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    为了迎接第55个世界地球日,李四光纪念馆联合多所学校,开展为期两周的主题宣传活动。在弘扬李四光爱国、求实、创新、育人、奉献的科学家精神的同时,向青少年传递“珍爱地球 人与自然和谐共生”的科学理念。

    一、“李四光精神”青年科学家讲师团在行动

    为突出李四光精神在科普工作中的引领作用,营造崇尚科学、献身科学的浓厚氛围,地质力学研究所整合科研成果和优秀科技人才,组建了“李四光精神”青年科学家讲师团,邀请院士、知名专家作为顾问,广泛开展科普宣讲活动。

    地球日活动期间,“李四光精神”青年科学家讲师团专家为同学们带来了多场精彩的地学科普讲座,带领同学们探索地球科学的奥秘。

    二、“科普长廊”带来视觉科普盛宴

    李四光纪念馆联合自然资源部国土卫星遥感应用中心,以《来自太空的眼睛——卫星遥感》为主题,共同制作第55个世界地球日主题科普长廊。该长廊以遥感影像的方式,展示了精选出的十余个特色鲜明、风貌各异的景观,大美中国的壮丽画卷徐徐展开,带领孩子们来到500千米的高空,从卫星视角领略城市规划的精巧布局、交通运输的畅通无阻、工业建设的磅礴气势、农业发展的勃勃生机、重大工程的辉煌成就和地质景观的神奇魅力。

    三、通过“引进来+走出去+数字化”方式丰富宣传手段

    地球日活动期间,李四光纪念馆通过“引进来+走出去”的宣传方式,为京内外多所中小学提供科普服务。

    “引进来”的宣传方式设置了“参观+讲座”的一站式科普体验。首都师范大学附属花园小学,展览路小学、绍兴市越城区柯灵小学李四光中队的百余名师生,分批走进李四光纪念馆。在北京大学地空学院和地质大学珠宝学院青年志愿者们的带领下,同学们学习感受李四光的光辉事迹和卓越贡献,领悟李四光精神内涵。 

    在自然资源部国土卫星遥感应用中心相关负责同志的讲解下,同学们参观了主题科普长廊,深刻感受到伟大祖国的丰富多彩与壮丽多姿,激励他们更加热爱这片土地,更加珍惜自然资源,共同守护我们美丽的地球家园

     

    “李四光精神”青年科学家讲师团成员以《沙子的奇幻之旅》为题,带领花园村二小师生走进小小沙子的世界。通过介绍地球的演化历史,地球上的沉积岩、岩浆岩和变质岩三大岩类的形成过程以及三者之间的相互转化关系,让孩子们进一步了解认识沙子的形成过程。同学们积极参与互动,李四光纪念馆免费赠送图书等科普产品。 

    “走出去+数字化”的宣传方式是在“送讲到校”基础上,引入线上讲座,搭建起“互联网+科普”服务模式。

    “李四光精神”青年科学家讲师团成员走进北京东四九条小学,以“探索石油的奥秘”为主题,向李四光中队全体师生描述了石油在野外和地下的样子,盘点了石油在人们衣食住行等方面的用途,用浅显的语言阐述了远古生物从死亡到降解成石油的全过程,运用丰富的现场素材揭开了地质与石油工作者寻找和开发地下石油的奥秘。报告还详细讲述了“可持续利用石油资源并保护地球”的资源环境生态理念,呼吁同学们提高生态文明建设意识,积极响应环保政策、减少化石能源消耗,共建清洁美丽中国。 

    “李四光精神”青年科学家讲师团成员通过线上讲座的方式,向海口市五源河学校的同学们介绍了南极大陆概况和南极科考历史,带领同学们领略独特的南极风光,结合自己在“雪龙2”号极地考察船上的工作生活,从不同侧面展现南极考察的苦与乐。

    李四光纪念馆开展第55个世界地球日主题宣传活动

     

    张如伟,男,33岁,硕士,专业技术七级,广州海洋局资料处理研究所科技创新室主任兼地震一室副主任。专业方向:地球物理勘探

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    首次南海神狐海域天然气水合物试采中,利用高精度地震成像、识别技术将游离气与水合物储层统一起来开展综合评估,实现了产气重大发现,最大日产气量达3.5万方,圆满完成“日产10000方,持续一周”的目标。在高精度地震成像与精准识别的基础上,预测了试采区水合物与游离气矿体精细的空间分布特征,构建了直观的三维地质模型,估算了水合物与游离气矿体的储量,提出了有利区域,为试采目标的优选与井位的成功部署提供了依据。

    实现转化应用和有效服务情况:

    作为项目负责完成的“南海天然气水合物试采海域叠前深度偏移处理”项目,大大提高水合物与游离气储层的成像精度,尤其在目标矿体内新展现的两条小断层,成为地质专家提出“水合物二次成藏理论”的关键因素,充分解释了水合物与游离气之间相互转化的系统成藏模式,为系统成藏理论的建立与井位选址提供充足的依据。作为项目负责、技术负责完成多个地震数据处理与储层预测项目,取得的成果已为海洋基础地质研究、油气及水合物勘查直接转化应用。

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    创新性开展了海域复杂多次波保幅多步压制技术、高精度保真地震成像技术,实现精细处理技术与地质解释的紧密结合,真实还原水合物的成像特征,且更加具有地质表现。创新性提出了彰显水合物特征的叠前AVA多参数同步反演方法、水合物地震衰减分析技术(全频带与地震频带),进一步完善了南海天然气水合物的地震识别技术、方法,为海域水合物勘查及试采中储层的精准识别奠定了基础。

