而且能有效识别自然灾害,进行详细环境分析,有助于制定公共土地利用规划。下一步,美国地质调查局将通过研究和开发各种产品来继续提高时空分辨率,如完整的四维地质图,显示复杂的地球地质构造如何随时间发生变化;通过尖端技术提高测绘精度,精确地规划能源开发、运输和管道基础设施项目、城市规划、洪水预测以及应急响应和减灾。

    战略规划四大特点

    美国内政部的职责是保护和管理国家自然资源及文化遗产,为美国人民提供关于自然资源和自然灾害的科学及其他信息,以应对社会挑战并创造机会。如今,内政部管理着美国的公共土地、能源和矿产资源,包括提供对超过4.8亿英亩公共土地、7亿英亩地下矿产和17亿英亩外大陆架的访问权;供应和保障西部17个州的水资源,提供15%的国家水电能源;对联邦认定的573个印第安部落和阿拉斯加原住民村庄履行联邦信托职责。此外,内政部还负责候鸟和野生动物保护、历史遗产保护、濒危物种保护、露天采矿土地修复,以及绘制全国地质、水文和生物科学图件等。

    从组织机构来看,内政部下设土地管理局、海洋能源管理局、露天矿复垦和执法办公室、美国地质调查局、安全和环境执法局、鱼类和野生动植物管理局、土地复垦局、印第安事务局、国家公园管理局、国内和国际事务办公室等。

    一直以来,美国联邦各部门的战略规划都被视作其施政纲领,备受社会关注。《美国内政部五年战略规划(2018~2022年)》明确了未来几年的任务、目标和战略,并提出了关键绩效指标和相关年度目标。总体上看,该规划具有以下4个特点:

    一是战略规划以结果为导向,按照“任务、目标、战略”层层分解的原则,将战略计划分为6大项使命领域、21个具体目标,将各项战略分解为可量化的具体任务。该战略自上而下推行,任务目标逐层分解,尤其突出规划的层次性和各部分内容的衔接。

    二是坚持跨领域综合管理,对自然资源门类统一规划。内政部管理事务繁杂,涉及土地、矿产、海岸带、水资源、林业、测绘、岛屿等多方面,几乎囊括了资源的主要门类。规划对各大领域的自然资源统筹管理,重视不同资源之间的衔接,综合考量不同资源的特点。

    三是重视打造服务型政府,推动信息公开。该战略规划进一步体现了政府的服务功能,尤其是服务社区、增加公众娱乐等内容,充分体现了国家和政府较强的公益服务意识。其中,美国地质调查局通过监测和预警地震、火山、山体滑坡和环境健康危害等自然灾害,及时发布消息来保障公众的生命安全。

    四是大力发展传统化石能源,降低制造业成本,促进经济增长。该战略提出将确保美国能源和经济安全作为首要目标,希望能够促进能源开发,并通过减少对其他国家的依赖,创造就业机会和推动经济增长。规划提出了促进安全可靠的石油、天然气、煤炭和可再生能源的开发,重视水电能源、非能源矿产资源的利用。

    构建伙伴关系参与资源保护

    内政部负责评估、利用和加强最有希望的伙伴关系,其他联邦或州机构、部落民族、志愿者、非营利组织、教育机构、公司或基金会可以通过赞助或慈善活动,参与国家公园、国家野生动物保护区、野生动物管理区的保护和管理工作。

    比如:国家公园管理局已经获得了国会授权,有权接受货币和实物捐赠,其中包括通过国家公园基金会收集的货币和实物捐赠;鱼类和野生动植物管理局有权接受某些实体的捐赠,其中包括非营利组织以及联邦特许非营利性国家鱼类和野生动物基金会的捐赠;土地管理局已经获得了国会授权,除了设立土地管理局基金会之外,还有权接受货币及其他形式的捐赠。

    在此基础上,土地管理局与当地、各州、联邦和私人合作伙伴就几乎公共土地上的所有活动展开了合作,如与各州狩猎和鱼类管理机构一起鉴定重要的鱼类和野生动物栖息地,或为运动员团体提供狩猎和捕鱼机会。在现行法律许可范围内,内政部希望进一步开拓慈善和赞助活动机会,并推广其他合作伙伴关系。

    另外,内政部还将候鸟合资企业作为政府机构、非营利组织、公司、部落与个体之间建立区域合作伙伴关系的纽带,合资企业的宗旨是为鸟类、其他野生动物和人类的利益而保护栖息地。在国家和国际鸟类保护计划的指导下,合资企业将这些不同的合作伙伴聚集在一起,设计和实施相关保护工作,以支持《北美水禽管理计划》及其他鸟类管理计划。

