探索资源环境和谐发展之路

邓杰 邓善芝

资源的综合利用，主要是指在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用；对生产过程中产生的废渣、废水（液）、废气、余热余压等进行回收和合理利用；对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

资源综合利用的重要性

矿产资源综合利用不仅是解决矿产资源短缺的重要途径，而且是实现矿业经济可持续发展战略目标的现实选择，对有效利用和合理保护自然资源起着积极的推动作用。矿产资源综合利用是矿产开发的一项重要政策，也是合理开发、保护环境、维护生态平衡的一种有效手段。在矿产资源综合利用过程中，倡导低碳经济不仅有利于缓解我国经济发展的资源约束矛盾，调整优化结构和转变经济发展方式，而且对于减少污染排放、改善环境质量具有重要意义。

1.矿产资源低碳开发

就我国有色金属工业来说，每年排出废石上亿吨、尾砂7000多万吨，占用大量土地；数亿吨废水只有少部分复用或处理达标后排放。有色金属材料生产过程的许多材料含有一定量的有毒金属，如汞、镉、钍等，产生的废弃物已成为环境污染的重要因素之一。有色金属采选回收率仅为50%～60%；矿产资源综合利用率达70%的矿山仅占7%，综合利用率达50%的矿山不到15%，75%的综合型矿山企业综合利用率不到2%～5%；选矿回水利用率65%～70%；尾矿综合利用率为20%左右；冶炼的资源综合利用率为40%～60%，许多共、伴生矿没有综合回收；工业水重复利用率为72.8%；固体废物资源综合利用率为7%～8%；SO2的利用率约70%左右，致使每年排放大气中的SO2高达50余万吨。因此在有色金属工业的采、选、冶、加工过程中，对尾矿及“三废”进行综合利用显得格外迫切。

2.再生资源回收利用

除开展矿产资源的综合利用之外，发展再生资源回收利用也是非常重要。

发展再生资源回收行业，可以节省采矿、冶炼、电解等工艺环节，大量减少污染排放和能源消耗，也是降低资源对外依存度、推动我国生态文明建设的必由之路。业内预计，到2020年末，我国再生资源回收行业整体产业链产值将达3万亿元。

资源综合利用的途径

综合利用固体废物生产的产品包括：利用煤矸石、铝钒石、硼尾矿粉、锅炉炉渣、冶炼废渣、化工废渣及其他固体废弃物生产建材产品、电瓷产品、肥料、土壤改良剂、净水剂、作物栽培剂；利用制糖废渣、滤泥、废糖蜜、淀粉废渣、造纸污泥等生产造纸原料、建材产品、酒精、饲料、肥料、赖氨酸、柠檬酸、核甘酸、木糖，碳化硅、饲料酵母，及多种有机糖类。

综合利用废水（液）生产的产品包括：利用化工、纺织、造纸工业废水、制盐液（苦卤）及硼酸废液，生产银、盐、锌、纤维、碱、羊毛脂、多种无机盐类、粘合剂、酒精、香兰素、饲料酵母、肥料、制冷剂、阻燃剂、燃料等；利用酿酒、酒精、制糖、制药、味精、柠檬酸、酵母废液生产饲料、食用醋、酶制剂、肥料、沼气，以及利用糠醛废液生产的醋酸钠；利用石油加工、化工生产中的废硫酸、废碱液、废氨水以及蒸馏或精馏釜残液，生产硫磺、硫酸、硫铵、氟化铵、芒硝、硫化钠、环烷酸、肥料，以及酸、碱、盐等无机化工产品和烃、醇、酚有机酸等有机化工产品。

再生资源生产的产品包括：回收生产和消费过程中产生的各种废旧金属、废旧轮胎、废旧塑料、废纸、废玻璃、废旧家用电器、废旧电脑及其他废电子产品 ，从中提取金属（包括稀贵金属）非金属和生产的产品；利用废棉、废棉布、废棉纱、废毛、废丝、废麻、废化纤、废旧聚酯瓶和纺织厂、服装厂边角料，生产造纸原料、纤维纱及织物、无纺布、毡、粘合剂、再生聚酯产品；利用废轮胎等废橡胶、废塑料生产的胶粉、再生胶、轮胎、防水材料、橡胶密封圈、塑料制品、建材产品、装饰材料、保温隔热材料；利用杂骨、皮边角料、毛发等生产骨粉、骨油、骨胶、明胶、胶囊、磷酸钙及蛋白饲料、氨基酸、再生革、生物化学制品。

城市矿产垃圾：放错地方的资源

据测算，每回收利用1万吨再生资源，可节约自然资源4.12万吨，节约煤1.4万吨，减少6万吨～10万吨垃圾处理量；每利用1万吨废钢铁，可炼钢8500吨，节约铁矿石2万吨，节能0.4万吨标煤，少产生1.2万吨废渣，减少86%的空气污染。

在“城市矿产”回收体系当中，垃圾分类处理是废弃资源再生回收利用中重要的一个环节。通过分类投放、分类收集，把有用物资，如纸张、塑料、橡胶、玻璃、瓶罐、金属以及废旧家用电器等从垃圾中分离出来回收利用，既提高垃圾资源利用水平，又可减少垃圾处置量。按照一般城市特点，我们将城市可能产生的垃圾进行分类，主要分为：动物尸体、人畜粪便、可回收垃圾、餐厨垃圾、有害垃圾和其他垃圾。

垃圾分类处理大致分为三个步骤：湿垃圾（有机垃圾）在有机垃圾加工利用厂被加工成有机肥或有机复合肥，用于绿化或农业施肥；干垃圾（无机垃圾）在生活垃圾分拣中心被进一步细化分类为废纸张、废塑料、废玻璃、废金属等可回收利用成分，再由相应的再生利用厂进行再生利用；有害垃圾在有害垃圾分拣处置站分拣，可回收利用物送去回收利用，残渣进行焚烧或安全填埋处理。

对垃圾进行分类收集，有以下诸多优点:

一是减少占地。生活垃圾中有些物质不易降解，使土地受到严重侵蚀。垃圾分类，去掉能回收的、不易降解的物质，能减少垃圾数量达60％以上。

二是减少环境污染。废弃的电池中含有金属汞、镉等有毒的物质，会对人类产生严重的危害；土壤中的废塑料会导致农作物减产；抛弃的废塑料被动物误食，会导致动物死亡。

三是变废为宝。中国每年使用塑料快餐盒达40亿个，方便面碗5亿~7亿个，一次性筷子数十亿支，这些占生活垃圾的8％~15％。1吨废塑料可回炼600公斤柴油。回收1500吨废纸可生产1200吨纸。1吨易拉罐熔化后，能炼结成1吨很好的铝块，可减少开采20吨铝矿。生产垃圾中有30％~40％可以回收利用，应珍惜这个本小利大的资源。

石墨，缘何脱颖而出？

曾小波 徐明

2008年，英国曼彻斯特大学两位学者因发明石墨烯材料获得诺贝尔奖，在全球引发“石墨热”；欧盟宣布石墨烯入选“未来新兴旗舰技术项目”，并设立专项研发计划；日本将石墨作为重要战略性矿产资源进行储备；美国将石墨列为高新技术产业的关键矿物原料，实行立法保护。2015年10月，习近平总书记考察访问英国莫彻斯特大学石墨烯重点实验室；2015年10月，华为与曼彻斯特大学石墨烯研究所签订石墨烯合作战略协议；2016年，《全国矿产资源规划》将晶质石墨列为我国战略性非金属矿产资源。

石墨烯晶体结构模型

石墨到底是一种什么样的资源，为什么会在众多矿产资源中“脱颖而出”？在中国经济面临新常态、产业转型升级的关键时期，晶质石墨资源开发及高科技利用将会带来怎样的机遇与挑战？

