新华社深圳5月21日电 题：深圳突进源头创新 发起“原点冲击”

新华社记者周科、刘宏宇

2016年4月12日拍摄的深圳前海。新华社记者 毛思倩 摄

全球招才引智、设立诺奖实验室、发力中外合办高校、打造大科学装置群……系列举措让深圳再度成为瞩目的焦点。

从学习到创新，从跟跑到并跑、领跑，深圳迅速崛起，成为全球重要的科技节点城市，但基础研究和源头创新不足，也成了制约“巨人”成长的“阿喀琉斯之踵”。

站立在改革开放40年的历史节点，深圳不断发起“原点冲击”，全力打造科研新起点、技术新起点、产业新起点。

这是2017年9月6日拍摄的深圳华强北赛格电子市场。新华社记者 毛思倩 摄

全球“寻人之旅” 夯实创新根本

我国第一台自主知识产权3.0T高场超导磁共振成像仪，诞生于深圳南山区一所面积2000余平方米的实验室。

这是深圳引进的第一所诺奖实验室，以2003年诺贝尔奖医学奖获得者、磁共振成像技术之父——保罗·劳特伯命名成立。

人才是第一资源，也是核心竞争力。

作为创新之都的深圳，最缺的是“金字塔尖”的技术和产业。为此，深圳开启全球范围的“寻人之旅”。

深圳，不断向全球伸出橄榄枝，加大海外引才力度。

保罗·劳特伯之后，诺贝尔物理学奖得主中村修二、诺贝尔化学奖得主阿里耶·瓦谢尔来了，诺贝尔化学奖得主布莱恩·科比尔卡、诺贝尔生理学或医学奖得主巴里·马歇尔也来了。截至目前，已有近10家诺奖得主科研机构在深圳陆续挂牌成立。

每一个顶尖学者背后，都是一个团队。深圳举措频频，包括诺奖得主在内的尖端人才纷纷汇聚深圳。

截至2018年3月，深圳累计确认“孔雀计划”海外高层次人才3264人，外籍人才1.6万在深圳工作。

深圳，也积极在科技资源高地搭建交流平台。

在美国，在欧洲，在以色列，深圳都在布局海外创新孵化器。2017年5月，深圳市美国旧金山海外创新中心、英国伦敦海外创新中心、法国伊夫林海外创新中心等首批7家深圳市海外创新中心正式授牌。

“未来，深圳还将建设更多海外创新中心，努力在全球范围集聚配置创新资源，在更高层次上参与全球科技合作竞争。”深圳科创委政策法规处处长潘伟旗说。

格拉布斯实验室负责人张绪穆说：“深圳，不仅有强大供应链和工厂支持，还有越来越厚重的知识沉淀。”

“人才效应”与市场协同作用，近年苹果、微软、高通、英特尔、三星等跨国公司纷纷在深圳设立研发机构、技术转移机构和科技服务机构。

“国际尖端人才，可以补深圳源头创新之短板，夯实创新之根本。”深圳市政府发展研究中心主任吴思康说。

2017年7月13日，工作人员在位于深圳的中国国家基因库操作基因测序仪测序。新华社记者 毛思倩 摄

建设大科学装置工程 寻求0到1的突破

在寸土寸金的深圳大学城，位于国家超级计算深圳中心南部的一块空地虚席以待，这里未来将建设E级超级计算机。

顺应全球新一轮科技革命潮流和趋势，深圳上马了一批大科学装置工程。

“‘十三五’期间，深圳计划投资40亿元，打造E级计算机。”国家超级计算深圳中心主任刘明伟说，E级计算机将使中心的计算能力提升1000倍，每秒可进行百亿亿次数学运算。

刘明伟介绍，E级计算机将成为粤港澳大湾区重要的大型科学装置，为湾区基础科学研究、云计算、大数据和人工智能提供强有力支持，同时也为大湾区的科技创新提供有力支撑。

“新一轮科技周期需要大工程的支撑。”中国科学院计算所研究员胡伟武说。

随着国家超级计算深圳中心、大亚湾中微子实验室和国家基因库的建成使用，深圳的基础研究能力有了很大突破。

深圳夯实基础的努力不止于此。2014年前后，深圳掀起了一轮合作办学的高潮。香港中文大学在深圳设立分校，从2014年起正式招生，短短两年多时间，香港中文大学（深圳）就发展成在校人数达2000人的现代化大学。

一个学院保守估计投入要几亿、上十亿元。目前，深圳已有深圳北理莫斯科大学、清华-伯克利深圳学院、天津大学-佐治亚理工深圳学院等十余所高等院校。

“大科学装置，科研院所，可能没有即期产出、效用，但那将是我们前进的基点。”华大基因董事长汪建说，前沿科学实现0到1的突破就是因为有大平台，只有大平台才能真正诞生大科学。

在光启东莞生态园的研发基地，集广域互联网信息传输和光学监控于一体的“云端号”准备升空（2016年7月7日摄）。新华社记者 毛思倩 摄

新型研发机构 激发前所未有的活力

从艰难的起步创建，到立于全球超材料技术领域前沿，2010年成立的光启高等理工研究院仅仅用了几年时间。与此同时，其所属光启技术股份有限公司也迅速发展成为深圳科技领域的“独角兽”企业。

光启高等理工研究院院长刘若鹏说，光启的成功离不开其作为“新型科研机构”所取得的突破，它将科学发现、技术发明和产业发展结合起来，有效地缝合了经济、科技“两张皮”，构建了全新的产业链条。

新型科研机构像企非企，似事业非事业的科研单位，也就是有人形象比喻的“四不像”。

深圳提出大力夯实基础研究、技术攻关、成果产业化全过程创新产业链。在企业与人才、大科学装置、高等院校之间，“四不像”是重要的连接器。

目前，深圳已有类似科研机构数十家。

作为其中的代表，中科院深圳先进技术研究院在源头创新方面成绩斐然：世界首创超声脑调控方法及验证系统；首次合成纳米人工红细胞，开发肿瘤检测诊疗一体的可视化精准医疗；成功实施亚洲首例多功能神经假肢手术；研制国际首台柔软材料爬行机器人……