    确保本国能源和矿产安全

    内政部一直致力于提高公共土地生产力,实现和维持美国能源主导地位。作为美国大部分自然资源的管理者,针对公共土地上大量尚未开发的能源资源储量,内政部重新启动了国家外大陆架石油和天然气租赁计划开发流程。该流程是《美国第一个能源计划》和《关于实施美国第一个海上能源战略的行政命令》的关键组成部分,能为美国带来数百万就业机会和经济繁荣。内政部还将继续扩大美国海上、陆上常规和可再生能源的生产,并通过有效许可、严格评估和监督来确保其安全性和可靠性。

    与此同时,内政部主要负责促进可再生能源的开发和利用,利用水电能源加强美国的能源安全、经济活力和生活质量。比如:垦务局是美国第二大水力发电生产商,主要负责经营和维护发电能力超过14700兆瓦的53座水电站。垦务局项目产生的可持续性低成本水电为国家带来了巨大的价值,并通过向农村社区提供稳固电力及辅助服务来强化西部互联电网的可靠性,促进了美国西部地区的开发。

    内政部认为,公共土地是国家非能源矿产资源的重要来源,其中某些资源具有关键性和战略性意义。为此,内政部一直致力于确保以合理的方式利用公共土地,根据多用途管理原则有序和高效地开发这些资源。其中,土地管理局开展复杂问题的环境分析,这对其授权使用公共土地和满足不断增长的非能源固体可租赁矿产需求(特别是钾盐和磷矿)十分必要。《海洋能源管理局海洋矿物计划》规定了砂子和砾石资源的利用方式,以保护和改善当地、区域和国家的沿海基础设施和环境。

    为确保公众能以公平、合理的市场价值获得资源,内政部负责收取、分配和核实能源勘查开发活动所获取的收入。这些资源包括石油、天然气、煤炭、牧草,以及太阳能、风能和地热能等可再生能源。根据特定的法定义务,内政部与各州和地方政府有权分享这笔资源开发收入,并将其下拨给各种联邦计划,或者存入财政部普通基金,从而减少赤字。

    利用林草资源创造公共收益

    对于森林资源管理,内政部主要是通过公共土地和印第安信托土地上的森林采伐和恢复森林健康来获取经济效益。土地管理局主要负责管理森林或林地,维护永久性的木材供应来源以支持木材、胶合板和纸张的生产,同时负责保护流域、调节河水流量,促进当地社区和产业的稳定发展,并提供休闲娱乐机会。

    降低燃料需求可以促进森林的健康,提高森林恢复能力,并有助于防止发生森林火灾。印第安事务局主要负责管理作为印第安部落信托资产的森林。部落所拥有的森林资产,对国家木材供应作出了重大贡献。目前,许多部落正在通过自治和自决方案积极参与其森林资产管理。

    对于牧场资源管理,土地管理局主要负责管理公共土地上约2.1万处放牧地块,以及约1.8万份放牧许可证和租约。放牧活动有助于粮食生产并增强当地经济的稳定性,并通过降低危险燃料和灾难性野火的可能性,维持和改善某些地区的土地健康。因此,土地管理局针对关键生长时期在指定牧区定期休息或延期放牧、治理植被等方法,实现确保土地长期健康和维持生产力的总体目标。

    为提供可持续的牧草,管理局在向公共土地牧场主颁发的放牧许可证和租约中规定了在指定土地上放牧的条款及条件,如牧草利用和使用季节规定。土地管理局还与当地社区以及各州和地方政府建立了合作伙伴关系,以便开发牧场改进项目,签订管理承包合同,以及确定其与相邻牧场的管理权限。

    近年来,由于诉讼和干旱的急剧增加,放牧许可证和租约证的数量有所减少。土地管理局将继续寻找机会,简化放牧许可流程,并为畜牧经营者在公共土地放牧提供更大的灵活性。

    加强监测预警防范自然灾害

    根据季节的不同,数千名执法人员、护林员及其他员工负责巡查广阔的公共土地、国家公园、野生动物保护区和印第安社区,保护自然、文化和遗产资源免受非法活动的侵害。

    一方面,林野火灾可能会危及民众的生命和财产安全。林野火灾办公室(OWF)负责协调内政部土地管理局和农业部林务局,以安全、有效和高效地预防、应对野火灾害。为降低风险并提高生态系统和社区的抗灾能力,内政部负责与林务局进行合作,致力于遵守包容性原则,即对野火提供安全有效的应对措施,打造具有抗火灾能力的社区设计。内政部一直力争与自然资源管理方案相结合,设计以科学技术为基础的林野火灾管理方案。同时,内政部将与各州、地方、部落及其他伙伴合作,采用协调方法进行林野火灾管理,共同承担保护职责、共享资源保护信息,提高运作效率并减少管理工作的重复性。