一、晶质石墨是什么

石墨，别称“石涅、石黑、石螺、石黛、画眉石”，是C元素的结晶矿物之一，素有“黑金子”的美称，呈钢灰色、黑灰色，具半金属光泽，有滑感，易污手。

石墨分为天然石墨和人造石墨，天然石墨可分为晶质石墨和隐晶质石墨。晶质石墨特别是大鳞片晶质石墨是高端石墨产品的重要原料，工业价值较大。

中国石墨矿产分布及生产加工基地示意图

二、晶质石墨的战略地位

1.晶质石墨的性质

晶质石墨具有金属和非金属两种特性，同时是碳结晶矿物，具有优异的导电、导热、自润滑、耐高低温、高化学稳定性、密封、抗辐射及可塑性型强等特点，使其在光学、微电子、热力学等方面具有独特的优异性能。

2.晶质石墨的主要产品

耐火材料：鳞片石墨大量应用于冶金工业中的石墨坩埚和镁碳砖生产等。

高纯石墨：高纯石墨材料要求C≥99.9% ，用于核能、半导体等高新技术产业的材料，则要求C≥99.99 %。

铸造工业用石墨：用石墨作铸模涂料，增加铸件的光滑度，减少铸件的裂纹和孔隙。对石墨原料的要求一般粒度0.074mm，含碳70%～80％。

柔性石墨：具有较高的化学稳定性、耐高低温、耐腐蚀、耐辐射、导电、导热、安全无毒，且具有良好的柔韧性、自粘性和润滑性，广泛应用于石油、化工、冶金等领域。

胶体石墨：拉丝用石墨乳粒度小于10μm，含碳98%～99％；模锻用石墨乳呈鳞片状，含碳要求在80%～99％以上，粒度＋0.15μm。

锂离子电池负极材料：目前成熟应用的主要是碳石墨材料，是电子、新能源汽车等新兴产业的关键性材料。

各向同性石墨材料：是核能、半导体、电火花加工等高新技术产业发展急需的高端石墨产品，大量用于单晶硅、多晶硅等半导体材料的制造设备。

电气工业用石墨：利用石墨制作电极、电刷、碳棒、碳管、阳极板、石墨垫圈等。对石墨原料的要求为粒度43μm，含碳94%～97％。

石墨烯：是目前发现的最薄最轻、硬度最高、韧性最强、导热性和导电性最好的纳米材料，被誉为“21世纪的新材料之王”。

3.晶质石墨的战略地位

晶质石墨是多种工业必需的关键性原料：在航空航天方面，用于制造远程导弹或者航天火箭推进器的材料、宇宙航行设备的零部件等；在国防军工方面，用于制造新型潜艇的轴承，生产国防用高纯石墨、火药、石墨炸弹、隐形飞机和导弹的鼻锥等；在化工方面，用于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、泵等设备，用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业；在电子方面，用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视机显像管的涂层、电磁屏蔽的导电塑料等；在新能源汽车方面，可用于锂离子电池负极材料；在核能工业，高密度的高纯石墨和氟化石墨，用作核反应堆中子减速剂和防原子辐射的外壳；在光伏产业，石墨烯是一种较好的储氢材料，用于制作大比电容的超级电容，提高锂电池的充放电效率，石墨烯也是太阳能电池较好的备选材料。

晶质石墨将带动新能源、新材料等领域的技术革命。石墨烯将带来诸多工业革命性的技术进步，是未来科技竞争的核心。计算机及互联网领域的技术革命：石墨烯芯片的主频可达1000GHz，是普通晶硅电脑芯片的数百倍；通信领域的技术革命：石墨烯制成的天线以1000GHz的频率正常工作，远超目前常规的天线；新能源工业技术进步：石墨烯制成的超级电容器，充电时间只需1 毫秒，新能源汽车电池有望充电10分钟，连续开行1000公里；国防军工：石墨烯强度比钢强200倍，是现有测试材料中轻度最强的，这将带来武器工业的技术革命。

4.晶质石墨的需求

未来，传统领域石墨需求保持稳定，新兴产业石墨需求将快速增长，需求增长集中在晶质石墨。据中国地质调查局预测，2020年晶质石墨需求将达到95万吨，新兴产业需求占比将超过45%，其中，新能源和新能源汽车领域需求约23万吨，核电领域需求约14万吨，高端制造和电子信息等领域需求10万吨以上。预测到2030年，晶质石墨需求将达到135万吨，新兴产业需求占比将进一步提高。

三、晶质石墨产业发展机遇与挑战

1.我国石墨资源丰富，资源保障程度高。

据美国地质调查局（USGS）统计，2017年，全球石墨储量2.7亿吨，80%集中分布于土耳其、巴西和中国。矿石种类上，晶质石墨主要分布在中国、乌克兰、斯里兰卡、马达加斯加、巴西等国；隐晶质石墨矿床主要分布于土耳其、印度、韩国、墨西哥、奥地利、中国等地。多数国家只产出某一类型石墨，中国是少数几个石墨资源种类齐全的国家之一。

中国石墨资源丰富，总保有量长期位居世界前列，其中晶质石墨资源量约2.6 亿吨。晶质石墨以大、中型矿居多，占矿产地总数的70%，全国晶质石墨保有矿物储量约88%集中分布于大型矿中。目前，我国已形成六大石墨生产加工基地，产量占全国的80%以上，其中晶质石墨主要产地有黑龙江鸡西、黑龙江萝北、山东平度、内蒙古兴和等；隐晶质石墨主要产地有湖南郴州、吉林磐石等。

2.晶质石墨深加工技术相对落后，尚未成为资源强国。

长期以来，我国晶质石墨深加工技术相对落后，大量出口低附加值产品，高端深加工产品主要依赖进口，开发利用粗放。

石墨产品一般分为高纯石墨（固定碳含量>99.9%）、高碳石墨（94%~99%）、中碳石墨（80%~93%）和低碳石墨（50%~79%）四大类，国内企业主要生产低碳、中碳石墨产品，高碳和高纯石墨产品较少。球化石墨、柔性石墨和氟化石墨等深加工产品占比有限，深加工技术相对落后。出口的石墨产品80%为初加工产品，同类产品进出口价格相差悬殊，如球化石墨进口价格是出口价格的两倍以上。

石墨矿石中含有大量的杂质矿物，晶质石墨矿石的品位较低，一般为3%~15%，但可浮性很好。在选矿过程中，需采用多段磨矿多段选别，通过筛分或水力旋流器分级，及时将已解离的大鳞片石墨分离出来，避免受到反复磨损。

我国中小型采选企业数量多，生产规模小而散，技术设备落后，采富弃贫、采易弃难等现象突出，晶质石墨利用率仅为40%，资源浪费严重。

四、结语

晶质石墨不仅应用于耐火材料、电极电刷、铅笔、铸造、密封、润滑等传统工业领域，更是高端装备制造、新能源、新材料等战略性新兴产业及核电领域的关键资源，被誉为“21世纪支撑高新技术发展的战略资源”，素有“黑金”美誉。随着技术发展和应用领域的不断拓展，晶质石墨资源的战略地位越来越受到重视。

我国是世界石墨资源大国，第一大石墨生产国、出口国和消费国，但长期以来石墨加工技术落后，大量出口低附加值产品， 高端深加工产品主要依赖进口，资源优势未能转化为技术和经济优势。未来，随着我国石墨资源战略地位凸显，科学利用和保护天然石墨资源，开发深加工技术和发展高端产品，将成为石墨产业发展的必然趋势。

“锂”从山中来，仗剑走天涯

 邓伟 李成秀 冀成庆 徐莺 周雄

1.“锂”的家族群

1）锂（Li）

锂的克拉克值为30ppm，是较分散而又广泛分布的元素，主要在岩浆结晶作用的晚期阶段富集在伟晶岩中；花岗岩中含量最高，其次是碱性岩。矿床中经常与铍、铷、铯、钽等有益元素共生。

目前，已知含锂的矿物有150多种，呈独立矿物形式的有30多种，主要工业锂矿物有锂辉石、锂云母、透锂长石、磷锂铝石、铁锂云母等。川西稀有金属矿集区中的锂资源基本以锂辉石形式产出。