    促进人才成长和团队建设情况:

    形成了一支以80后青年人为主的11人天然气水合物数据处理研究团队,培育了一批针对水合物地震数据处理、储层预测研究的技术骨干,在长期的技术研究中形成了一支富于创新、勇于挑战、敢于担当的队伍,有效支撑了南海天然气水合物勘查与试采中的多次重大突破。培养高级工程师4名,培养博士生2名。本人作为该团队副负责人,因在水合物试采中的突出表现,获得了中国地质调查局“先进个人”。

    张如伟


    学科带头人:夏日元 研究员

    一、研究背景

      1、岩溶地区经济发展缓慢(贫困)、生态环境恶化,水资源未能有效利用是主导因素之一;

      2、岩溶地区孔、隙、缝、管、洞并存,岩溶地下水流运动规律复杂,时空分布极不均匀,导致水资源的调查、研究和开采利用都存在一定难度。

    二、社会需求

      1、岩溶水资源分布规律、控制因素、开发潜力亟待查明;

      2、岩溶水资源调控与有效开发利用优化模式有待建立;

      3、水资源可持续利用与生态建设、经济发展的协同途径需要探索。

    三、科技创新思路

      以地球系统科学为指导,以水土资源的有效开发利用为切入点,综合运用岩溶动力系统调查与监测、遥感(RS)与地理信息系统(GIS)一体化技术、地下水示踪技术以及物理与数学耦合模拟试验,开展岩溶地下水循环机制与水资源演化规律、不同岩溶环境类型水资源开发利用优化模式等研究,进行地表与地下水资源联合调蓄、节水灌溉和生态重建示范,探索符合生态环境良性发展的水土资源利用与农村生态经济可持续发展模式。

    四、技术路线

      1、通过水文地质调查,查明不同岩溶环境类型区地下水循环的主要过程与演化特征

      包括不同时空尺度(区域性与单元流域)下大气降水 、地表径流、地下水及生物的水循环全过程特征,相互转化规律与机制,水文循环演化对地下水资源的形成、变化的作用机制,岩溶水资源的控制因素与分布规律,岩溶水资源类型划分等。

      2、通过地下水动力试验和综合研究,提出岩溶地下水开发潜力评价的理论方法,进行岩溶水资源可持续利用能力评价

      包括多重岩溶含水介质结构与水流运动规律定量研究,非线性快速流、管道多相流等复杂水流运动的模拟与评价模型,表层岩溶带结构、功能与水循环机制研究,水资源可持续利用能力评价理论与方法等。

      3、通过地下水开发利用示范,建立不同岩溶环境类型区岩溶水资源有效开发利用优化模式。

      鉴于岩溶地下水资源在时空分布上不均匀,浅部涵水调节能力差,因地制宜,采取合适的水资源调节措施,堵洞蓄水、暗河截流、大泉壅水、钻井、大口井、斜井等多种开发方式相结合,是地下水资源有效开发利用的关键。对地表水与地下水联合调度、综合利用进行攻关,同时研究水资源开发利用与环境、社会、经济协调关系,探索水资源开发利用、生态环境保护和经济发展协同模式。

    五、工作开展情况

      1990-2002年,开展了“西南岩溶山区典型流域水资源保护示范”、 “西南典型石漠化地区地下水调查与地质环境综合整治示范”,国土资源部科技攻关项目“表层岩溶带调蓄与生态重建试验示范(20010303)”,国家科技攻关项目“广西岩溶区水资源有效开发利用研究与示范(2002BA901A13)”,广西科技攻关项目“热带、亚热带岩溶地区生态重建及桂中旱片治理技术开发(桂科攻0133001)”,原国家计委科技攻关项目“滇黔桂湘岩溶贫困区岩溶水有效开发利用规划建议与开发示范”等。

      2003—2015年,中国地质科学院岩溶地质研究所联合8省(区、市)地矿局和大专院校等30多家单位,开展了“西南岩溶地区地下水与环境地质调查综合研究”、“西南岩溶石山地区地下水及环境地质调查”、“西南岩溶地区水文地质环境地质调查”和“南方岩溶水文地质环境地质综合调查与整治示范”。

    六、工作进展与团队建设

      完成中国岩溶区1:25万水文地质调查78万平方千米,组织开展了岩溶区1:5万水文地质调查25万平方千米,查明了3066条岩溶地下河的分布,评价岩溶区地下水资源可开采量达600亿方/每年。组织实施了西南、华北岩溶区应急抗旱找水打井行动,施工探采结合井2300多眼,解决了520万人的干旱缺水问题。主持国际对比(IGCP)513“岩溶含水层与水资源”项目,创立了“五水”(大气水、地表水、土壤水、表层岩溶水、地下河水)循环模型,有力支撑了岩溶水资源合理开发利用。

      建成了“岩溶水文地质—桂林丫吉试验场”和“岩溶地下河系统—海洋寨底试验基地”国土资源部野外科学观测研究基地,通过人才培养与业务团队建设,在西南岩溶地区形成了600多名技术人员组成的稳定的岩溶水文地质环境地质调查研究队伍。

    七、成果应用

      2003-2015年,在西南岩溶地区,针对不同类型区水文地质特点和地下水开发利用条件,采取堵洞蓄水、暗河截流、大泉壅水、钻井、大口井、斜井等多种方式,开展了岩溶地下水开发利用示范。实施岩溶地下河和大泉开发利用工程12处,表层岩溶水调蓄20余处,开挖浅井50多口,岩溶蓄水构造钻探成井300多眼,解决了100多万人饮用水和50多万亩耕地灌溉用水问题。