中科院深圳先进技术研究院党委书记杨建华认为，产生“聚变效应”的原因在于，作为新型科研机构，产学研资“四位一体”创新机制和集聚一流人才是关键所在。

今年一季度，全社会研发投入达216.7亿元，增长15.1%，占GDP比重4.16%；新增各级各类创新载体51家，累计达1800多家；国家高新技术企业达11230家，占全国总数的8.2%。

改革创新，活力迸发。“随着源头创新动能的不断增强，深圳站在了新一轮科技突破的起点上。”深圳市发改委主任聂新平说。

今年4月22日是第49个世界地球日。世界地球日是宣传我国国土资源国情国策、提高公众节约集约利用资源意识、普及地球科学技术知识的重要平台。

习近平总书记指出，“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高，就难以建立起宏大的高素质创新大军，难以实现科技成果快速转化。”

中国地质调查局成都综合所结合工作实际，围绕今年的世界地球日主题“珍惜自然资源 呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”，策划开展一系列主题宣传活动。这些活动，充分利用地质科普特色优势，以丰富多彩的形式开展科普宣传，引导社会大众树立“绿水青山就是金山银山”和“人与自然和谐共生”的理念，向公众宣传地质工作新理念、新方法、新技术，引导全社会节约集约利用资源。

下面，我们摘选该所推出的贵金属-黄金、新能源应用、尾矿库安全与维护等科普知识，以飨读者。

贵金属的黄金世界 

巷道采矿

选矿、冶金专业是成都综合所的传统专业，主要从事矿产资源、化工产品、金属及合金材料、无机材料和“三废”治理及资源化等方面的开发利用技术研究，长期以来，承担了国家、部、省级多项重点研究课题和攻关项目，研究领域涉及黑色金属矿、有色金属矿、非金属矿、贵金属矿、稀土以及复杂多金属矿等不同矿种的开发与合理利用技术研究，获得多项国家、省部级科技成果奖。今年的“4·22”世界地球日，带来的是贵金属-黄金的科普介绍——

金矿重选生产线

大型露天采矿场

黄金是怎么炼成的 

金在地壳中的平均含量仅为1亿分之1.1，在1吨岩石中含有1～5克的金，就可以称之为“金矿石”而被开采。从如此低含量的矿石中提炼出金含量99%以上的产品，是极其困难的。

一般来说，一块黄金的炼成，主要包括以下流程：采矿、选矿、冶炼（粗炼）、精炼等程序。

采矿将含金矿石从其他岩石剥离、运输至加工场地。

选矿采用重选、浮选等工艺，将金矿石含量从1g/t~5g/t，提高到40g/t以上，抛弃90%以上的杂质。

冶炼采用预先处理、浸出、纯化富集等工序，通过物理、化学方法除去有害杂质，获得粗金产品。

精炼采用高温氯化、溶解沉淀、萃取还原和电解工艺等将粗炼后的产品提纯，使产品的金含量应达到99％~99.9％以上，得到黄金成品金出售。

金矿是如何形成的 

黄金，在成为贵金属之前，它首先是一块石头。今天，自然界的金矿分为原生金矿和砂金两大类。

金的年代久远，几乎可以追溯到地球形成初期。大约在26亿年前，地核中的金元素，慢慢到达地幔，再由火山喷发等形式来到地壳，这些最初的金矿源，在漫长的地质时代中活化、迁移、富集，形成原生金矿，又称之为“岩金”。

地表浅层的岩金，经过千万年的风化与剥蚀，岩石变为砂土，含金的砂土被流水搬运，在此过程中，金子因比重大而沉积下来，形成砂金。

黄金的主要用途 

金的用途广泛，作为一种贵金属，黄金是人类最早发现和开发利用的金属之一。

用作国际储备，这是由黄金的货币商品属性决定的。由于黄金的优良特性，历史上黄金充当货币的职能，如价值尺度、流通手段、储藏手段，支付手段和世界货币。

用作珠宝装饰。华丽的黄金饰品一直是人的社会地位和财富的象征。

黄金由于具有优良的物理化学性能，被大量运用于宇航、电子、电气工业中。宇宙飞船、人造卫星、火箭、导弹、飞机中的电器仪表。

黄金由于具有较高的化学稳定性、无生理毒性和高的延展性，除用于药物以外，金与合金还用于医用材料。

新能源应用前景广泛

对保障国家能源安全意义非凡

1980年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能（原子能）。

新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。

在我国可以形成产业的新能源主要包括水能（主要指小型水电站）、风能、生物质能、太阳能、地热能等，是可循环利用的清洁能源。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要措施，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。

一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立，过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识，作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用。因此，废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。

新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指太阳能、风能、地热能、氢能等。

按类别可分为：太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能、海洋能、小水电、化工能（如醚基燃料）、核能等。

太阳能

核能

风能

生物质能

潮汐能

新能源具有六大特点：

一是资源丰富，普遍具备可再生特性，可供人类永续利用；比如，陆上估计可开发利用的风力资源为253GW, 而截止2003年只有0.57GW被开发利用，预计到2010年可以利用的达到4GW, 到2020年到20GW，而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。

二是能量密度低，开发利用需要较大空间；

三是不含碳或含碳量很少，对环境影响小；

四是分布广，有利于小规模分散利用；

五是间断式供应，波动性大，对持续供能不利；

六是除水电外，可再生能源的开发利用成本较化石能源高。

新能源产业政策

新能源的环境意义和能源安全

能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局。自1993年起我国成为石油净进口国，且石油进口量逐年增加，使得我国必须参与世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足，未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。

国际贸易存在着很多的不确定因素，国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定，但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给，对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的依赖程度，提高我国能源、经济安全。

此外，可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。

未来的几种新能源

波能：即海洋波浪能。这是一种取之不尽，用之不竭的无污染可再生能源。据推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。在各国的新能源开发计划中，波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高，需要进一步完善，但进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年，电厂的发电成本虽高于其它发电方式，但对于边远岛屿来说，可节省电力传输等投资费用。美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站，且均运行良好。