锂辉石，化学成分LiAl[Si2O6]。一般Li2O含量7%左右；晶体呈柱状、板状、针状，颜色可呈无色、灰白、淡紫、淡绿、淡黄、宝石绿色；条痕白色；摩式硬度6.5-7；比重3.03-3.22。

含锂矿物特征

2）铍（Be）

铍的克拉克值为6ppm，为显著的亲石元素。在花岗岩及霞石正长岩中的含量较高，在岩浆分异过程中富集于岩浆残液中，经常固结集中在岩石圈最上部，在地壳深部含量减少。

世界上已发现的铍矿物和含铍矿物有60多种，常见的矿物约有40多种，主要的工业矿物有绿柱石、硅铍石（似晶石）、羟硅铍石、金绿宝石（铍尖晶石）和日光榴石。

绿柱石，化学成分Be3Al2[Si6O18]，一般BeO含量13%左右；晶体一般呈柱状，呈绿色、黄色、浅蓝色、红色；条痕白色；玻璃光泽或树脂光泽；性脆；硬度7.5-8；比重2.65-2.91。

含铍矿物

3）铌（Nb）和钽（Ta）

铌和钽的原子构造类似，因此，两者在物理化学性质、地球化学性质及矿物学性质方面都很相近。铌、钽经常共生，在岩石和绝大多数矿物中铌和钽的含量此消彼长。在成因上与碱性岩有关的矿物中铌相对富集，与花岗岩有关的矿物中钽相对富集。

铌在地壳中的丰度为3.2ppm，钽的丰度为2.4ppm。由于铌、钽的地球化学迁移行为不同，铌开始早、收敛晚，钽主要富集于晚期。所以铌矿物种类多，分布广；而钽的变种少，分布不广。目前，已知的铌、钽矿物和含铌、钽矿物有130多种，常见的有30多种。如铌铁矿-钽铁矿、钽铁矿、铋铁矿、褐钇铌矿、易解石、铌易解石、铌铁金红石、烧绿石、锰钽矿、重钽铁矿、黄钇钽矿、细晶石等。铌钽矿物基本呈黑-棕红色，半金属光泽、油脂光泽，少数为金刚光泽；比重大，因此可用重选方式得以富集；化学成分极为复杂。

含铌钽矿物

4）铷（Rb）和铯（Cs）

铷在地壳中的丰度为90ppm。目前没有发现铷的独立矿物，呈分散状态，常以类质同象混入物出现在含钾矿物中。工业来源主要从富含铷的锂、铍、钾的矿物中提取。如锂云母中含Rb2O3%、微斜长石（天河石）中含Rb2O0.3%、铯榴石中含微量铷等。

铯在地壳中的含量为20ppm。含铯的矿物有10多种，但铯的主要来源还是稀有金属伟晶岩中的铯榴石和锂云母。除此之外，铯还分散在其他矿物中，如绿柱石、黑云母、天河石和堇青石等。

含铷铯矿物

铯榴石，化学式Cs[AlSi2O6] nH2O。一般含Cs2O30%左右，晶体往往呈立方体、粒状及致密块状，无解理；颜色为无色、白色，有时带灰、粉红、浅紫等色颜色；性脆，硬度6.5-7；比重2.67-3.03。

2.“锂”从哪里来

1）传统矿山

在您印象中矿山是什么样的？答案也许是偏远、荒凉、破旧的厂房，艰苦的条件，又或许是漫天尘土、泥浆满地、污水四溢，像这样又或许是那样……

2）绿色矿山

随着时代的发展和绿色矿山建设的推进，如今的矿山早已不再是从前的样子。先进的设备、一流的技术、现代化的厂房，一座座“花园式”的矿山正拔地而起。清洁生产，循环用水，大家再也不用担心环境污染了！

3）“石头”变“电池”

石头是如何变为电池的呢？锂辉石矿经过采矿进入选矿厂，选矿厂采用物理方法分选出含锂矿物，含锂矿物经过冶金处理成为碳酸锂产品，再由产业部门深加工，最终脱胎换骨成为电池。

3.崭新“锂”程

1） 锂之应用——走入寻常百姓家，健康美好新生活

随着科技的快速迭代升级，锂在日常生活中的应用越来越常见。含丁基锂的橡胶轮胎更加耐用，寿命比原来提高了4倍以上，让驾车出行更加安心；锂动力电池驱动的新能源汽车逐渐进入普通家庭，成为城市代步、环保出行的首选之一；锂电池和其他锂产品在娱乐设备上也得到广泛应用，为我们的休闲娱乐生活开启了无限可能性；锂的应用在家中随处可见，它为我们提供了便捷舒适的智能生活。

厨房里，添加了锂的电磁炉面板等玻璃制品，可以使其变得更轻、更结实、更耐溶。锂盐可为蔬果进行“健康护理”，防止西红柿腐烂和小麦锈穗病，让人们吃得放心、吃得安心。锂在医学保健方面也有新的应用，不仅可以强身健体，还能防治疾病，是人体健康的“守护者”。国外研究发现，锂与阿尔茨海默病存在关联，一款为中老年市场打造的天然矿泉水“锂水”就此诞生。而锂的用途还在不断拓展中，从交通工具到健康护理，锂的应用遍布我们生活的每个角落，改写了每一个人的生活方式。

新世纪崭新的“锂”程指日可待。

2） 铍之应用——让医疗成像、诊断和激光医学走到科技前端的金属材料

铍，是仅次于锂的轻金属，主要是以铍铜合金和铍金属的形式广泛应用于航空、医学等领域，是新兴产业发展必需的战略性矿产资源。目前，世界上只有美国、中国、俄罗斯等国具有工业规模的从铍矿石开采、提取冶金，到铍金属及合金加工的完整铍工业体系。

①提高X射线成像效果

因为铍金属既可以稳定地处理高温阻抗，又可以实现对X射线的高度透明，铍箔在医疗和科研X射线设备当中已经使用了很长时间。铍箔作为窗口来穿透聚焦的X射线，同时可以保持X射线发生管那一侧的真空环境。

②使低辐射成为可能

铍箔仍是CT扫描和乳腺X射线成像等高分辨率医学成像设备中必不可少的材料。在新一代乳腺癌X射线成像设备中使用低辐射扫描可以得到更精细的肿瘤分辨率，使许多早期可治疗阶段的乳腺癌被及时发现，治愈乳腺癌成为可能。

③改善X射线光管强度和稳定性

作为成像技术的前端科技，铍持续为满足X射线光管高强度、稳定性、抗高温、X射线穿透率等性能要求。

④光学激光器的小型化

使用氧化铍的医学激光器可以帮助眼科医生为数百万患者恢复或改善视力。具有高导热、高强度、介电性能的氧化铍是唯一能控制微小高功率气体激光器的材料。

⑤简化外科手术

铜铍连接器将精确的电信号传送到精密手术器械和最新的非侵入性外科技术的监测装置当中。这种技术减少了对病人的创伤和感染风险，同时加快了愈合和恢复的过程。

⑥分析血液

铍还用于分析HIV和其他疾病的血液分析设备部件当中，给医生和病人提供所需的精确性和可靠性数据。

3） 铌之新应用——冉冉升起的电子材料之星

铌行业全球市场集中度非常高，目前全球最大的铌矿企业是巴西矿冶公司(CBMN)，占据全球市场80%-85%的产量，主要从事铌产品的开发、工业化和商业化运营，是世界上唯一一家可以生产全系列铌产品(包括标准铌铁、特殊牌号铌铁、真空铌铁、真空镍铌、铌金属和五氧化二铌)的企业，对铌价格的走势具有较强的影响力，控制着全球铌产品扩产计划的进度。

具有超导性能的元素不少，铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度，是目前最重要的超导材料之一。

2019年，材料领域国际顶级期刊《自然材料》发表了复旦大学修发贤团队的最新研究论文《外尔半金属砷化铌纳米带中的超高电导率》。文章显示制备出二维体系中具有目前已知最高导电率的外尔半金属材料——砷化铌纳米带，电导率是铜薄膜的100倍，石墨烯的1000倍。此次制备出的材料砷化铌纳米带的电导率是铜薄膜的100倍，石墨烯的1000倍。业内表示，导电材料是电子工业的基础，现在最主要的材料是铜，已经大规模运用于晶体管的互连导线。