      (1)贵州平塘县巨木地下河拦蓄和提引工程

      在巨木地下河出口处筑坝拦蓄地下水,形成库容63万立方米的地下水库,抬高水位20米,建设水电站1座。解决了塘边镇5000多人和10000头大牲畜的饮用水以及6000亩农田灌溉用水问题。促进了粮食产量提高,水稻增收90.0万公斤/年,油菜增产8.82万公斤/年,年经济收入145 万元。



    贵州平塘巨木地下河筑坝拦蓄工程

      (2)云南泸西盆地皮家寨岩溶大泉束流调压壅水工程

      在泸西县皮家寨大泉,采用防渗束流和调压壅水措施,建成引水自流灌溉工程,将泉口水位壅高4.4米,供水量6万立方米/日。既解决了泉口下游8000亩耕地的排涝问题,又解决了2000亩水稻、1000亩烤烟、1000亩除虫菊的灌溉用水困难,还改善了泸西盆地东部边缘25000亩耕地的灌溉以及东沟沿线15000人的生活用水条件。2011年,利用束流调压池建成了冷水鱼养殖场,年产值达到100多万元。



    云南省泸西盆地岩溶大泉束流调压壅水开发示范工程

      (3)广西都安峰丛洼地表层岩溶带调蓄工程

      在广西都安县三只羊示范区,在表层岩溶泉和坡面流汇集的山凹部位,分散修建蓄水池7处,采用滴灌技术,满足果树和药材基地的用水需要,建立了峰丛岩溶区立体生态农业模式和名特优果树基地。生态恢复与经济建设相结合,当地居民人均年收入增加了1200多元。



    广西都安县三只羊表层岩溶带调蓄水柜与药材基地

    八、学科带头人

      夏日元,男,1963年6月出生,博士,二级研究员。1988年起从事岩溶水文地质研究工作,长期担任岩溶资源研究室主任。近几年承担完成了“岩溶地区水文地质环境地质综合调查”、“南方岩溶水文地质环境地质综合调查与整治示范”、“西南岩溶石山地区地下水及环境地质调查”、“西南岩溶地区水文地质环境地质综合研究与信息系统建设”、“典型岩溶地下河系统水循环机理监测与试验”等40多项调查研究项目。在岩溶含水介质结构与水流运动规律定量研究、岩溶水资源评价和有效开发利用模式研究方面取得了新进展,为严重缺水贫困地区经济社会发展提供了技术支撑。建成了国土资源部野外科学观测研究“岩溶地下河系统—广西海洋寨底试验基地”,建立了岩溶水文地质调查研究方法体系。发表论文50余篇,出版专著4部。《广西峰林平原大农业与地下水开发示范研究》(2007年)、《碳酸盐岩缝洞系统模式及成因研究》(2013年)等成果获得国土资源科学技术二等奖。

      
       
    岩溶地下水循环机制与水资源可持续利用研究

    2021年6月7-8日,为推进中国地质调查局黑河流域水循环野外站建设,中国地质调查局地质环境监测院在甘肃省张掖市组织召开黑河流域水循环野外站建设研讨会,进一步理顺野外站工作机制,加强野外观测与科学研究,力争在“十四五”期间建成部级科技创新平台。

    会议指出,黑河流域作为我国典型干旱内流河流域,在水资源形成演化、地表水与地下水相互转化、水的资源环境与生态功能等方面极具代表性。黑河流域水循环野外站是中国地质调查局重点建设的野外科学观测研究站之一,经过近两年的建设,野外站观测设施逐步完善,观测数据日益丰富,科研成果不断涌现,示范服务开局良好。其建设发展可为我国干旱内流河流域水循环研究、水平衡分析和山水林田湖草沙生命共同体协调健康诊断提供重要的数据与方法支撑,有利于推进旱区流域水科学发展,助力旱区水资源可持续利用、国土空间规划与生态修复。

    会议要求,野外站建设要进一步做好顶层设计,超前谋划,按部级科技创新平台标准开展软硬件建设;进一步聚焦关键科学问题深化科学研究,做好科研项目申报;充分利用野外站研究平台,实现科研成果和科技人才培养双促进;进一步加强应用示范,为地方政府与流域机构水资源管理提供支撑。

    会议提出,要把黑河流域野外站建设成为干旱内流河流域大气水-地表水(冰川水)-地下水(土壤水)-蒸散发水循环全要素监测试验基地,建设成为基于生态优先的流域水循环过程模拟与水资源优化配置研究和气候变化条件下地表水地下水联合调蓄与生态保护修复研究典范,建设成为“国内领先,国际先进”的干旱内流盆地水循环与水平衡野外观测研究平台。

    中国地质调查局地质环境监测院、甘肃省地质矿产勘查开发局、甘肃省地质环境监测院、甘肃省地质矿产勘查开发局水文地质工程地质勘察院有关领导、技术骨干与特邀专家等40余人参加了研讨会。 

     

    环境监测院组织召开黑河流域水循环野外站建设运行研...