微生物：世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等，利用微生物发酵，可制成酒精，酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”，而且制作酒精的原料丰富，成本低廉。据报道，巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆，减轻了大气污染。此外，利用微生物可制取氢气，以开辟能源的新途径。

第四代核能源：正反物质的原子在相遇的瞬间湮灭，此时，会产生高当量的冲击波以及光辐射能。这种强大的光辐射能可转化为热能，如果能够控制正反物质的核反应强度，来作为人类的新型能源，那将是人类能源史上的一场伟大的能源革命。

新能源应用-新能源汽车

什么是新能源汽车？

1.串联式混合动力（增程式电动）：车内只有一套电力驱动系统，包括电机、控制电路、电池，电动机直接驱动车轮，发动机则用来于驱动发电机给电池进行充电。

2.并联式混合动力：车内有两套驱动系统，大多是在传统燃油车的基础上增加电动机、电池、电控而成，电动机与发动机共同驱动车轮。车内只有一台电机，驱动车轮的时候充当电动机，不驱动车轮给电池充电的时候充当发电机。

3.混联式混合动力：主要靠电机，发动机为辅助的，电动机和发动机都能单独驱动汽车。

新能源汽车优势

节能：新能源汽车使用太阳能、电能等能源，有效减少石油资源的消耗；

环保：新能源汽车能耗有效减少二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、含铅化合物、苯并芘及固体颗粒物等传统汽车尾气中的污染物的排放，减少环境污染。

健康：新能源汽车不会排放含铅化合物、苯并芘、固体颗粒物等对人体有害的物质。

电池技术的瓶颈：

一是锂电池价格贵。

二是电池性能。锂电一次过充过放就能永久降低性能，一次严重的过充过放就能报废。

三是电池组管理落后。

四是充电，锂电池支持快速充电，尤其是动力锂电池，但是没有快速电源，用普通的220V充电的话，电流大得惊人。高压对汽车本身和充电器都是一种考验。

电动车推动因素（DRIBING FACTORS FOR EV）1.能源战略安全； 2.有害物质排放PM2.5； 3.碳排放； 4.汽车产业发展

中国未来新能源发展的战略发展阶段：

第一阶段到2010年，实现部分新能源技术的商业化。

第二阶段到2020年，大批新能源技术达到商业化水平，新能源占一次能源总量的18%以上。

第三阶段是全面实现新能源的商业化，大规模替代化石能源，到2050年在能源消费总量中达到30%以上。

新能源作为中国加快培育和发展的战略性新兴产业之一，将为新能源大规模开发利用提供坚实的技术支撑和产业基础。

汽车新能源环境污染、能源紧张与汽车行业的发展紧密相联，国家大力推广混合动力汽车，汽车新能源战略开始进入加速实施阶段，开源节流齐头并进。

尾矿利用大有可为 

矿产资源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。国内95%以上的一次性能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料都来自矿产资源。但由于我国贫矿多，单一矿少、共伴生矿多，矿石组成复杂、难选冶矿多的特点，以及多数矿山选矿设备陈旧、老化现象普遍，管理水平和选矿回收率低，矿产资源得不到充分利用。

尾矿是选矿厂在特定经济技术条件下，将矿石磨细选取有用组分后所排放的固体废料，是矿业开发特别是金属矿开发造成环境污染的重要来源；同时，受选矿技术水平、生产设备的制约，也是矿业开发造成资源损失的常见途径。

尾矿资源是金属和非金属矿山废弃物中数量最大、综合利用价值最高的一种资源。将尾矿丢弃不仅需要占用大量土地，给周围的生态环境造成很大的伤害，而且要投入处理和维护费用。而进行尾矿资源的综合回收与利用，不仅可以充分利用矿产资源，扩大矿产资源利用范围，延长矿山服务年限，也是治理污染、保护生态的重要手段，还可以节省大量的土地和资金，解决就业问题，造福于人类社会，实现资源效益、经济效益、社会效益和环境效益的有效统一。所以，在全球矿产资源供应紧张的局势下开发利用好长期累积的大量尾矿是我国矿业可持续发展的必然选择。

尾矿中大多含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等，是宝贵的二次矿产资源，有待进一步开发、回收。例如，从铜尾矿中可选出铜、金、银、铁、硫、萤石、硅灰石、重晶石等多种有用成分；从锡尾矿中也能回收铅、锌、锑、银等金属元素。仅就从铁尾矿中回收精铁矿而言，全国铁尾矿品位平均 11%，最高达27%，如以回收品位达61%的铁精矿，产率2%～3%计算，每年从铁尾矿中就可增产（300～400）×104t铁精矿，相当于投资几十亿元建设的一个大型联合企业。

攀枝花市区全景

攀西地区优势矿产分布

攀西地区尾矿综合利用的大胆尝试

中国地质调查局成都综合所承担的地质调查二级项目“攀西地区多金属矿产资源集中开采区地质环境调查”，聚焦生态文明建设，针对攀西地区矿山地质环境问题，对矿产资源集中开采区矿山开发引起的矿山地质环境问题及危害进行调查，并探索矿山废弃物资源综合利用途径，旨在实现废弃物资源化、减量化和无害化。

攀西地区南部属于典型“岛状”南亚热带高原季风气候，干湿季分明，雨热同季，具有日照充足、气候温和、年温差小、日温差大、热量充沛的特点。由于海拔高、大气尘埃少、透明度大，该地区光照资源十分丰富。

攀西地区生物资源复杂多样，拥有多种类型的生态系统。其中特色植物资源有50多种，包括国内特有种4种（攀枝花苏铁、越西木香、凉山乌头、凉山虫草）。珍稀树种有香杉、云南大山茶花、黄杉、肉桂、米的杉、榨树、棺木、银杏等；珍稀动物有大熊猫、牛羚、小熊猫、豹、岩羊、大鲵等35种。