4）钽之新应用——人体“亲金属”的神奇医学材料

钽作为一种金属材料，具有优异的力学性能和抗疲劳特性，因此被广泛应用于医学领域，尤其是在骨科领域。它可以替代人体骨组织，起到承重作用，目前已在临床取得显著疗效。钽金属材料在与人体组织结合时，具有强度、生物相容性和稳定性等优点。因此，它比传统金属材料的人工置入物更具有优势，在医学领域的发展前景十分广泛。

研究和临床应用表明，多孔钽金属具有比金属钛和钛合金更好的骨融合和骨传导性能，运用钽金属材料制作的仿生骨骨组织长入良好，骨性生物固定优良。未来，利用3D打印高致密度和高力学性能钽金属核心技术，将为我国在高端骨科植入物、医疗器械和难熔金属工业部件发展领域做出积极的贡献。

不仅如此，将钽金属与其他金属材料结合应用在临床医学中也取得了十分重要的突破。很多金属材料因其独特的性能可用于医学领域，但是由于缺乏生物相容性，不能将其优点很好地应用在临床。为此，科研人员想到将耐腐蚀性强且稳定的钽金属涂覆在这些金属材料的表面，使那些有独特性能但原先忌于低生物相容性而不能用于临床的金属材料重新用于临床，并取得显著疗效。

5）铷之应用——超视距精确授时，极佳光电传感器件制造

全球独立铷矿床非常少，下游应用供应链受限，已成为全球对该元素发展的约束要素。铷是自然界一种最大光电效应的稀有分散元素，其合成材料在智能制造中逐渐开始发力。

铷因其极佳的光电效应，在光电管、红外辐射仪表、太阳能光电池等器件制造方面均实现了重大革命性变革。据外媒报道，太阳能电池在通往最高效率的道路上正在不断改进中。德国国家可再生能源实验室研究人员开发了一种新的太阳能电池，为了改善用于吸收可见光的钙钛矿与用于吸收红外线的铜、铟、镓和硒的混合物两层之间的接触，研究小组在它们之间添加了一层铷原子，团队让电池的峰值效率达到24.16%。

铷基设备材料精准计时功能助力集群医用设备同步获取精确时间信号。近年来，基于星载铷钟开发的网络同步时间服务器在国内卫生部门得到良好的推广，为医院提供标准的网络时间统计信息服务，也为局部辐射区域近万台网络客户端提供精度小于5毫秒的时间同步服务器，较大程度地改善了全区医疗机构网络系统，包括：医护人员的办公PC及医疗设备、走廊、大堂子钟系统等授时操作的统一性，充分实现了大数量集群精确医疗设备同步作业中时间的精准性保障。

铷基量子传感器有望用于诊断房颤。心房颤动（AF）是一种导致心率异常的疾病，发作时心脏中传导的电生理信号易出现紊乱行为。目前，常规用于检测房颤的心电图受到灵敏度、时间等诸多限制。据一项发表于《应用物理学快报》的研究，科学家利用原子磁强计，通过基于铷的量子传感器接受信号，成功对导电率与生物组织相近的溶液进行电磁感应成像，可测出高导电性的区域。这项技术实现了非屏蔽环境下的小体积成像，且灵敏度较传统技术提高了50倍，为房颤的快速临床诊断带来了希望。

固体废弃物如何变身宝藏？

邓杰 邓善芝

几个世纪以来，人类社会的快速发展基于对自然资源的使用与消耗。尤其是第三次工业革命以后，生物科技与产业革命的迅速发展，使人们对能源和矿石的需求量激增。同时，为满足迅速增长的社会需求，各行各业纷纷扩能扩产。2012年，国际民间组织“全球足迹网络”（GFN）及英国智库“新经济基金会”提出“地球生态超载日”的概念。“地球生态超载日”是指地球当天进入了本年度生态赤字状态，已用完了地球本年度可再生的自然资源总量。据测算，约从1970年起，人类对自然的索取开始超越地球生态的临界点。从过去数十年来看，几乎每隔10年这一天的到来就会提前1个月。

资源过度开采和废弃物的无节制排放，造成越来越严重的生态环境问题。人类用碧海蓝天换来了现代社会的方便快捷和科技的快速发展。随着人们经济水平的提高以及对自身健康的重视，环境的重要性被越来越多的人认识。如何在保障人类需求的前提下，尽可能保护和改善环境，寻求资源环境和谐发展的解决方案，成为时下人们关注的重点。为节约资源、提高现有资源的利用率，资源综合利用的概念逐渐被人们所熟知。

在资源开发利用及使用消费过程中，不可避免会产生伴生矿石、围岩及选矿尾矿等，比如钨矿中伴生的铜、铅、锌等含有稀有分散元素的矿物，氧化矿中的碳酸盐和硅酸盐类脉石、有机物生产中产生的废水、生活中的废旧金属和电池等，这些生产和生活废弃物中含有大量的有价金属、有机及无机盐类矿物质资源，将其直接排放到环境中，不仅会造成大量的宝贵资源白白流失，还会影响耕地质量、污染空气和水源，破坏生态环境。在资源开发利用和消费过程中，针对这些伴生矿物资源和生产生活中的废弃物开展回收利用，使其重新资源化，从而最大限度地实现现有资源的高效利用，可以称之为资源的综合利用。

如何实现资源的综合利用？现阶段，资源的综合利用主要从三方面开展：

一、在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用。

煤炭被人们誉为“黑色的金子”“工业的粮食”，它是18世纪以来人类世界使用的主要能源之一。煤矸石是与煤伴生的一种含煤高岭土，过去采煤过程中产生的大量煤矸石一直被作为大宗固体废弃物堆放在煤矿周围。正如犹太经典《塔木德》中所说：“世上没有废物，只是放错了地方。”煤的伴生矿——煤矸石也是如此。煤矸石综合利用的途径很多，除了传统的利用途径，如回填煤矿采空区、铺路、土壤改良、做建筑材料和发电等。最新研究表明，煤矸石还可以作为下游精细加工业的原料。如，煤矸石经处理后可以作为橡胶填料，获得与炭黑相当的补强效果；还可以制备聚硅酸铝铁，用于处理造纸综合废水等；此外，煤矸石可以用于陶瓷、耐火材料、橡胶工业、涂料、塑料、4A分子筛、铝硅铁合金等十多个行业。

二、对生产过程中产生的废渣、废水（液）、废气、余热余压等进行回收和合理利用。

除矿石中的伴生资源外，矿石资源生产加工过程中还会产生大量的废弃物资源。以铜矿尾矿为例，研究表明，铜尾矿中除了可以回收有价金属元素铜之外，还可以回收非金属组分石榴子石、硅灰石等，并将剩余部分作为植物培养基等原料进行利用，实现铜尾矿的减量化和资源化。部分有色金属尾矿的主要成分为SiO2，且包含大量钙、镁等元素的氧化物，和市场上普遍运用的建筑材料的化学组成非常相似。尾矿用作建筑材料时加工方式比较简洁，能够有效解决成本和能耗问题。

三、对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

除开展矿山资源的综合利用之外，再生资源回收利用也是开展资源综合利用的重要方面。发展再生资源回收行业可以节省采矿、冶炼、电解等工艺环节，大量减少污染排放和能源消耗，也是降低资源对外依存度、推动我国生态文明建设的必由之路。中国是全球公认的制造业大国，然而近些年随着人口红利日益消失，以及环保成本的不断抬升，我国资源的对外依存度逐渐走高。在此背景下，大力发展再生资源回收利用产业，具有积极重要的战略性意义。

现阶段，资源环境和谐发展之路仍然崎岖且漫长，人类需要开展更多的探索与实践。相信在不久的未来，资源综合利用方法和途径会越来越多，资源环境和谐发展之路必将越来越顺利。