    另一方面,美国地质调查局的自然灾害管理职责包括发布地震、火山爆发、山体滑坡和海岸侵蚀等警报,通过监测和预警这些自然灾害,帮助维护公共安全、公共卫生和财产安全。该局还负责测量降雨量、流量、河流高度或湖泊水位,通知其他机构发布洪水、海啸和野火等警报;及时告知应急管理人员、事件应对负责人、媒体和公众,以便在危机发生期间为社区提供信息。根据美国地质调查局的科学管理方法,国家应急管理人员和公职人员告知公民这些灾害对自然系统和人居环境可能造成的潜在风险,改进预防和应对措施,保护公众健康。

    公共土地发展休闲娱乐产业

    国家公共土地提供了多处户外公共娱乐场所,如国家公园和古迹、国家野生动物保护区、历史遗迹和古建筑物等。而户外娱乐活动是美国人健康生活方式中不可或缺的一部分。在公共土地上进行狩猎和捕鱼活动,是内政部土地多用途管理政策的一部分,还包括远足、露营、登山、划船、野生动物观赏等。

    为此,内政部在公共土地和水域上开放狩猎、捕鱼及其他娱乐活动。比如:由国家公园管理局管理的76个区域,允许在一年中的不同时间进行狩猎活动,约占国家公园管理局系统总面积的60%;由土地管理局管理的总面积近2.5亿英亩的公共土地,95%以上向公众开放,允许其进行狩猎活动。当然,保护区内的野生动物捕猎会受到严格监管,以确保种群水平与野生动物栖息地之间的平衡。

    由垦务局水利项目开发的休闲区,是全国最受欢迎的水上户外娱乐区之一。垦务局拥有约650万英亩的土地和水域,大部分可供公共娱乐活动使用,其管理的289个项目区已经开发了娱乐设施,为公众提供了娱乐场所。同时,垦务局或非联邦娱乐合作伙伴管理的187个已开发休闲区,提供了549个露营地、454条船舶下水滑道和5500多英里的海岸线,每年吸引约2400万游客。

    有调查显示,占相当大比例的游客对其在公园、野生动物保护区及其他公共土地上的体验感到满意。内政部通过审查各管理局对这些设施的收费结构和维护成本,以确定如何最好地为游客提供服务,并抵消其所需的维护和运营成本。

    (作者单位:中国地质调查局发展研究中心)

    量化分解目标 统筹规划管理

    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

    10月14日,从中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心传来喜讯,该中心分析测试实验室顺利通过多目标54项指标的盲样考核和现场资料审核,取得了多目标区域地球化学调查样品分析测试资质。该资质是乌鲁木齐中心继今年通过检验检测机构资质认定扩项评审后,取得的又一阶段性重要成果。该资质的取得,标志着乌鲁木齐中心具备了开展土地质量地球化学调查样品测试的能力,成为中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心所属12家实验室中第三家、也是全疆第三家取得该项分析测试能力资质的单位。

    年初以来,乌鲁木齐中心党委着眼服务支撑国家生态文明建设和自然资源管理事业,对标指挥中心分析测试实验室总体建设方案要求,结合单位转制后分析测试业务百业待兴的实际,重新组建了化验分析团队,制定了“一年恢复能力,三年满足需求,五年特色发展”的建设目标。先后启用原有主力测试设备180余台(套),投入100余万元,购置了一批急需设备设施和标准物质,严密组织各类设备的维修维护及检定校准工作,为实验室建设提供了强有力的装备支撑。

    着眼能力建设和提升队伍素质,乌鲁木齐中心先后抽调20余名技术骨干,采取“走出去、请进来”的方式开展培训,与新疆有色地质勘查局测试中心、中国地质调查局西安地质调查中心、江苏省地质调查研究院等多家单位建立了技术合作交流关系。针对土地质量地球化学调查样品的分析测试,中心派出技术人员在新疆有色地质勘查局测试中心进行了为期两个月的“一对一”师带徒学习,为多目标考核奠定了坚实基础。

    6月底,分析测试实验室召开动员大会,宣布《1:25万多目标区域地球化学调查样品检测资质考核实施方案》,提出“增强志气、骨气、底气,接续奋斗一百天,通过多目标考核”的口号,并把此次考核工作贯穿到党史学习教育中,激励全员用实际行动践行“学史明理、学史增信、学史崇德、学史力行”要求。

    在接下来的100天里,乌鲁木齐中心实验室全体人员反复研讨配套方案,夜以继日模拟练习,团结协作,群策群力,把握“人、机、料、法、环、测”等关键环节,攻克了技术难题。8月16日,乌鲁木齐中心顺利通过了考核所需的检验检测机构资质认定扩项评审。10月14日,中国地质调查局考核组专家对多目标区域地球化学调查样品盲样考核和现场资料审核后,经评价确认:30件考核盲样的54项指标检测结果单次合格率达到考核要求,其中50个元素合格率为100%,3个元素合格率为96.7%,1个元素的合格率为93.3%,符合相关规范和管理办法考核要求。

    据悉,下一步乌鲁木齐中心将立足紧缺的战略性矿产资源调查、国土空间生态修复支撑调查和自然资源综合调查监测等业务,发挥驻疆单位地缘优势,在无机物检测领域深耕的基础上,拓展地下水、有机及微生物分析测试领域,努力建设成为西北干旱区地球环境变化研究的特色实验室,为国家生态文明建设和自然资源管理事业提供有力的数据支撑。

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    中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心分析测...