    《中国地质调查成果快讯》近日刊发了“雄安新区综合地质调查”工程下设“雄安新区资源环境承载能力综合监测和透明雄安数字平台建设”项目近年来取得的一系列重要地质调查成果。

    据介绍,该项目由自然资源部中国地质调查局地质环境监测院承担。主要目标任务是通过开展雄安新区及外围区域生态水文地质调查和资源环境承载能力综合监测,建设国际一流的天地一体、上下统筹、共享共建的地质环境综合监测网,查明含水层空间分布特征、水质水量状况和地下水-地表水相互转换关系,科学评价地下水资源、湿地生态功能与区域资源环境承载能力,为城市供水安全、规划建设和生态环境保护提供支撑服务。其中,地下水质量调查评价作为项目重要工作之一,已搭建形成了区域地下水水质监测网,同时开展了地下水质量评价及水文地球化学研究等相关工作。

    一是基本掌握雄安新区主要含水层地下水质量状况。项目组采集并测试350组区域地下水水质监测井样品,依据《地下水质量标准(GB/T 14848-2017)》开展地下水质量评价。结果显示,雄安新区地下水质量主要受自然地质背景和地球化学作用控制而较为稳定,不同年份地下水化学各组分含量无显著时空变化。浅层地下水总体质量较好,深层地下水质量优良,富锶地下水分布较广,绝大多数深层地下水和2/3以上的浅层地下水符合饮用水质量要求,白洋淀周边浅层地下水质量受白洋淀及入淀河流等地表水影响较大。

    二是初步查明雄安新区及周边地区地下水化学特征。研究区地下水均接近中性到弱碱性,主要阳离子为Na+,主要阴离子为HCO3-;沿地下水径流方向,水化学类型没有明显的变化;随着深度增加,地下水化学类型发生显著变化,由浅层的混合型水变为深层HCO3·SO4-Na型。地下水的氢氧同位素特征表明其为受蒸发作用下的大气降水,深层地下水的补给高程更高或者温度更低。

    三是立体识别蒸发浓缩、岩石风化水解、阳离子交换和氧化还原等水文地球化学过程。相比深层地下水,浅层地下水蒸发作用更为强烈;两者都有硅酸岩的风化水解作用的影响,主要来源矿物为碱土硅酸盐和正长石,浅层地下水还受到碳酸岩的风化作用的影响,主要来源矿物为方解石、斜长石和云母,深层地下水还受到蒸发盐(盐岩)的水解作用的影响;浅层和深层地下水均有阳离子交换作用的发生,且深层阳离子交换作用更强;浅层含水层处于氧化环境,深层含水层处于还原环境,有脱硫酸作用的发生。

    四是探索研究白洋淀地质-水环境成因与演化过程。雄安新区及周边地区地下水和含水层孔隙水的水化学特征相似,可以用含水层孔隙水代替地下水进行水化学分析,孔隙水可以更加精确地定位到对应深度的含水层,排除抽水时不同深度地下水混合的影响。从弱透水层沉积物孔隙水反映出的气候变化来看,表现出新近系上新世的暖湿气候、第四纪冰期间冰期相互转化的干冷气候,以及再次变暖的全新世气候;气候发生剧烈变化的时期,沉积物尤其是黏土矿物的水解过程影响着其孔隙水中Fe、K、Al等元素的迁移、聚集和分散。

    地下水样品现场指标测试及同位素样品采集

     

    雄安新区水文地质调查与地下水监测成果显著

    (一)京津冀协同发展区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局天津地质调查中心

    工程首席专家:刘宏伟,中国地质调查局天津地质调查中心高级工程师,从事城市地质调查、海(咸)水入侵研究方面工作。

    工程目标:

    1.推动构建京津冀地区资源环境综合监测体系,形成地面沉降监测预警与防治技术方法体系;在支撑服务国土空间规划、自然资源合理开发利用、生态保护修复等方面推出一批示范性成果。

    2.围绕京津冀协同发展区重大工程和新型城镇化规划、生态文明建设和脱贫攻坚需求,开展京唐秦发展轴、冀中南城市群、张家口和太行山北段综合地质调查,查明地质环境背景条件和重大环境地质问题,提出支撑国土空间规划、自然资源合理开发利用、生态保护修复的对策建议。

    3.构建京津冀地面沉降监测预警与防治技术方法体系;形成基于遥感、地质及物探综合技术手段的太行山地区基岩地下水勘查技术方法体系。

    4.编制提交全国地面沉降防治报告、京津冀协同发展区资源环境地质图集、支撑服务北京市通州区和河北省廊坊市北三县协同发展规划地质调查报告等。

    5.完善京津冀综合地质调查信息系统,推进“地质云”京津冀专题建设和服务,全面提升京津冀协同发展区地质成果社会化服务能力。

    6.支撑中国地质调查局华北地质科技创新中心平台、地下水勘查与开发工程技术研究中心平台和自然资源部京津冀平原地下水与地面沉降野外科学观测研究站建设。

    工作部署:2020-2021年,工程下设5个二级项目:京津冀地区地质环境综合调查与监测、京唐秦发展轴主要城镇综合地质调查、冀中南城市群综合地质调查、太行山北段综合地质调查、河北张家口地区综合地质调查。

    (二)长江经济带地质环境综合调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局南京地质调查中心

    工程首席专家:姜月华,中国地质调查局南京地质调查中心研究员,从事城市环境地质方面研究。

    工程目标:

    1.查明重大水利工程对长江上中下游地质环境影响,提出相关对策建议;形成典型矿山尾矿和废石利用处置关键技术、高原斜坡地区隧道工程影响下岩溶塌陷防控技术等,支撑生态环境保护和地质灾害防治。