带你了解这朵“云”——地质云

戴新宇

“地质云1.0”闪亮登场，魅力初现

“地质云”是自然资源部中国地质调查局主持研发的一套综合性地质信息服务系统，集地质调查、管理、共享、服务四大功能于一身，面向社会公众、地质调查技术人员、地学科研机构、政府部门提供丰富的各类地质信息服务。经过“地质云”研究开发团队艰辛付出，2017年11月6日，“地质云1.0”闪亮登场，迈出了“地质云”建设三步走的第一步。

“地质云1.0”刚上线运行，就受到地质调查科技工作者的青睐，局系统内外正式用户达4000多人，日均访问量突破6000次，在地质调查管理和应急事件服务上体现出精准、快捷的特点。例如，在2017年11月18日西藏林芝市米林县发生6.9级地震后，“地质云”首次启动了应急服务工作机制，在2小时内线下完成震区地质图数据制作，仅用10小时就为应急救灾在线提供了震区区域地质图、国家地质资料馆藏涉及震区的地质资料，以及林芝地区卫星遥感影像图、震中300公里范围地质钻孔、林芝专题地质文献库等系列地质信息产品。毫无疑问，“地质云1.0”实现了地质调查数据共享破冰，为75个国家核心地质数据库的互联共享和2382个信息产品提供社会化服务。

“地质云2.0”华丽转身，飒爽英姿

在2018年10月18日召开的中国国际矿业大会上，“地质云2.0”宣布正式上线，完成“地质云1.0”云上数据资源和系统功能的全面升级，完成手机版地质云APP国家地质大数据共享服务平台研发，通过数据资源整合和信息系统集成，全面提升地质调查数据采集、汇聚、处理、分析、共享与服务能力，为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力，及时、有效地满足政府部门、行业用户、社会公众等各类用户对地质信息的多元需求，以信息化带动地质调查现代化。

“地质云3.0”鲲鹏展翅，大展宏图

“地质云”建设三步走设想2020年上线运行“地质云3.0”。为此，地质云研发团队的科研人员做足了功课，全力以赴助推云平台、大数据、智能化“三位一体”建设应用迈上新台阶，为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力支撑，建成分布式地质大数据中心，并在以下九个方面提供全方位综合地质服务：

一是升级完善“在线化”调查系统、研发升级重要专业应用系统，初步实现在线化调查，构建立体式地质信息感知体系。二是显著扩大中大比例尺实体数据共享资源，精准开发地质信息系列产品，提供地质信息专题服务，提升“地质云”服务门户访问便捷性，加快构建地质信息共建共享云生态，基本实现在线化服务，显著扩大地质信息线上共享服务规模。三是升级地质调查业务管理系统，完善地质调查业务管理大数据辅助决策系统，强化在线化管理，支撑地质调查业务管理高效运行。四是推行地质调查在线化办公，支撑远程办公、便捷办公。五是通过攻关实现智能区调矿调、智能识别、智能管理、智能数据搜索引擎等智能地质调查技术突破，示范构建智能化工作模式。六是建立完善地球科学“一张图”大数据体系，更新维护国家核心地质数据库。七是采取优化地质调查网络、规范化运维“地质云”节点体系、加强网络安全建设等措施，建实地质调查基础设施与网络安全体系，保障安全稳定运行。八是完善地质调查信息化制度标准体系，支撑自然资源信息化建设。九是加强信息化人才队伍建设与国际合作，提升中国地质调查局在国内外的影响力。

这就是中国地质调查局功能强大的地质云（Geocloud）！神奇的地质云（Geocloud）！

自然资源部中国地质调查局成都矿产综合利用研究所（以下简称成都矿产综合利用所）始建于1964年，有着50多年的光辉历史，有着功勋研究所的殊荣。成都矿产综合利用所长期坚持以稀土资源为核心，以“三稀”资源为重点，兼顾其他能源矿产资源，开展资源潜力、开发条件和环境承载力“三位一体”综合调查评价。

三稀资源（即稀土、稀有和稀散矿产资源）是该所的研究重点。该所拥有50余年的找矿-选矿-冶金-新材料方面的技术积累，特别是在稀土采选、冶炼、分离等领域开发了多项具有国际先进水平的技术，独有的采选工艺和先进的分离技术为稀土资源的开发利用奠定了坚实基础。

稀土——国之瑰宝

龚大兴 赖杨

稀土的概略介绍

稀土是镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，钪(Sc)和钇(Y)共17种元素的统称。

主要稀土元素

稀土的类型和分布

稀土元素可以分为轻稀土、重稀土两大类，主要是以稀土氧化物的形式存在。中国、巴西、俄罗斯、美国、澳大利亚等国稀土资源储量位居世界前列。

中国是世界稀土资源储量最大的国家，主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿等。中国是唯一能够提供全部17种稀土金属的国家，稀土储量曾一度占世界总储量的近80%，是名副其实的“稀土大国”。但是经过多年的无序开采，现在只剩42%(USGS，2017)。

稀土的广泛用途

稀土的用途

稀土是一种不可再生资源，虽然总体用量很少，但因为具有其他材料难以比拟的光电磁性能，被广泛应用于电子、新能源、环境保护等新兴领域。常用的稀土材料有稀土发光材料、抛光材料、永磁材料、储氢材料等，其中新材料领域对稀土的需求量达70%左右。

稀土在军事方面的应用更加广泛，其具有优良的光电磁等物理特性，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。比如，大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。稀土科技一旦用于军事，必然带来军事科技的跃升。

以稀土元素为主体的三稀资源在新材料、新能源和信息技术等新兴产业方面具有不可替代的重大用途。未来几十年，世界主要国家将会为这些资源的持续安全供给进行不懈努力。

全球稀土储量占比

抓住核心优势，成都综合所蓄势待发

成都矿产综合利用所，作为自然资源部中国地质调查局重要的科技支撑单位，在新形势下，将继续坚持以稀土资源为核心，以“三稀”资源为重点，加快中国地质调查局稀土资源应用技术研发中心建设，创新稀土无尾化利用技术，构建我国西南典型稀土资源的“无尾化”利用技术体系。同步开展川西、黔西、滇东等资源远景区稀土、锂、“三稀”等战略性矿产资源“三位一体”综合调查评价，发现和评价一批可供进一步绿色勘查开发的“三稀”资源基地，支撑经济社会高质量发展，保障国家战略性矿产资源安全。

2018年-2019年，成都矿产综合利用所在乌蒙山扶贫开发区实施二级项目《贵州毕节-六盘水地区能源资源综合地质调查》（编号:DD20189507），在毕节威宁县哲觉镇一带新发现1处超大型、 2处大 型新类型沉积型稀土矿床，原矿中稀土氧化物（REO）品位最高可达1.6%，平均品位0.15%左右，初步预估资源量达 100万吨以上。该稀土赋存于以高岭石（83%以上）为主的粘土岩中，通过自主研发的 “预处理-选择性浸出”技术， 使 稀土综合回收率达90%以上。此次稀土矿找矿的突破，为我国打造又一个新的稀土勘查开发基地奠定了坚实基础。

成都综合所

稀土——“超级工业维生素”

曾小波 李超

稀土素有“工业维生素”的美誉，按资源类型大致可以分为轻稀土和重稀土两类，在国防等尖端领域所必需的重稀土元素更是被誉为“超级工业维生素”。离子型稀土矿便是“超级工业维生素”的主要来源。全球已知的重稀土储量几乎都集中在我国南方地区，特别是我国南方的离子型重稀土矿十分珍稀宝贵，是许多西方国家都想得到的稀土资源。离子型稀土主要分布在江西、广东、福建、湖南等南方省份，其中江西赣州更有“稀土王国”的美誉。

1.离子型稀土矿是什么

离子型稀土矿学名风化壳淋积型稀土矿，是由含稀土的花岗岩或火山岩经过多年风化形成的黏土矿物。

离子型稀土矿床于1969年在江西首次发现，随后在广东、福建、广西、湖南及云南等地相继发现。根据离子型稀土矿的成矿条件，国内学者曾预测越南、老挝等国也有离子型稀土矿，近些年确实有得到相关证实，在越南、老挝、泰国及美国均有发现。离子型稀土矿外观为松散的沙黏土，颜色有白色、灰色、红色、黄色等。