攀西地区是我国重要的矿产资源富集区，埋藏有多种矿床，已探明有大型钒钛磁铁矿、铜、铅、锌、锡、煤等54种矿产。在仅占全国国土面积0.3%的区域里，蕴藏着全国13%的铁、69%的钒、93%的钛和13%的水能。

攀西地区矿山开发共产生大大小小尾矿库147个，总占地面积1906.39公顷。尾矿的大量堆存易带来泥石流、滑坡、溃坝等地质灾害和环境污染。

减少尾矿库环境影响的措施首先是尾矿资源化节约集约利用，控增量、减存量，以期从源头上减轻地质灾害的发生。不能综合回收利用的尾矿库闭库后采用覆土碾压形成隔水层，种植本地草本植物，修建纵横向的截排水沟，截留上游余水经排水廊道排往下游，加强尾矿库下游重点流域水质监测的工程治理措施，尽量减少尾矿淋漓废水。

对于新建或老旧的含有害化学物质的尾矿库，必须按《防治尾矿污染环境管理规定》进行防渗漏处理，阻止尾矿水向地下渗透，避免造成库外水体污染等生态破坏及污染。

对于尾矿库尾水可采取澄清后直接返回或经过处理后返回选厂循环使用，以节约水资源，降低企业生产成本，同时避免尾矿库尾水因得不到回收利用排到库外而污染库外水源。

在中国地质调查局部署下，成都综合利用所组织实施了“攀西地区多金属矿产资源集中开采区地质环境调查”，针对攀西地区巨量堆存的尾矿，开展了尾矿可利用调查和综合利用技术攻关，成功研发了适宜攀西地区铜矿、钒钛磁铁矿和稀土矿等尾矿综合利用技术，为矿山地质环境保护与治理提供了新途径。

从拉拉铜矿矿集区尾矿中综合回收了铜精矿、铁精矿和云母精矿，利用部分二次尾矿成功开发出多功能硅肥产品，实现尾矿减量40%以上。从白马矿集区钒钛磁铁矿尾矿中获得硫钴精矿、铁精矿、钛精矿及长石精矿，实现尾矿减量20%左右。从大陆槽矿集区德昌稀土尾矿中综合回收了稀土精矿、萤石、锶钡混合精矿，实现尾矿减量15%以上。

攀西地区矿山规模化开采自上世纪60年代开始，尾矿的大量堆存带来了资源、环境、安全和土地等诸多问题。尾矿综合回收利用技术的突破，将实现资源化、减量化和无害化，对提高矿山节能减排水平，保护有限的矿产资源及土地资源，保护矿山地质环境具有重要的战略意义。

香杉

牛羚

我国尾矿利用与维护现存问题

一是综合利用意识淡薄，资源浪费现象严重。

由于人们大多对我国的资源情况缺乏正确的认识，矿山企业盲目开采，采富弃贫的现象十分普遍。许多矿山企业，尤其是中小型矿山企业，没有充分认识到尾矿综合利用对矿山企业特别是对亏损矿山企业、资源枯竭型矿山企业可持续发展的重要性,仍然采用“高开采、低利用、高排放”的粗放型发展模式,为了追求短期经济利益，人为地缩短了矿山寿命，导致矿产资源巨大浪费与破坏。另外，某些矿床过分关注主矿产品的价值，忽视其共(伴)生组分，缺乏综合利用的意识。

二是制度不健全，管理不规范。

倡导尾矿资源综合利用的理念已经提出了多年，但我国对资源综合利用的政策和立法，仍缺乏完善的管理体系和严格的强制性法律法规及政策措施。一方面，鼓励利用尾矿资源的政策未落到实处，国家投入较少，开发尾矿的成本较高，企业的经济效益低，导致矿山企业对资源综合利用的积极性不高；另一方面，现行有关法律、法规对矿山尾矿、废石等固体废料的管理与利用只有原则规定，没有制定强制性措施，缺乏有效的监管。

三是生产技术落后，资源利用率偏低。

我国对矿产资源的综合利用起步较晚，欧美等发达国家早在20世纪60年代就已重视矿产资源的研究开发，生产技术逐渐成熟，一般有色金属综合利用率达80％～90％，目前的趋势是开展“无废工艺”或“无尾工艺”。受矿石品位低、呈多组分、矿物嵌布粒度细、生产技术落后等因素制约，我国大多数矿山综合利用指数低，有色金属矿产资源利用率为60％，比发达国家低10％～15％，共伴生有色金属综合利用率仅为40％，比国外低20％；综合回收率低，目前矿产资源总回收率仅为30％，以采选回收率计，铁矿约为67％，有色金属矿为50％～60％，非金属矿只有20％~60％，造成大量的资源损失于尾矿中；矿产资源综合利用技术水平不高，综合利用产品档次低，市场销路有限，经济效益不理想。另外，由于我国矿业企业的准入门槛低，大量不具备开发资质的企业进入矿业开发领域，部分矿山选冶技术工艺落后，一些小企业的资源采收率低于50%。

四是资金投入不足。

从工艺技术、设备研究到生产经营管理与产品制取，矿山尾矿等固体废料的综合开发利用与治理都需要投入大量资金，但多数矿山目前的经济状况难以开展这项工作，尤其是许多老矿山累积的问题较多，经费问题更难以解决，而无论是公共财政的专项支持、国家财税杠杆的政策倾斜，还是社会资本的积极参与，都与现实需求相差甚远，而且目前尾矿综合利用项目的融资渠道非常狭窄，通过各种金融工具进行专项融资也十分有限，从而影响了这方面工作广泛深入地开展。

五是市场阻力问题。

产品的市场问题也是制约尾矿资源化利用的一个重要因素。有些资源，如钛、钒、钨、稀土等，因为市场需求有限或价格低，从尾矿中回收相应矿产也都受到影响。另一方面，则是人为因素造成的障碍，如由于地方保护主义，新产品无法与当地产品竞争，市场拓展很有限。