    2.围绕国家和地方需求,开展长江干流岸线、岩溶塌陷、湖泊湿地区和矿山集中区以及环太湖、皖江、川东和黔中城市群综合地质调查,重点查明地质背景条件、重大科学问题和环境地质问题,形成重要城镇区、重大工程区、重大问题区和重要生态区支撑自然资源管理和国土空间规划成果,提出与区域发展规划相适应的自然资源合理开发利用、生态保护与修复对策建议等。

    3.开展长江贯通时限与演化研究,破解长江起源与演化“世纪谜题”;形成重大水利工程对流域地质环境影响调查评价技术方法、高原斜坡地区隧道工程影响下岩溶塌陷防控技术、河湖湿地区地球关键带调查技术、后工业化城市更新地区地质环境调查评价技术方法、矿山尾矿和废石综合利用及盐碱地改良关键技术。编制形成环境地质调查规范、河湖湿地区地球关键带调查技术方法指南、长江岸线资源调查技术要求、岩溶塌陷风险评估技术要求等。

    4.长江经济带地质环境综合调查工程报告;重大水利工程对长江地质环境影响报告;长江贯通时限与演化研究报告;支撑服务长江三角洲区域一体化发展地质调查报告和图集;长江干流典型岸带修复治理方案和建议;长江三角洲地区盐碱地资源调查、利用和修复示范成果报告;支撑服务皖江沿江“1515”行动计划地质调查成果报告及图集;长江中游“两湖一库”湿地生态保护建议报告;长江经济带岩溶塌陷调查报告。

    5.构建长江经济带地质资源环境综合评价信息平台,为实现11个省市信息共享、“地质云”长江经济带专题建设和服务提供信息技术支撑。

    6.建强中国地质调查局城市环境地质研究中心、岩溶塌陷防治重点实验室、金属矿产资源综合利用技术研究中心等平台,打造长三角城市群地裂缝和地面沉降光纤监测、两湖沿江湿地区地球关键带监测等示范基地。

    工作部署:2020-2021年,工程下设9个二级项目:长江经济带地质资源环境综合评价、皖江城市群综合地质调查、鄱阳湖-洞庭湖-丹江口库区综合地质调查、渝中湘南岩溶塌陷区综合地质调查、黔中城市群综合地质调查、长江中游黄石-萍乡-德兴矿山集中区综合地质调查、云南安宁矿山集中区综合地质调查、攀枝花矿业城市矿山地质环境调查、四川广安资源环境综合地质调查。

    (三)粤港澳大湾区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局武汉地质调查中心

    工程首席专家:赵信文,中国地质调查局武汉地质调查中心助理研究员,从事环境地质方面研究。

    工程目标:

    1.开展深部地质探测和勘查工作,建立重点发展规划区三维地质结构模型,打造透明湾区。推动粤港澳大湾区陆海统筹综合地质调查工作,构建华南陆海统筹新样板。打造经济发达区新时代地质调查工作战略性结构调整和转型升级先行示范区。

    2.系统查明重点区优质水源地、优质耕地、地热、地下空间、海岸带等自然资源数量、质量、开发利用现状与潜力,为服务大湾区自然资源统一管理、国土空间规划和生态系统修复等提供数据支撑。有针对性地开展活动断裂、岩溶塌陷、软土地面沉降、水土污染等主要环境地质问题调查研究,查明空间分布特征及环境地质条件,研究形成机理及影响因素,提出防治对策建议。

    3.开展地下空间结构探测研究和地下空间资源开发利用评价,构建地下空间资源探测及评价技术方法体系。探索海陆交互带隐伏活动断裂调查方法,完善地壳稳定性评价与地应力监测技术方法。建立粤港澳大湾区海岸带陆海统筹综合地质调查技术方法体系,形成大湾区海岸带地质调查示范经验。通过央地、粤港澳三地人才、技术合作,探索粤港澳大湾区后工业时代地质工作新模式。

    4.编制大湾区系列资源环境地质图集,制作粤港澳大湾区系列影像、挂图、宣传手册,联合推动广州市地质科普园建设。

    5.支撑服务粤港澳大湾区规划建设地球科学建议,粤港澳大湾区自然资源本底及主要环境地质问题调查专题报告,粤港澳大湾区城市地质调查示范报告,粤港澳大湾区陆海统筹综合地质调查示范报告,粤港澳大湾区活动断裂及区域地壳稳定性调查报告。

    6.联合广州市地质调查院、广州市城市规划勘测设计研究院开发大湾区“地质随身行”手机APP。依托“地质云”,建立粤港澳大湾区地质调查数据库和信息服务平台。

    7.建立粤港澳大湾区资源环境监测基地,构建监测网络,打造大湾区监测预警平台,为生态保护修复和防灾减灾提供科学依据。组建广州城市地质调查联席会议办公室。

    工作部署:2020-2021年,工程下设3个二级项目:珠江口伶仃洋地区综合地质调查、粤港澳大湾区活动断裂调查与地壳稳定性评价、广州多要素城市地质调查。

    (四)雄安新区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局天津地质调查中心、中国地质科学院

    工程首席专家:马震,教授级高级工程师,从事水文地质、工程地质、环境地质调查工作。

    工程目标:

    1.调查深部地质结构和地质参数,建立区域地层划分标准和三维建模地层单元,建立不同空间尺度三维地质模型,构建世界一流的“透明雄安”。

    2.开展雄安新区工程地质、水文地质、土地和地下水质量、白洋淀生态地质等多要素综合地质调查,评价工程建设适宜性、地下水资源量、水土质量和白洋淀生态地质环境条件,为雄安新区总体规划和重点地区控制性详细规划编制、白洋淀生态环境保护与修复提供地质技术支撑。