2.“超级工业维生素”的应用

稀土在冶金、军事、石油化工、玻璃陶瓷、农业和新材料等领域具有广泛应用，是国家关键的战略性资源。

冶金

铸铁中使用石墨球化剂、形核剂、有害元素控制剂来提高铸铁质量。

玻璃陶瓷

玻璃方面，主要用于着色剂、脱色剂、抛光剂等。陶瓷方面，主要用于减轻釉的碎裂性。

农业

生长、生理调节剂，可增强农作物的抗旱、抗涝能力。

军事

稀土具有优良的光电磁等物理特性，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其最显著的功能就是提高武器的战术性能，也可作为核工业等高科技的润滑剂。

石油化工

目前，世界上90%的炼油裂化装置都使用含稀土的催化裂解剂。用稀土制成的分子筛催化剂，具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强等优点。

新材料

在新材料领域，稀土功能材料主要应用在永磁材料、储氢材料、催化材料、发光材料。目前，永磁材料是稀土最大的消费领域，占稀土功能材料领域消费量的28%，发光材料7%。

离子型稀土矿成矿三大要素

 南方离子型稀土矿山

3.“超级工业维生素”的开采

“超级工业维生素”的主要来源是离子型稀土矿，根据离子型稀土矿的特点，我国科技工作者进行了长期的研究和实践，开发出采用电解质水溶液进行离子交换浸出稀土的方法。目前，离子型稀土矿开采主要采用原地浸矿工艺技术。原地浸矿不开挖矿体，将浸取剂溶液经浅井直接注入，浸取剂与粘土矿物中的稀土离子进行离子交换，交换下来的稀土离子随浸取液流入积液沟，经沉淀富集稀土，最后分离提纯制得稀土产品。

离子型稀土原地浸矿示意图

4.“超级工业维生素”面临的危机与前景

重稀土作为不可再生资源，由于资源流失严重，加上储量少、品位低等因素，离子型稀土可采储量面临即将枯竭的危险。此外，由于早期离子吸附型稀土矿监管力度不够，因此存在越界开采、非法开采、环境污染等问题。

近年来，国家相关部门加大了监管力度。2012年，我国稀土行业开始整合，原国土资源部于2012年9月13日发布了整合后的《稀土探矿权名单》和《稀土采矿权名单》。2015年1月，工信部在会议中提出将重点整合六家稀土企业，形成“1+5”格局（北方稀土、南方稀土、中铝集团、五矿集团、广东稀土和厦门钨业），组建成南北阵营两家大型稀土集团。六大稀土集团重组是我国政府保护国内稀土资源的重要举措之一。2017年，根据原国土资源部办公厅“关于印发《矿产资源开发利用水平调查评估试点工作办法》的通知”（国土资厅发[2017]33号）要求，成都矿产综合利用所负责江西省稀土矿产资源开发利用水平调查评估试点工作。2019年，成都矿产综合利用所与厦门钨业股份有限公司达成一致协议，计划将离子型稀土绿色安全开采示范项目落户厦门钨业控股公司龙岩市稀土开发有限公司，将从根本上保障国家战略资源的安全开采，有望改变目前离子型稀土矿大面积停产的状况，打造成为重稀土绿色高效开发的典范。通过国家政策的宏观调控及相关部门机构的积极配合，目前稀土行业“零、散、乱”的现状正逐步改变，行业逐步走向规范化运行。

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。

9月29日，2018年度中国政府友谊奖颁奖仪式在人民大会堂隆重举行。自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所荣誉教授、美籍专家爱德华▪艾伦▪劳斯(Edward A. Laws)被授予2018年度中国政府友谊奖，成为青岛海洋所第二位获此殊荣的外籍专家。

中国政府友谊奖是为表彰在中国现代化建设和改革开放事业中作出突出贡献的外国专家而设立的最高奖项。本年度共有来自21个国家的50名外国专家获得此奖。劳斯教授作为国际知名海洋地球化学专家、美国路易斯安那州立大学海岸与环境学院终身教授（前院长）、青岛海洋所荣誉教授，分别于2012年和2015年获青岛市政府“琴岛奖”和“特聘专家突出贡献奖”。他在科研领域贡献突出，在国际上具有很高的学术地位，在顶级期刊发表150余篇科技论文，发表专著3部。

据了解，劳斯教授2002年以来与青岛海洋所叶思源研究员领导的湿地项目组开展了广泛合作和学术交流，帮助青岛海洋所组织了滨海湿地国际专家顾问委员会，指导多个科研项目，卓有成效地推动了滨海湿地调查和研究。他创新性改进了14C方法测定湿地水域初级生产力的技术方法，为生物地球化学研究带来了新动力。他指导建立了滨海湿地调查研究概念模型和技术规范，协助建设了滨海湿地野外观测基地和室内模拟试验装置，推动青岛海洋所碳循环、河口硫循环与污染等研究水平获得显著提升。同时，劳斯教授还提出湿地植被是一种可再生资源，引导项目组注重成果转化，为青岛海洋所湿地项目组践行研以致用提供了思路。

此外，青岛海洋所多名科研人员在劳斯教授推荐下赴美开展合作研究，劳斯教授还促成青岛海洋所与美国地质调查局、丹麦奥胡斯大学等多个国际优秀湿地团队的合作，他在指导自然资源部中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室建设的同时，积极协助推动“湿地国际研究中心”建设和滨海湿地大科学计划实施。

青岛海洋所高度重视与国际知名机构专家的合作与交流，坚持“请进来”和“走出去”相结合的思路，以开放合作的姿态开展国际合作与学术交流。劳斯教授作为青岛海洋所推荐的第二位外籍专家荣获中国政府友谊奖，是该所在国际合作中取得的又一项重要成就。

近日，从国家知识产权局获悉，中国地质调查局广州海洋地质调查局新获7项国家专利授权。其中“一种利用冷泉气体渗漏计算海洋流场的方法及处理终端”、“一种海底泥火山温度压力的监测方法”、“一种冷泉区海底生物识别方法及处理终端”和“一种计算海底泥火山泥流水平运动速度的方法”4项专利获得国家发明专利授权；“一种用于岩心扫描装置”、“一种适用于海底泥火山的天然气采集装置”和“一种冷泉水合物培养及采集装置”3项专利获得国家实用新型发明专利授权。

一种利用冷泉气体渗漏计算海洋流场的方法及处理终端（专利号：ZL 201910716070.X），可以通过冷泉气泡在水体中的三维多波束水体结构计算冷泉区洋流流场，为物理海洋流场监测提供新的方法和手段。

一种海底泥火山温度压力的监测方法（专利号：ZL 201911014438.4），可以实现对深海泥火山温度压力的时间序列监测，为研究泥火山活动与深部地质活动提供数据和基础。

一种冷泉区海底生物识别方法及处理终端（专利号：ZL 202010008208.3），可以对冷泉区获取的大量视频影像资料进行自动处理，快速识别海底地质及生物并进行分类，大大提高深海冷泉区生物生态群落研究效率。

一种计算海底泥火山泥流水平运动速度的方法（专利号：ZL 201910986984.8），可以实现对海底泥火山生长和运动的监控，为预测和预警泥火山活动导致地质灾害提供方法和思路。

一种用于岩心扫描装置（专利号：ZL 201921398226.6），为大洋和深海钻探岩心多参数扫描和记录提供了方法和装置。

一种适用于海底泥火山的天然气采集装置（专利号：ZL 201921714842.8），可以将深海泥火山的天然气进行收集，为泥火山渗漏天然气作为能源资源进行采集和开发提供了方法和装置。

一种冷泉水合物培养及采集装置（专利号：ZL 201921712828.4），实现了冷泉区渗漏气体可再生资源与不可再生资源之间的转化，并为冷泉区渗漏气体作为资源开发提供了有效思路。