尾矿利用实验

尾矿成分鉴定

树立尾矿综合利用新观念

矿产资源主管部门和矿山企业应当基于长远的战略考虑，立足循环经济发展模式，把尾矿资源综合利用作为实现矿业可持续发展的必要措施来认识。同时注重科学规划，树立尾矿资源整体利用的新观念。针对我国全民矿情意识差、违规开采严重的情况，有关部门要大力加强我国的矿情及相关法律、政策宣传和教育，让全民了解我国的资源情况，加深对资源综合利用、环境保护的认识，增强全民合理利用矿产资源的自觉性。

完善尾矿综合利用的制度建设

由于尾矿利用是集环境、社会、经济效益于一体的长期性、公益性事业，因此政府部门应强化政策导向，强化管理，加大政策扶持力度，制定优惠经济政策，将尾矿利用纳入国家和行业发展规划中。参照国外相关政策、措施并结合我国实际情况，制定相应税收及经济资助等办法。如：国家将可持续发展、资源节约型项目列为国债投资重点；设立尾矿资源综合利用专项资金，对尾矿综合利用和开发所需资金贷款给予贴息、低息、延长还贷期、减免所得税和增值税等优惠政策；引导和支持矿山企业及科研部门对尾矿综合利用的投入。

同时，还应通过立法来促进尾矿资源的综合利用。1986年，我国颁发了《矿产资源法》，对矿产资源的合理开发和有效保护起到了积极的作用，但此项法规已不能完全适应新时期的要求。现阶段应研究可持续发展的法律、法规及《资源综合利用条例》、《资源综合利用专项规划》等，研究促进循环经济发展的政策和机制；尽快出台鼓励性和严格的强制性法律法规，使我国的综合利用工作纳入法制轨道，有效解决资源消耗高、综合利用率低、资源浪费和环境问题。

加强技术革新

尾矿矿物组分不同，其利用价值也就不同。应加强尾矿资源的工艺矿物学研究，尽可能开发高附加值产品。相关深度加工方法很多，如制造微晶玻璃、提纯，超微细粉碎，表面改性处理等。

搞好尾矿综合利用，矿业公司还应加大科技攻关力度，充分发挥矿山设计研究所的研究能力，并与有关科研院所一起，“产、学、研”结合，开展尾矿利用研究，重点解决尾矿中伴生有价元素的回收技术，开发高附加值产品、高技术含量尾矿产品等，以提高尾矿综合利用的经济性。

通过工程示范，推动尾矿利用发展

尾矿开发利用是一项大型系统工程，涉及的行业多、技术面广，应在全国逐渐展开矿山选厂堆存尾矿综合利用的研究(包括金属与非金属矿物分选回收、尾矿作复合矿物原料用于玻璃、陶瓷、建材及农业肥料)、尾矿作土壤改良剂及微量元素肥料的研究、尾矿制微晶玻璃等高附加值新产品的示范工程，积累实践经验。

引进市场机制

在市场经济条件下，应该让“排尾主体”与“利尾主体”分离，成立具有独立法人地位的尾矿利用公司，在矿山企业与尾矿利用公司间建立起市场供需关系，改变某些中小矿山企业资金、技术上的劣势。通过“排尾主体”与“利尾主体”的分离，达到“利尾主体”与“受益主体”的统一，同时推动尾矿资源市场机制的运作，从根本上解决矿山企业尾矿资源利用问题。由于尾矿回收利用行业涉及资源化、公益性和流通性行业属性，这个行业是不能完全市场化的，所以，在引入市场化体制时，还应发挥政府部门的相关作用。

随着科学技术的迅速发展，传统概念的矿山尾矿固体废料已从消极的环保治理转变为积极的资源化治理。多年的实践表明，将矿山尾矿作为复合矿物原料进行整体开发利用，正成为经济实用的新矿产资源来源。它不但可使原来资源枯竭或资源不足的矿山重新成为新资源基地，恢复和扩展生产，而且可以开辟新材料的科技领域，推动科技进步，同时也能解决环境污染、改善生态环境和整治国土，具有巨大的经济、社会和环境效益。目前，许多工业发达的国家已把矿业废料的开发利用作为矿山开发的新目标，把尾矿的综合利用及治理的程度作为衡量一个国家科技水平和经济发达程度的标志。因此，我们必须加速尾矿综合利用及治理的进程，树立长远的观念，把尾矿综合回收利用及治理作为保护有限的矿产资源、促进经济发展、保持矿业持续发展的必要措施。

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。”

成都地下空间建设现场。 赵 凡 摄

武汉地铁站。 赵 凡 摄

上海地铁地下空间。资料图片

核心提示：城市化使得城市土地资源日益紧张，有效开发和利用地下空间成为大势所趋。在5月份召开的全国科技创新大会上，习近平总书记明确提出，向地球深部进军是我们迫切需要解决的战略科技问题。而国土资源部提出的科技创新“三深一土”战略，则让“向地球深部战略”实施进入快车道。其实近年来，上海、成都、武汉等城市已经开始立体空间发展的探索和实践，取得了不少实绩。但大部分城市在地下空间利用的规划、法规、管理、技术等方面都还处在起步阶段，如何解决地下空间的安全利用问题迫在眉睫。

自以为熟悉成都，可我还是在它最中心位置的天府广场上迷失。令人堵心的堵车和比肩接踵的人流像是不见了。

这是11月27日的上午，成都少有的太阳出来，眼前所见，是宽阔的广场，上面喷泉、绿地、雕塑、玩闹孩子，还有晒太阳的老人。

成都市规划院的领导带着我们来到步梯口，一边往下走，一边介绍：天府广场地下工程的总体布局是四层：地面广场，用于休闲和人车集散；地下一层，是商业、文化、交通功能；地下二层，是车库和地铁站厅，地下三层，是1号线站台，地下四层，是2号线站台。

原来，地面上的广场，在地下却成为另一个立体的繁华世界。会生活的成都人依然会生活，但是换了一种方式。

这种改变，是从什么时候开始的？终将向何方？

一

朝向未来的国家战略，迫切性、必要性几乎被大举进军的城市化“逼”出来，一开始就显示出不可阻挡的趋势性。从政府角度看，“三深一土”是中国科技创新的新高地。中国城市未来的发展、中国地勘产业的未来转型都能在地下空间利用中找到突破口