    3.探索形成白洋淀湿地地表水和地下水转化调查、监测、评价技术方法,构建雄安新区水土资源承载能力评价技术方法,建立雄安新区厚覆盖区多种地球物理方法综合探测技术体系。

    4.提交雄安新区重要规划建设区工程地质调查报告,雄安新区土地质量地球化学调查报告,白洋淀湿地生态保护和修复地学建议报告,雄安新区资源环境综合监测年度报告等。

    5.建成并运行“透明雄安”数字平台,并与“雄安云”实现对接共享,为雄安新区规划建设运行管理提供地球系统科学解决方案。

    6.建设中国地质调查局雄安城市地质研究中心,构建地质信息服务机制,总结多要素城市地质调查“雄安模式”,打造多要素城市地质和自然资源调查示范基地。

    工作部署:2020-2021年,工程下设4个二级项目:雄安新区水土质量与地质调查评价、雄安新区深部三维地质结构探测、雄安新区资源环境承载能力综合监测和透明雄安数字平台建设、白洋淀地区生态地质调查。

    (五)海岸带综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局天津地质调查中心

    工程首席专家:肖国强,中国地质调查局天津地质调查中心教授级高级工程师,从事水文水资源和海岸带地质环境调查研究方面工作。

    工程目标:

    1.开展秦皇岛、涠洲岛资源环境承载能力调查评价示范,建立陆海统筹的海岸带资源环境承载能力与国土空间开发适宜性评价技术方法体系,并在全国海岸带推广应用,支撑渤海湾、长三角、黄河三角洲等海岸带国土空间规划和生态保护与修复规划。

    2.开展辽东湾、渤海湾、江苏沿海、浙江中部、三都澳、北部湾等重点海岸带综合地质调查和大连、宁德、北海等重点城市陆海统筹城市地质调查,查明重点河口湾区、重要生态区、重大工程区自然资源状况及资源环境问题。组织全国海岸带滨海湿地、海岸线、围填海等专题研究及成果集成。

    3.完善陆海交互带多手段、多目标综合地质调查技术方法和标准体系,大力推进海岸带智能地质填图示范与推广应用,力争潮间带综合地质调查与监测技术方法达到国际领先。

    4.提交全国海岸带综合地质调查报告(2019-2021年)、支撑长江三角洲一体化海岸带地质调查报告、渤海湾海岸线保护修复地学建议报告、黄河三角洲资源环境图集,提出北方海岸带典型盐沼湿地生态保护修复地质解决方案。

    5.依托“地质云”,建立海岸带“星空地海”资源环境监测网络和信息共享服务平台。持续更新全国海岸带海岸线、滨海湿地、围填海等自然资源与基础地质数据。

    6.以海岸带滨海湿地、侵蚀淤积、地面沉降、海水入侵、海底滑坡等重大资源环境问题为对象,加强海岸带地质研究中心等业务中心和重点实验室建设,加快推进滨海湿地生态地质国际研究中心及津冀沿海、浙江舟山、广西北海等陆海统筹野外科学观测研究基地建设。

    工作部署:2020-2021年,工程下设9个二级项目:津冀沿海资源环境承载能力调查、大连海岸带陆海统筹综合地质调查、江苏滨海湿地多圈层交互带综合地质调查、北海海岸带陆海统筹综合地质调查、浙江中部海岸带综合地质调查、广西钦州湾海岸带综合地质调查、雷州半岛东部海岸带综合地质调查、琼海-万宁海岸带综合地质调查、潮汕海岸带综合地质调查。

    (六)城市地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局南京地质调查中心

    工程首席专家:葛伟亚,中国地质调查局南京地质调查中心副研究员,从事环境地质方面工作。

    工程目标:

    1.形成多要素城市地质调查、评价、监测及成果服务体系,制定多要素城市地质调查、评价、监测、大数据集成技术标准及地下空间探测评价工作指南。

    2.组织开展山前平原、黄泛平原、黄土高原、滨江、滨湖、滨海、矿山等不同类型城市的多要素城市地质调查试点,探索重要地质资源开发利用和重大地质问题防治方法,形成典型示范经验和模式。

    3.创新城市地下空间资源评价方法,提出地上地下空间资源整体评价与协同规划理论,探索城市地区抗干扰高精度探测技术,攻坚城市地质结构探测、监测、建模等卡脖子的关键技术。

    4.提交全国多要素城市地质调查示范集成报告、示范城市多要素地质调查报告及地质资源环境图集、服务典型城市规划建设、地下空间利用、地质环境问题防控等系列应用服务报告。

    5.提出城市地上地下一体化三维属性模型建设标准、城市地质信息数据库建设标准,构建典型城市地质信息平台,建设“地质云”城市地质专题,提供示范城市地质调查成果及应用服务。

    工作部署:2020-2021年,工程下设12个二级项目:成都多要素城市地质调查、青岛多要素城市地质调查、南昌多要素城市地质调查、安庆多要素城市地质调查、郑州城市地质调查、延安革命老区综合地质调查、辽西凌河地区综合地质调查、杭州多要素城市地质调查、武汉多要素城市地质调查、惠州多要素城市地质调查、牡丹江市多要素城市地质调查、辽阳市多要素城市地质调查。

    (七)丝绸之路境内段综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局西安地质调查中心

    工程首席专家:董英,高级工程师,从事城市地质、工程地质、环境地质等方面工作。

    工程目标:

    1.查明黄河流域中上游重要城市群地区主要地质资源环境问题,提出支撑黄河中上游地区生态保护与高质量发展的地学建议。形成基于负面清单、短板理论的资源环境承载能力评价理论。

    2.开展关中平原城市群、宁夏沿黄生态经济区、呼包鄂榆经济区、新疆生产建设兵团等重要节点城市水文地质、工程地质、环境地质调查,引领地方政府加强城市地质调查工作,提高对基础地质条件和重大地质问题的认识,形成丝绸之路境内段重要经济区城市群综合地质调查成果,为丝绸之路境内段重要城市国土空间规划提供支撑服务。

    3.探索西北地区城市地面塌陷(黄土湿陷)、地面沉降地裂缝、滑坡等地质灾害综合防治技术体系,提升对西北地区国土空间规划、生态修复等工作的支撑服务能力。

    4.支撑编制黄河流域生态保护与高质量发展战略地质报告和图集,编制新疆生产建设兵团城市地质调查报告,地质工作支撑渭河流域生态保护与城市高质量发展报告。

    5.完善西北地区重要经济区城市群地质环境监测网,形成西北地区城市地质调查“地质云”服务产品。

    6.建实建强自然资源部黄土地质灾害重点实验室、陕西省水资源与环境工程技术中心、自然资源部黄土地质灾害野外观测科学站等平台。

    工作部署:2020-2021年,工程下设3个二级项目:关中平原城市群综合地质调查、宁夏沿黄生态经济区综合地质调查、西安多要素城市地质调查。

    (八)福建生态文明试验区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局南京地质调查中心

    工程首席专家:陈国光,中国地质调查局南京地质调查中心教授级高级工程师,从事生态地球化学方面工作。

    工程目标:

    1.牢固树立山水林田湖草生命共同体理念,以地球系统科学理论为指导,紧密围绕“清新福建”建设需求,探索形成支撑服务生态文明建设和自然资源管理的综合地质调查模式和技术方法体系,引领地质工作转型升级。

    2.围绕服务国家生态文明试验区(福建省)国土空间规划,开展资源环境承载能力评价和国土空间开发适宜性评价,提出国土空间规划建议。在南平-三明-龙岩内陆发展带、宁德-福州-泉州-厦门沿海发展带,围绕服务国土空间规划、国土空间科学开发、支撑资源综合利用与生态问题修复,选择不同层级的典型地区开展综合地质调查试点,探索自然资源保护与治理修复规律,探索提高自然资源综合利用率措施,探索地质调查成果服务于生态建设、自然资源利用与保护监管的方式及服务效应,为试点区生态文明建设与自然资源管理服务,形成自然资源服务生态文明建设示范基地2~3处。

    3.开展地上地下统筹考虑、数量质量生态三位一体的自然资源综合地质调查试点,探索形成从国土调查升级到自然资源调查的技术方法。

    4.形成福建省、典型试点区国土空间开发适宜性评价与规划建议报告;福建海岸带资源利用与生态保护监管建议报告。

    5.建设福建省资源环境综合地质调查基础数据平台,支撑自然资源开发利用和保护与监管。

    6.建立“生态地质调查”“自然资源调查综合调查”与“双评价”团队,建立野外观测基地1处,支撑华东地质科技创新中心建设。

    工作部署:2020-2021年,工程下设3个二级项目:福建省资源环境承载能力综合调查评价、宁德海岸带陆海统筹综合地质调查、厦漳泉同城化地区综合地质调查。

    (九)海南生态文明试验区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局武汉地质调查中心

    工程首席专家:黎清华,中国地质调查局武汉地质调查中心高级工程师,从事水文地质方面工作。

    工程目标:

    1.开展自然资源综合调查,建立自然资源空间区划技术方法体系,形成自然资源综合调查工作技术标准和自然资源管理工作模式的海南实践方案;开展省市县级资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价试点。

    2.围绕海口江东新区、三亚等城市地下空间开发利用、海岸带生态保护、重大基础设施地质安全、热带高效农业发展、琼中脱贫攻坚等问题开展地质调查工作,提出系列支撑服务海南自贸区(港)规划建设的地球系统科学解决方案和图集。

    3.开展生态地质调查,探索滨海湿地生态地质调查-监测-评价技术方法,建立热带-亚热带红树林湿地地学研究基地;形成热带高效特色农业区生态-地质-产业地质调查工作模式。

    4.提交海南生态文明试验区综合地质调查报告(2019-2021),编制支撑江东新区、三亚市地下空间开发、海岸带保护与修复、重大工程地质安全、特色农业产业布局等系列地学建议报告和图集。

    6.依托“地质云”,开展人-地耦合自然资源“空天地”监测指标与网络体系研究,建立海南生态文明试验区信息共享服务平台。

    7.建立热带-亚热带红树林湿地地学研究基地;加强中南地质科技创新中心和相关部局级重点实验室建设。

    工作部署:2020-2021年,工程下设5个二级项目:海口江东新区综合地质调查、海南岛热带特色农业区生态地质调查、海南岛及近海活动断裂与地壳稳定性调查评价、海南岛东北部沿海地区综合地质调查、三亚重点地区自然资源综合地质调查。

    (十)承德市生态文明示范区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质环境监测院

     

    工程首席专家:殷志强,中国地质环境监测院高级工程师,从事第四纪地质环境变化与自然资源综合调查方面工作。

    工程目标:

    1.开展市-县-乡三级尺度的资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术方法探索,支撑服务承德市国土空间规划和用途管制。

    2.开展承德全域水量水质动态变化分析,深入解剖小流域水源涵养能力,建立地表水与地下水相互转化和水资源承载能力定量评价方法,支撑服务承德市供水安全、水源涵养功能区建设和水资源优化配置。

    3.评价承德市主要河谷区和农林经济林带土地质量、生态和土地利用适宜性,提出重金属高背景区土地综合利用建议,支撑服务武烈河草莓谷、滦平道地药材等农林业高质量发展。

    4.开展承德市城市地下空间调查评价及地热资源开发利用研究,提出承德市地质遗迹保护名录,推进承德市兴隆县安子岭乡上庄村和丰宁县小坝乡槽碾沟村等地地质文化村建设方案,支撑服务承德地质文化村(镇)创建和高质量发展。

    5.在塞罕坝-御道口牧场等地,建立基于空天地内一体化的承德坝上高原自然资源动态调查监测示范基地,支撑服务承德市坝上高原山水林田湖草生态保护与系统修复。

    6.加强市域、小流域、县、乡(镇)等不同单元自然资源综合调查技术方法总结,深化承德生态文明示范区自然资源综合调查和地球系统科学研究,查明坝上高原生态环境的演化过程、趋势、原因及机理。

    7.探索形成生态文明示范区自然资源综合地质调查技术要求,提升地质工作支撑服务承德生态文明建设和自然资源管理水平,形成地质工作支撑服务生态文明建设的承德模式。

    工作部署:2020-2021年,工程下设3个二级项目:承德资源环境承载能力综合地质调查与评价、承德地区水文地质调查、承德地区土地质量地球化学综合调查。

    (十一)宜昌市生态文明示范区综合地质调查工程

    工程牵头单位:中国地质调查局武汉地质调查中心

    工程首席专家:王宁涛,中国地质调查局武汉地质调查中心高级工程师,从事水工环综合地质调查与研究。

    工程目标:

    1.以宜昌市长江生态廊道及重点流域为单元,开展综合地质调查,建立流域综合地质调查技术方法;开展市、县及流域资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价,服务宜昌市生态文明示范区国土空间规划及生态环境保护。

    2.开展长江生态廊道及重点流域综合地质调查,摸清水、土、矿等自然资源家底,基本查明生态地质环境现状、问题及成因;系统总结流域地质调查成果,评价水资源数量、质量、生态及结构特征,支撑水资源配置及水源涵养优化区划;建立地表水-地下水相互转化定量评价方法,评价水资源质量及生态需水量;评价土地质量和土地利用适宜性;开展水土为重点的环境地质调查,评价环境质量现状,提出流域系统性生态保护与修复建议。

    3.建立岩溶流域地表水-地下水相互转化定量评价方法;查明流域系统磷的形态组成和时空分布特征,建立磷源识别方法技术,研究磷的迁移、转化规律及其对生态地质环境影响机制;建立矿山地质环境生态保护与修复技术方法;申报国家自然科学基金等“五大平台”、湖北省自然科学基金等科技项目2项。

    4.提交水土矿产等自然资源及环境现状报告;提交宜昌沿江生态环境保护与高质量发展地学建议;提交市、县及典型流域资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价报告及图集;提交流域系统性生态环境保护与修复建议、典型磷矿山生态保护与修复及绿色矿业发展技术研究报告;提交山地丘陵区特色农业立地条件评价技术研究报告。

    5.宜昌市生态文明示范区综合地质调查综合监测信息服务平台,支撑“地质云”建设。

    6.建设生态文明示范区综合地质调查示范基地,支撑中南地质科技创新中心、湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站野外科研观测基地、自然资源部三峡地层古生物—湖北宜昌野外基地、古生物与地质环境湖北省重点实验室和中国地质调查局古生物与生命—环境协同演化重点实验室建设;建设黄柏河流域矿山环境保护与修复技术示范基地,支撑中国地质调查局矿产资源绿色评价研究中心平台建设。

    工作部署:2020-2021年,工程下设2个二级项目:宜昌市资源环境承载能力调查评价、黄柏河流域综合地质调查。

    工作部署

    2019年8月6日-7日,自然资源部中国地质调查局地质环境监测院(技术指导中心)雄安新区一体化压力式水位监测设备安装及运行项目通过验收,标志着白洋淀湿地三水转化联合监测系统已初步建成并正式运行。

    白洋淀湿地三水转化联合监测系统包括沿白洋淀湿地周边均匀布设的浅层地下水监测孔26眼、地表水与地下水相互转化监测剖面12个(每个剖面布设3个巢式监测孔,每孔监测三个地下含水层位及地表水)、E601B型水面蒸发器3个、LI-COR7500涡度协方差系统1套。除蒸发器为人工监测外,其他内容均实现数据的自动监测及传输。

    该系统运行后,可实现对白洋淀淀区周边区域三水转化相关数据的动态监测,其中,包括地表水水位及水温、地下水水位及水温,地下水电导率、水面蒸发量、植被蒸散量等;还可对白洋淀淀区地表水渗漏量、淀区蒸散量等数据进行动态定量评价。这将为雄安新区水资源安全保障、白洋淀湿地生态环境保护与修复治理等提供基础数据和技术支撑。

     

    白洋淀湿地三水转化联合监测系统 

    白洋淀湿地三水转化联合监测系统初步建成

    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。”

    保卫土壤:地球化学全力出击