    摘要:矿产资源开发在保障国民经济发展需要和创造巨大经济效益的同时,引发的矿山环境地质问题也十分突出。深入开展大型矿产资源基地地质环境调查工作,分析评价采矿活动对区域地质环境的影响,提出矿山地质环境保护与治理对策建议,为促进矿区生态文明建设、有效实施矿山地质环境监督管理提供依据。

    1.项目概况

    我国矿产资源开发遗留了大量的矿山地质环境问题,许多矿区地质环境破坏已超过区域环境的承载力和自然恢 复能力,成为制约区域经济可持续发展的重要因素。为了有力支撑国土资源部加强矿山环境管理,推进全国矿山地质 环境保护与恢复治理工作,中国地质调查局启动了两轮全国性的矿山地质环境摸底调查,全面系统地摸清了全国矿山 地质环境问题类型、分布及其危害。自 2014年起,全国矿山地质环境调查工作进人新阶段,由过去全国性的摸底调查转向面向我国矿山地质环境保护与恢复治理工作需要的重点区域详细调查。主要部署开展了17个大型矿产资源基地的地质环境调查工作。

    2.成果简介

    (1)全面完成淮南、湘南等17个矿业基地2014年的野外调查工作。完成区域地质环境背景调查7260km2、矿山地质 环境问题野外调查1480km2、1:5万区域水文地质调查920km2、1:1万专项地质灾害(地面塌陷)测量200km2、采集水土样品5517件,完成物探测点3250个、钻探 3200m、浅井200m、槽探550m3(图版I)。

    (2)完成淮南、湘南等17个矿业基地2014年的遥感解译工作。完成1:5万遥感解译29250km、1:1万矿山地质环境 遥感解译300km2,完成野外实地调查验证工作。通过分析影像中各特征图斑的疑似点,与实景作对比分析,编制遥感 解译工作报告,掌握了区域土地占用破坏、地形地貌景观破坏等面状矿山地质环境问题状况。

    (3 )完成淮南、陇南、潮白河、梅山等17个矿区地质环境分析研究,摸清矿业基地矿产资源开发利用强度,查明 区域矿山地质环境问题的类型及特征,分析评价了以水土污染为主的矿山地质环境问题及矿业活动对区域环境的影响破坏状况,并对各矿区典型矿山地质环境问题的成因及分布规律进行重点解剖。

    (4)完成黄石市(图1)、潜江市典型资源枯竭城市的矿山地质环境调查,进行矿山地质环境治理工程社会影响评 价、矿山环境破坏损失评价,以及矿山地质环境适宜性评价研究,为资源枯竭城市转型和可持续发展提供依据。

    (5)开展典型矿山地质环境问题专题研究,完成华北典型废弃煤矿充水特征及其区域地下水的影响及典型矿山地 质环境时空变化特征研究。选择陕北能源基地大贝卯、韩家湾和瑞祥3个典型矿山,用仿真模拟演算的方法,运用Flac3D软件设计开采沉陷模型,选用符合岩土体扰动变形特征的本构模型,对黄土区采空地表塌陷破坏机理进行数模拟研究。

    (6)开展矿山地质灾害治理效果评价与管理支撑能力建设。选择浙江遂昌金矿等8处矿山地质灾害防治及地质环境 治理恢复工程为研究对象,开展治理恢复的经济和社会效果评价,建立矿山环境治理恢复经济社会效益评价指标体系 和评价模型。

    3.成果意义

    该项目面向我国矿山地质环境保护与恢复治理工作需要,选择重要的大型矿产资源基地,开展前瞻性、基础性的 地质环境调查工作。通过调查,深入分析矿业开发对区域地质环境的影响,提出防治对策,为矿业基地的经济转型、 地质灾害治理、土地复垦、生态修复,以及矿业基地的绿色生产和可持续发展提供支撑和服务,对提升我国地质环境
    调查工作的服务水平,促进新常态下矿业基地的可持续发展和生态文明建设具有重要意义。(中国地质环境监测院 张进德 张德强供稿)


    矿山地质环境调查服务矿区生态文明建设