当在很多人都在纠结如何利用地面空间的时候，地下空间的利用，其实早就开始，只不过没有上升到整体的、长远的理念上认识。

中国在西汉时期就出现了5到7米深的水井；

1835年，四川自贡诞生了1001.42米的人工钻凿盐井；

我国目前最深的油井在新疆塔里木盆地，深达8408米；

我国第一口用于科学研究目的的5000米深钻在江苏省东海县诞生；

1969年10月1日，北京第一条地铁线路建成通车；

20世纪初，中国地质调查局开始把城市地质调查研究作为重要的工作内容

……

无论是单孔挖凿,还是成面积的挖掘建设，亦或是摸清家底的探索研究，我们早就因为各种各样的原因打起了地下空间的主意。但是，当21世纪第一个15年过去之后，很多有识之士深刻地意识到，这件事，我们再不做，就晚了。

在国外高校执教多年的中国地质科学院教授级高工戴春森知道不少国际做法。比如美国的“地球透明计划”、芬兰的“赫尔辛基地下空间总体规划”、马来西亚的“排洪与地下公路一体化”。

这些成规模、成系统的地下空间利用规划，在一些国家已经完成。地下空间利用的实践也在一些国家做得有声有色，比如新加坡利用100米以下的地下空间，主要是做物流；加拿大蒙特利的城市空间建设，30%已经转到地下；东京在地下修建了巨型的排水系统。有数据表明，国际城市地下空间利用率为30%。而我国城市平均地下空间的利用率只是17%。

地下空间利用的差距是因为整体深测水平有差距。按照地球深部探测首席专家组组长董树文的观点，我国深部探测领域相对国际先进水平之间有一个30年左右的代沟，我们在探测技术、探测和利用深度、探测分辨率和探测程度上都存在明显差距。就在人家开始第二轮深地探测时，我们的第一轮才刚刚开始。

其实，对地下空间利用的必要性，地球人的认识都一样，因为横亘在所有人眼前的问题都一样——而中国，压力则更大。

人口增长、交通拥堵、日益加剧的污染、越来越频繁的自然灾害、越来越严重的地表资源的枯竭……种种问题表明，要做到可持续发展，必须要把深地探测研究上升到国家战略的高度认识。

地下空间安全利用的国家专项研究势在必行。

在今年5月召开的全国科技创新大会上，习近平总书记明确提出，向地球深部进军是我们迫切需要解决的战略科技问题。国家领导人对地下空间和能源资源的开发利用高度重视，而新近叫响的国土资源科技创新“三深一土”战略，恰好契合了国家“十三五”规划纲要中提出的“深空、深海、深地、深蓝”发展目标。

“向地球深部战略”实施进入快车道。在此背景下，国土资源部与教育部、中科院、中国地震局共商建立了深地探测研究协调机制，成立了由国土资源部部长姜大明任组长的深部研究领导小组，责成由8位院士专家组成的首席专家组领衔编制地球深部探测国家重大科技项目方案，由多位院士专家组成的专家顾问委员会咨询把关，共同推进深地探测研究重大科技项目立项。

立项建议书目前已经完成，计划年底前完成论证工作，这是深地探测的进度表。在科学家的立项书里，深地探测项目分四个层次：第一层，近地表探测（0到0.5公里）；第二层，万米资源探测（0.5到10公里）；第三层，透视地壳探测（10到30公里）；第四层，深地科学探测（大于30公里）。要完成八大任务：地下空间探测与安全利用；深部含水层结构探测；深部资源能源探测与开采；深部油气探测与开采；地热资源探测与地热利用；深部地下观测与地壳活动性监测；深部探测前沿技术与装备；深部探测与深部过程。

地下空间安全利用的课题排在八大任务的第一，不仅因为它对于中国未来发展至关重要，还因为大家对它最摸不清底。

中国地下空间起步晚发展快，存在资源浪费、生态环境破坏等诸多问题，亟须科学的理论、先进的技术和严谨的规则进行破解，迫切需要通过国家重大科技专项“创理论、攻技术、建规则”。中国地质科学院党委书记、副院长王小烈说，地下空间安全利用和立项研究对于国家发展有三个重大意义：第一是缓解城市土地供应的压力，保障城市可持续发展；第二是防范自然灾害影响；第三是引导产业转型，培育新兴产业，增加社会经济的效益和生态环境的效益。因此，“向地下要空间、要安全、要效益，是我国社会经济和城市发展的必然选择”。

调研，就是立项论证工作的重要部分。

11月25日~28日，地球深部深探研究领导小组及首席专家组成员赴上海、武汉、成都三个大都市调研。来自国土资源部、教育部、中科院、中国地震局等不同部门的有关院士、专家每到一处，即马不停蹄地召开座谈会并考察现场，了解各个城市地下空间安全利用的需求点、梳理未来在地下空间安全利用中需要攻克的科技难题、沟通各地方因地制宜的特色发展途径。

二

关于地下空间的种种涉及，不能再只当成文学看。科学家的畅想把一个完全不一样的世界展现出来，你还当这是异想天开吗？不，它也许就是我们看得见的未来

“全球变暖，环境恶化，地面城市问题突出，人类已经开始探索太空定居。那么，我们有没有可能往下看？深部空间资源丰富，人类能否实现在地球深部生存和定居？”

四川大学的谢和平院士从这个发问开始了自己的阐述。他说，与我们已经熟悉的地面空间相比较，深地空间环境清洁、隔音隔震、天然抗自然灾害，低成本无辐射而且恒温恒湿。因此，深地空间可能成为优于太空移民定居，应对未来地球灾害的人类移居方式。

移居地下生活，需要建立全链条的生态圈。谢和平构想的奇特之处正在于此。在他的构想中，地下空间要打造出三层——地下宜居城市、地下生态圈和科学探索基地。在这张构想图中，有生活和文化区域，比如可将图书馆、博物馆、会展中心、体育馆、音乐厅、养老院等地上文化、娱乐设施转入地下；有交通与通信，比如可以在深部纵向和横向设计覆盖整个地下空间网络；有生态景观，比如可以进行包括植物、动物和微生物的地下生态系统构造，以及地下瀑布等景观系统建设。