2019年10月22日，自然资源部中国地质调查局武汉地质调查中心南岭成矿带大义山－骑田岭锡矿地质调查项目组，联合湖南省常宁市自然资源局在常宁市宜城小学组织开展科普进校园活动，为师生们送上了丰盛的地质科普大餐。

科普活动以“南岭成矿带的地质、矿业遗迹及优势矿产”为主题，利用科普展板展示、岩矿标本展览、科普视频播放来向师生们普及地质矿产、地质灾害等科普知识，采用有奖问答的形式开展科普知识宣传。

同学们在学校操场参观了展板和岩矿标本，饶有兴趣地聆听项目组人员生动讲解南岭成矿带，特别是常宁地区的矿产资源及其在生活中的用途、每一块标本的物质组成，回答同学们提出来的一个个精灵古怪的问题：“这个孔雀石这么漂亮，是宝石吗？”“这个黄灿灿的石头是金子吗？能值好多钱吧？”……

随后，同学们来到多媒体教室观看了由武汉地调中心制作的有关地质灾害及科学避险的科普视频，让同学们认识和了解地质灾害，提升地质灾害防范意识及安全避险常识。有奖科普知识问答将此次活动推向了高潮，孩子们争先恐后高举小手，踊跃回答问题。伴随着孩子们获得奖品的欢呼声、笑声，这次科普活动圆满地落下了帷幕。

此次科普进校园活动，既向同学们普及了能源矿产等科学知识，使他们掌握了课本以外的地学知识，增长了见识，激发了同学们的探索精神，又让同学们了解了地质调查工作的基本内容和行业特点，让孩子们意识到：矿产是不可再生资源，全社会都应该节约利用资源，珍爱美丽地球家园。

作为“地球之肾”和“生物基因库”，湿地的生态系统环境变化引起了国内外的高度重视。通过多年调查，青岛海洋所滨海湿地团队掌握了第一手野外观测数据，肯定了我国滨海湿地巨大的储碳空间和固碳能力，并开发了具有自主知识产权的10多项关键技术。湿地的调查与研究不仅能有效改善滨海湿地的生态环境，而且还能产生很好的社会效益和经济效益。

在盐城湿地，做碳分解实验

因湿地破坏而导致的全球生态环境问题，不仅是一个科学问题，更是政治、经济社会发展中的焦点问题。

特别是在我国，过去几十年，我国海岸带地区生态系统的结构发生了很大变化，对盐沼湿地生态系统的健康产生了深刻影响。

2018年7月，国务院印发了《关于加强滨海湿地保护 严格管控围填海的通知》（国发〔2018〕24号）》，要求统一湿地技术标准，对包括滨海湿地在内的全国湿地进行逐地块调查，对湿地保护、利用、权属、生态状况及功能等进行准确评价和分析，并建立动态监测系统，进一步加强围填海情况监测，及时掌握滨海湿地及自然岸线的动态变化。

2018年12月20日，自然资源部、国家发展和改革委员会发布关于贯彻落实《国务院关于加强滨海湿地保护 严格管控围填海的通知》的实施意见（自然资规〔2018〕5号），要求沿海各地深入贯彻习近平生态文明思想，坚决落实党中央、国务院重要决策部署，切实加强围填海管控。

近年来，自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所（以下简称“青岛海洋所”）长期致力于滨海湿地生态系统综合地质调查与研究工作。通过国际合作，青岛海洋所滨海湿地团队先后开展了《黄河三角洲滨海湿地生态系统综合地质调查与评价》《辽河三角洲海岸带综合地质调查与监测》《滨海湿地生态系统固碳能力的探测与评价》《江苏滨海湿地多圈层交互带综合地质调查》等项目，卓有成效地执行了黄河三角洲、辽河三角洲、江苏盐城滨海湿地生态系统的地质调查研究工作，取得了大量第一手资料，同时获得多项具有国内领先水平的成果，部分成果具有世界先进水平。

保护滨海湿地刻不容缓

湿地与森林 、海洋一起并称为全球三大生态系统类型，被誉为“地球之肾”。湿地广泛分布于世界各地，是地球上最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。

滨海湿地是海岸带地区最重要的生存环境和生态系统。它是分布于陆地生态系统与水生生态系统之间的具有独特水文、土壤、植被与生态特征的生态系统，具有稳定环境、保护物种基因及生产可再生资源的功能，被誉为“生物基因库”，是影响地球生态平衡的重要条件。

青岛海洋所滨海湿地重点实验室主任叶思源向记者介绍称，滨海湿地分布于经济发达区的特殊地理位置，对缓解经济发达区温室气体的排放、近海水生系统的环境清洁、保护海岸的稳定以及抵抗沿海风暴潮的袭击等方面具有更为重要的意义。另外，滨海湿地在地貌单元上通常处于对气候变化响应最为敏感、对全球变化最脆弱、经济发展最快和人类活动最强烈的地带。

记者了解到，滨海湿地（含沿海滩涂、河口、浅海、红树林、珊瑚礁等）是近海生物重要栖息繁殖地和鸟类迁徙中转站，是珍贵的湿地资源，具有重要的生态功能。由于长期以来的大规模围填海活动，近年来滨海湿地大面积减少，自然岸线锐减，对海洋和陆地生态系统造成损害。

“滨海湿地调查是海岸带生态环境地质调查的关键，也是推进生态文明建设、保护海岸带生态环境的关键。”叶思源介绍称，湿地已成为地理、生态、环境保护、气候、水资源和生物多样性等诸多领域研究的热点和前沿科学，对滨海湿地的调查和研究具有重要科学价值。

她进一步解释称，目前服务沿海生态地质环境保护和优化国土空间开发建设布局，也要求提高滨海湿地调查力度，需要地质资源环境信息支撑。低碳经济的发展及滨海湿地蓝碳固碳，急需加强滨海湿地固碳的调查研究。沿海重大工程规划布局和建设，需要全面提升湿地区域地质安全保障水平。

国家高度重视湿地保护

湿地生态系统环境的变化已经引起了国内外的高度重视。

需要正视的是，与发达国家相比，我国在滨海湿地领域的调查和研究还有一定差距。我国湿地研究是从上世纪60年代对沼泽研究开始的，急需在借鉴国外先进经验的基础上，形成适合于我国实际的湿地研究的科学体系和开发治理有效模式。

黄河三角洲在我国滨海湿地研究中具有特殊的地位，已成为近年来滨海湿地研究的热点地区。2005年，中国地质调查局启动了“黄河三角洲滨海湿地系统综合地质调查与评价”项目。

2010年，青岛海洋所组织了“美国滨海湿地可持续发展与全球变化学术前沿青岛夏季讲习班”，10多名欧美顶尖湿地科学家齐聚青岛，交流湿地调查研究的经验、方法，拓宽研究思路，帮助湿地团队建立了立足于国际前沿的学科发展平台。

在黄河三角洲，做地表高程标志

2012年，中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室挂牌成立。实验室以“滨海湿地地质、环境、生态、资源”为特色，围绕国际滨海湿地生物地质科学技术发展前沿和热点，突出国家中长期国民经济建设和开发管理需求，集中力量开展滨海湿地基础地质与沉积环境演化、地表过程与生态地质遥感、水动力环境、生物地球化学过程、生态系统固碳功能评价、生态环境地质监测以及生态修复技术等调查和研究，为地质调查事业长远发展提供知识储备、技术储备和专业技术人才储备，引领中国地质调查局滨海湿地研究走向国际先进水平。

2016年，中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室在江苏常熟成功承办了第十届国际湿地大会的“全球变化和环境因子对滨海湿地服务功能的影响”分会。来自欧美国家的23位学者齐聚江苏常熟，围绕滨海湿地地质学、生物学、生态学、生物地球化学等多个学科展开研讨。