科学的构想不是科幻小说，它的内核，还是科学研究与推理。对于谢和平带来的这场头脑风暴，大家观点并不相同，但都认为，地下空间的安全利用可以通过科技攻关实现，这已经并可能为越来越多的实践案例所证实。

地球深部工程要做什么？

地质学告诉我们，地球从地表到地心，分地壳、地幔和地核三个同心球层。现在所谓的地下空间利用，主要还在地壳层。在开发的过程中，要对付的，主要是覆土层和基岩层。而这两个层面的施工，需要多种技术的支持。

技术是为目标服务的。董树文提出，首先，地下空间是资源，需要向评价其他地下矿产资源一样进行规范地调查、勘查和评价；其次，所谓地下空间并“不空”，而是充满水土、岩石物质、具有温压梯度、应力变化等多重场元的平衡系统，一旦开发利用必然产生原始平衡的扰动和破坏，需要精细的探测和实时的监测技术；再次，地下深部空间具有极端物理、化学、生物和地质环境，可以开展地表温压条件下不可实现的实验，如增重环境与上天的失重环境恰恰相反，极具探索性。所以，地下空间探测与安全利用，包括了城市地下空间、地下含水层和特殊空间三个部分。

地质勘查、工程地质和地铁建设的多年实践，已经开发和运用了不少地下工程技术。但是要想达到董树文所说的三部分的要求，还远远不够。

戴春森根据国际事例研究提出，深部工程的展开，应该走这样的流程：第一是要做探测评价。要搞清地球原始平衡状态、建立多场的3D静态模型，画出基本线。第二是做规划。规划设计要考虑多种影响因素，比如工程叠加后对地质环境的影响、地质环境变化对工程的影响，这些变化随时间的演变过程、对这些演变最终造成灾害的可行性的动态模拟及灾变预测和规划、设计中的规避。第三就是建设使用阶段。这一阶段要进行对变化参数的监测，监测结果要用于校正和更新动态模型，要工程干预消除或延缓灾变演变过程。

将地面建设放到地下，必须杜绝急功近利。

作为地球深部探测首席专家，中国地质大学（北京）教授王成善院士说，在调研中，他产生了两个基本想法。第一个想法是要保证规划第一、安全第一和环境第一。城市地下空间的利用具有不可逆性。地面上建一个建筑，觉得不合适可以炸掉，地下就不行了；地下空间的发展是高成本投入，空间利用先后次序不同，影响的不是一两亿元，而是几十亿元、几百亿元的问题；地下空间受多强制性要素的约束，所谓上天容易入地难，是因为地下是个固体空间，充满了巨大不确定性。

他的第二个想法是地下空间利用规划必须考虑全功能、全深度、全资源和全灾害。他解释道，所谓全功能，是说由于地下空间的特殊性和巨大挑战性，我们一开始做的时候，就要把所有功能都考虑清楚，这种考虑要非常超前。所谓全深度，是指要站在整个世界科技发展的前沿态势来考虑深度问题。所谓全资源，不仅指地下资源，而且指在开发过程中的水、热和废渣石等资源的综合利用。所谓全灾害，是指既要考虑在地下空间利用之前的灾害问题，也要考虑到在开发利用过程之中的灾害问题，还要考虑开发利用之后运行过程中的灾害问题。

三

对于中国正在崛起的一批特大乃至超大型城市，解决地下空间的安全利用问题已迫在眉睫。城镇化大举进攻下，满负荷、超载量滋生出形形色色的城市病。一些城市已经开始立体空间发展的探索和实践，也取得了不少实绩。但大部分城市在地下空间利用的规划、法规、管理、技术等方面都还处在起步阶段

21世纪初，中国地质调查局开始拓展了一项有重要意义的工作：城市地质。2003~2009年，环渤海、长三角和珠三角启动了上海、北京、杭州、天津、南京、广州6个城市的三维地质调查试点。

南京地调中心研究员程光华告诉记者，三维地质调查试点在多领域采用多种技术手段对城市地质进行了全面、综合、系统的调查。在多个试点城市建立了数据库、三维模型和信息系统，为城市地下空间探测奠定了很好基础。但是调查深度大都以50米以浅为主，以工程地质钻为主，以钻孔为主，没能够很好地解决不确定性和抗干扰性的问题，深度和精度都有很大的局限性。

但是城镇化的大潮完全不能等待。大城市、特大城市、超大城市的交通和各种形式的污染让城市管理者急切寻找另一个空间，在全国各地迅速兴起的地铁建设热，是这种情绪最直接的表现。

成都，一个让人充满安逸生活想象的城市，在2005年之前，它的地下空间建设主要还是在人防工程、地下人行通道、车行下穿隧道、地下停车场这个层面。2005年，地下空间利用问题进入市政府的重要议事日程，该市先后编制了地下空间总体规划纲要（2005~2020）和《成都市中心城区地下空间利用规划》，将商业空间及居民活动空间逐渐往地下拓展。从2010年起，成都市进入了地铁快速发展期。该市规划局有关负责人说，目前，成都已经开通了地铁2号线、4号线1期和地铁3号线1期工程，运营里程达108公里。明年将开通运营4号线2期、10号线1期和7号线。

让他们自豪的还有巧用地下空间建交通隧道、地下停车场、地下综合管廊，以此来舒缓地面老城区压力。比如天府广场地下工程、川大校园内运动场地下工程、川师车辆段与综合基地地下工程等。把地下通道、停车场和地铁综合在一个空间成规模设计施工，既解决了交通拥堵老大难问题，又让历史古建熠熠生辉，让老城旧貌换新颜。

针对地区特点，成都市对地震水文进行认真分析梳理，在规划中重点研究地下公共设施规划布局，在深度上按浅、中、深分层指导，平面上形成分类控制布局。

成都市的热情非常高涨。他们计划要在2020年末，全市地铁运营总里程达到650公里以上，运营达到500公里以上。计划2025年末，全市建成地下综合管廊约500公里，全域成都基本形成区域骨干地下综合管廊网线。

武汉，一个由长江和其支流分为三处、水面面积占整个区域版图面积1/4的江城，地下空间如何利用？这个问题，实在让武汉市政府焦虑。武汉市市委常委、常务副市长龙正才感慨道，武汉这地方，动不动就要修桥，动不动就要修隧道，地上建筑设计力量还算雄厚。但是要论地下，难度就大了。

据武汉市规划部门介绍，该市2007年启动第一轮主城区地下空间利用专题规划，2014年结合地铁城市、海绵城市建设、“三旧”改造以及“十三五”规划等，启动新一轮武汉市地下空间综合利用专项规划编制。按规划，到2020年，武汉主城区地下空间规模要达到达到450万平方米，人均地下空间建筑面积达到6个平方米。

武汉人说，目前他们的地下空间使用最多的还是停车场。自2012年首条地铁通车后，武汉市进入地铁时代。目前已建成2、3、4号线地下轨道，线网总长度达到89公里。但这距离目标还很远。他们的规划是以14条线轨道交通线路，达到60分钟穿越，30分钟达到中心城区的目标。此外，武汉完成了多条水下隧道，其中武汉长江隧道2008年建成使用，是万里长江上第一条穿江隧道。东湖隧道2015年建成，是我国最长承重湖隧道。综合管廊、大型地下商业项目、地下人防设施等都在建设中。今后，他们将进一步拓展过江隧道，谋划地下排水深邃建设。

在管理方面，武汉市出台了《地下空间开发利用管理暂行规定》《轨道交通规划管理办法》等一批地方管理法规，探索了地下土地供应和产权登记，轨道交通安全建设与运营管控途径，开展了全市及重点地区的地下空间综合利用规划。

在对三个大城市的考察中，专家们不约而同地对上海地下空间安全利用的实践和规划思路竖起了大拇指。

上海的常住人口高达2415万，对于地下空间的迫切需求，促使它较早即开始了地下空间的开发。20世纪90年代以来，随着大规模旧城改造和新区建设，特别是地铁建设的大力推进，上海的地下空间开发已经形成一定规模，近几年更是进入快速发展期。

上海市规划和国土资源管理局有关人士介绍说，截至2016年，全市已经建成地下地下工程共有3.6万个，总建筑面积8186万平方米。截至“十二五”末，上海城市轨道交通网络运行线路总数已达14条600多公里，城市轨道交通基本网络已经全面建成。形成了一批多功能、大规模的地下综合体。地下综合交通枢纽和道路为优化城市交通提供了新渠道，结合绿地、广场、公园建成的地下车库缓解了中心城区停车资源紧张的问题。地下市政管线设施已成相当规模，专业管沟和综合管廊建设正在探索和推进阶段。此外，还已建成了一批指挥工程、医疗救护工程、防空专业队工程和大型人员隐蔽部等骨干民防工程。

上海在地下空间利用的管理上也进行了多项探索。比如出台了一系列法规政策，对地下空间安全使用管理和地下空间开发引发地面沉降防治等进行规范。2014年颁布实施的《上海市地下空间规划建设条例》要求，地下空间开发应遵循统筹规划、综合开发、合理利用、安全环保、公共利益优先、地下与地上相协调的原则，并对地下空间实现分层利用。同时，上海还建立了地下空间管理联席会议制度，市住建委牵头、17个部门统筹协调涉及地下空间利用的重大事项。为加强地下地籍管理，上海市还发布了《上海市城市地下空间建设用地审批和房地产登记规定》，分别针对存量单建地下空间、存量结建地下空间和新增地下空间提出了三维宗地构建方法。2013年市政府办公厅转发了《上海市地下建设用地使用权出让规定》，规范了经营型地下建设用地使用权实行出让制度，明确了出让方式，量化了出让价款的确定方法。

早在2003年，上海就在全国率先完成地下空间概念规划，这些年，该市相继出台不少相关规划，已有的规划在不断完善中。2012年出台《上海市城市地下空间开发利用和保护十二五规划》。目前，该市已制定了《上海市城市总体规划2016~2040》并向社会公示。

规划、法律、管理、技术工艺等等方面尽可能到位，上海的探索让人感受到精致用心的国际范儿。

三个城市以自己的方式因地制宜地探索地下空间的安全利用，原因是他们都有共同迫切的需求！

但问题和困难也是显见的，比如：

——规划布局需要有更长远的眼光，需要为未来发展做预留。

——就目前开发的深度和结构而论，尽管不少城市地下交通设施建设规模不小，但开发深度与全球城市相比有差距，轨道交通承担公共交通比重有待提高，地下交通网络化需要完善，地下快速路和地下步行道尚处于起步阶段。

——就管理而言，地下市政公用设施缺乏统一监管。地下空间建设的历史信息缺乏梳理和统筹管理和分享机制。

——在复杂地形上的地下空间利用好还存在技术工艺的难点

——在地下空间利用的法规政策上还有很多问题需要探索规范

——如何在地下空间建设中防灾减灾，保障地面和地下空间的安全，技术和设施需要借鉴全球城市经验，提前做合理有序的开展规划和建设。

11月28日晚，记者在返京的飞机上采访了刚结束调研任务的深地探测协调领导小组成员、中国地质调查局总工程师、地球深部探测中心主任严光生。

“中国城市发展的迅速程度令人震惊，像上海、武汉、成都这样的特大城市对地下空间的需求之大，简直就是迫不及待，而且它们都在加快脚步发展地下设施建设。”这种状态，严光生觉得，有喜有忧。“喜的是大家都意识到了地下空间安全利用的必要性，像上海这样的城市，甚至考虑得更长远，在规划中给后人留下了发展空间，从环保的角度，编制了2030年和2040年的不同规划。忧的是，我们现在对地下空间的了解还并不十分清楚，仓促上阵，肯定不行。还有很多科技难关需要进一步攻克”。下一步，他说，要在今年底前完成总体方案的论证，明年争取将完善好的方案上报国家。