多项斐然成果转化应用

“通过多年调查，我们掌握了第一手野外观测数据，肯定了我国滨海湿地巨大的储碳空间和固碳能力。”叶思源介绍说。

据介绍，近年来青岛海洋所滨海湿地团队围绕科技创新和成果应用转化，开发了具有自主知识产权的10多项关键技术，开创性地将自主研发的滨海湿地生态功能探测技术应用于湿地资源调查评价，获得国内外专家高度评价。项目组连续获得了“土壤未扰动沉积物柱样采集”“湿地地表高程监测仪”“浮游植物反应釜及采用该反应釜的连续培养恒化装置”“利用碳-14示踪技术测定海洋初级生产力现场模拟培养装置”和“黑白瓶溶解氧法现场模拟测海洋初级生产力装置”等多项国家发明专利，为相关研究提供科学支撑。

尤为一提的是，项目组首次评估了我国滨海湿地土壤碳埋藏通量，填补了我国在全球碳收支平衡研究中滨海湿地土壤固碳方面的空白；首次提出了我国滨海湿地在没有外来物资供应时，其有机质自身的加积速率可与全球海平面上升保持同步，为我国湿地保护与管理提供了依据。他们利用分批培养与连续培养技术，解决了困扰科学界半个多世纪的碳-14示踪技术测定海洋初级生产力的争议问题。

记者了解到，这一团队提出并主导实施滨海湿地生态系统全球监测网大科学计划，该监测体系横跨亚、欧、美三大洲，可同时开展不同纬度带、不同生境、不同历史演化阶段地质体对比研究，每天可以获得46个环境参数66240个数据，并基于大数据分析和挖掘，创新了滨海湿地水生系统演化和碳循环理论。他们还编制完成全国8个国际重要滨海湿地生境演变图，探索创新了“从地质自然演化角度”确定湿地类型分类标准，发现北方盐沼自然湿地面积在1995~2015年期间平均减少49%，南方红树林湿地减少40%。沿海地区的养殖业极速扩张侵占了大面积的湿地，引起湿地水文过程、土壤质量等生境发生变化，是导致湿地退化的根本原因，对湿地不同的地质单元提出了保护与修复治理的针对性对策建议，为滨海湿地自然资源保护和空间规划用途管制提供了科学支撑。

同时，他们推动滨海湿地生态地质三位一体调查评价，成功研发了地表高程监测系统和水域初级生产力探测装置，创新提出了温室气体测量、土壤固碳评估、海域静力触探原位观测技术，形成了水、土、气、生各圈层生态要素探测体系。

“在江苏盐城、美国密西西比河三角洲、西班牙埃布罗三角洲湿地等地得到了成功实践。”叶思源介绍说，团队研制的设备为滨海湿地生态功能监测提供了新的技术方法和调查手段，并且获得多项具有国内领先水平的成果，部分成果处于世界先进水平。

开启湿地绿色利用新征程

湿地的调查与研究不仅能有效改善滨海湿地的生态环境，而且还能产生很好的社会效益和经济效益。

据了解，青岛海洋所滨海湿地团队在辽宁盘锦和山东莱芜建成两个全球芦苇同质园，从全球范围内选取91个芦苇基因种，经过种植对比实验，优选出耐盐性高、生物量大、抗病能力强的品种。与此同时，在两个面积为100亩的芦苇和翅碱蓬示范区开展修复实践，通过水文调节、改变土壤基质、优选种子源等多手段结合，初步形成人为干预条件下的滨海湿地修复关键技术，并在辽宁省盘锦地区推广使用，修复芦苇和翅碱蓬湿地3万亩，给当地的旅游产业、芦苇造纸产业带来巨大的经济价值。以辽河三角洲芦苇造纸的湿地生态系统智慧管理为案例，他们提出了“开发性保护”的新理念和湿地植被芦苇纤维生长新技术，通过湿地植物资源开发，带动当地就业与工业经济发展，支撑服务全国正在开展的“退耕还湿”活动，开辟了湿地资源绿色利用新途径，为地方经济建设和科技扶贫带来了可观的经济效益，并为国家开发利用和保护湿地资源提供了新思路。

此外，项目组在黄河三角洲重新规划了景点设置，黄河三角洲滨海湿地自然保护区的游客人数逐年上升，门票收入增幅约16%，除了迎来湿地的“第二春”，还带动了生态旅游，推动了当地经济发展。

“目前，我们建设了国内领先，国际先进的有关碳循环研究的野外观测基地。”叶思源介绍说，通过国际合作，团队在辽河三角洲建设了较为完善的碳循环研究的野外观察基地，包括温室气体监测、土壤环境因子监测、孔隙水化学监测、湿地地下水水位水质监测等，特别是利用RSET技术对湿地有机质加积速率的监测在我国还属首次。这些监测为丰富全球碳循环评价数据库提供了重要保障，也为我国政府在国际环境中的谈判提供了科学数据。

2014年4月，在辽河三角洲湿地开展rSETs和温室气体监测工作

据她介绍，将利用5～10年时间汇聚国际一流滨海湿地多学科创新人才和团队，培养具有国际视野和杰出创新能力的领军人才和国际一流专业团队，打造一支人员精干、高素质、高水平、装备精良的具有较高水平和国际影响的科研队伍，创新一套国际化运行机制与管理体制，将围绕国际滨海湿地科技前沿热点和我国滨海湿地资源、环境、灾害等地质问题，致力于滨海湿地前沿领域国际合作调查和研究，主导实施全球典型滨海湿地地质演化及生态环境效应对比研究大科学计划。

“依靠科技进步和创新，我们将在解决全球变化和生态环境效应等一些关键问题上获得充足发展，引领国际滨海湿地领域研究。”她最后表示。

滨海湿地项目介绍

中国地质调查局青岛海洋地质研究所自2006年在山东东营黄河三角洲开始从事滨海湿地地质调查工作，到2018年开展江苏滨海湿地调查工作，已有12个年头了。期间，该所先后完成了国家专项（海洋地质保障工程）“黄河三角洲滨海湿地系统综合地质与评价项目（2006年-2009年）”、原国土资源部公益性行业科研专项（重点）“滨海湿地生态系统的固碳能力探测与评价（2011年-2013年）”、国家专项（海洋地质保障工程）“辽河三角洲海岸带综合地质调查与监测（2012年-2015年）”、海洋基础性公益性基础地质调查项目“渤海湾西部等重点海岸带综合地质调查（2016年-2017年）”、科技部重点研发计划“滨海湿地固碳效率精准评价与加强碳汇对策（2017年-2019年）”、海洋基础性公益性基础地质调查项目“江苏滨海湿地海陆交互带多圈层综合地质调查（2018年-2020年）”，总经费13300万元。

目前，中国地质调查局青岛海洋地质研究所滨海湿地项目组研究区包含了跨越不同纬度带的我国北方典型盐沼湿地区：辽宁盘锦、山东东营、江苏盐城滨海湿地，研究范围包括-6米等深线到陆域湿地范围，涉及典型湿地被的芦苇生境、翅碱蓬生境、大米草生境，工作内容包括了水、沉积物、大气、生物多个圈层，工作手段包括基础地质取样、温室气体监测、地表高程监测、碳循环评估、侵蚀淤积调查与监测、水质调查、海上地球物理调查、沉积动力调查等；旨在开展滨海湿地核心区与缓冲区生态地质调查，摸清生态地质环境现状，建设滨海湿地野外生态地质观测基地，开展湿地功能原位监测，滨海湿地生态系统固碳效率影响因素调查与监测，初步查明湿地水-沉积物-生境生态环境地质特征；同时开展滨海湿地生态地质环境对气候变化、海平面上升及人类活动响应等领域研究，建立滨海湿地生态系统固碳效率评价技术方法体系。

目前，服务沿海生态地质环境保护和优化国土空间开发建设布局，也要求提高滨海湿地调查力度，需要地质资源环境信息支撑。同时，低碳经济的发展及滨海湿地蓝碳固碳，急需加强滨海湿地固碳的调查研究；沿海重大工程规划布局和建设，也需要全面提升湿地区域地质安全保障水平。

滨海湿地调查是海岸带生态环境地质调查的关键，也是推进生态文明建设、保护海岸带生态环境的关键。湿地已成为地理、生态、环境保护、气候、水资源和生物多样性等诸多领域研究的热点和前沿科学，对滨海湿地的调查和研究具有重要科学价值。