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    地质灾害防治是事关人民群众生命财产安全的大事。2024年,我国全面推动地质灾害风险防范体系建设,提升基层地质灾害风险防御能力,在防灾减灾领域交出了一份高质量的答卷。

    地灾之殇

    我国是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一。截至2024年底,全国共登记地质灾害隐患点28.4万余处,1200多万人的生命财产安全笼罩在滑坡、崩塌、泥石流等灾害的阴影之下——残酷的数据时刻警示着我们地质灾害防灾减灾的紧迫性。

    据统计评估,我国崩滑流地质灾害高易发区面积约为128万平方公里,中易发区面积约为279万平方公里,两者合计约占国土总面积的42%,比例之高可能超出大部分人的想象。

    为何我国的地质灾害会如此广泛?一方面,我国位于世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位,构造和地震活动等内动力地质作用都会引发地质灾害。另一方面,我国气候类型复杂多样,季风气候显著,暴雨、洪水、旱涝急转、温度骤变等不良气候因素导致突发地质灾害频繁发生。除了自然因素,近年来,我国山区城镇化建设、道路通讯设施、重要基础设施等人类工程活动的规模、范围和强度日益增大,也加剧了地质灾害风险。

    知己知彼,百战不殆。为打好地质灾害防治这场攻坚战,全国各地陆续部署开展了地质灾害风险调查,以查明孕灾地质条件、隐患点及风险区分布发育特征、承灾体情况和风险等级等情况。截至2024年底,我国已有27个省份全面完成1∶5万地质灾害风险调查工作,部分省份甚至开展了精度更高的1∶1万精细化调查。在此基础上,各省(区、市)持续开展多轮次的地质灾害排查,动态掌握地质灾害风险隐患底数。

    调查结果显示,我国地质灾害呈现以下特点:一是点多面广,类型多样,分布范围广泛;二是重大地质灾害往往具有隐蔽性,难以提前发现;三是突发性强,受到强降雨等作用的影响,很短时间内发生失稳、滑坡、山体变形以及泥石流。值得注意的是,近年来,受全球气候变化影响,我国多年不遇、突破极值的强降雨天气有常态化趋势,造成链式地质灾害多发群发,对今后的地质灾害防治工作提出了更高要求。

    以防为主

    2024年7月,湖北省秭归县沙镇溪镇三星店村香山路张家红屋场发生滑坡。因提前避险撤离群众并封闭道路,无人员伤亡,避免直接及间接经济损失约5000万元。

    8月,陕西省岚皋县城关镇四坪社区王家湾凌晨2时突发滑坡。因相关部门提前研判、组织转移,受威胁人员成功避险。

    9月,受连续强降雨天气影响,云南省河口县河口镇南屏社区子丫小组地质灾害隐患点发生滑坡。由于受威胁群众提前两天转移避险,未造成人员伤亡。

    近年来,随着对地质灾害了解的不断深入,人们愈加清晰地认识到,只有防得严,才能守得住。《全国地质灾害防治“十四五”规划》明确指出,“坚持以防为主、防抗救相结合”,把“从注重灾后救助向注重灾前预防转变”“从减少灾害损失向减轻灾害风险转变”的工作理念贯穿地质灾害防治全过程。

    实现主动防治的第一步就是找到“隐患在哪里”,其中遥感综合识别技术功不可没。自然资源部于2020年起组织实施全国地质灾害隐患综合遥感识别工程,建立了广域地质灾害隐患综合遥感识别技术体系,试点形成了“InSAR形变聚集区提取、遥感灾害特征解译、成灾风险地质分析、实地核查验证入库”工作方法,指导四川、云南、甘肃等地建立了省级地质灾害隐患遥感识别技术队伍。相关示范工作覆盖全国地质灾害高中易发区19个省713个县(市、区),共识别疑似地质灾害隐患4.6万余处,各省市组织相关专业调查力量陆续进行实地核查,反馈数据显示目前已核查点位的总体确认识别正确率达到52.2%,让我国地质灾害防御的“安全网”更加密实牢固。

    为回答地质灾害“什么时候发生”,全国累计建设地质灾害自动化监测预警点6.7万处,2024年成功预报灾情42起,避免676人可能因灾伤亡,避免直接经济损失2380多万元;有效预警险情116起,避免潜在经济损失近2亿元。在“七下八上”的关键期,各地自然资源部门将72小时、24小时地质灾害气象风险预警与短临预警信息滚动发布相结合,实现了“省级预警到县、市级预警到乡、县级预警到村”。

    除了“技防”筑牢预警防线外,“人防”网络同样坚实有力。2024年,全国共有27.8万名群测群防员在汛期投身地质灾害防治工作。他们穿行在地质灾害隐患点之间,以敏锐目光捕捉山体、地面的细微变化,站在了守护生命、守护家园的第一线。

    四海同心

    想要托起关乎千万民生安危的重担,离不开从中央到地方的协调联动,共同发力。

    为完善地质灾害隐患识别技术,中国自然资源航空物探遥感中心试点航空遥感、机载LiDAR与无人机倾斜摄影测量技术应用,在中小规模以及植被覆盖区隐患识别工作中积极应用实景三维、遥感智能解译等新技术。此外,我国自主设计研制的陆地探测一号L波段干涉SAR卫星已于去年正式投入地质灾害业务化应用,进一步增强了我国地质灾害隐患遥感识别的能力。

    作为地质灾害防治工作的重要支撑力量,中国地质环境监测院(自然资源部地质灾害技术指导中心)基本建成国家地质安全监测预警网,建立了国家级地质灾害监测预警数据库,研发了多项先进的监测预警设备和技术方法,实现了地质灾害未来72小时滚动预测,2024年完成各类趋势预测近40份,发布不同时段风险预警近400期。

    在四川,中国地质调查局成都地质调查中心高质量完成“7.20”四川汉源山洪、“8.03”四川康定山洪泥石流等重大地质灾害防御工作,提出的相关防灾减灾建议被地方政府采纳,推动从“灾后被动响应”向“灾前主动防御”的转变。

    在重庆,有关部门和单位综合降雨、水文和地质条件、已查明地灾隐患点等信息,构建了小流域地质灾害风险源一体化管控“一张图”;结合人口居住、房屋分布等情况,逐流域提前圈定不同预警等级条件下需要提前避险转移的人员,形成了避险转移“一张图”。

    一组组精确的数据,一件件鲜活的事例,都在诉说着“人民至上、生命至上”的故事。这,是我国地质灾害防御工作者的不变初心,更是他们迈向更高水平防灾减灾的坚定承诺。

    与地质灾害赛跑——2024年全国地质灾害防御工作回眸

    水资源是人类生存的基础性资源,地下水是水资源的重要构成,尤其在我国北方是主要的供水水源,是维持生态环境的关键因素,对确保民众饮水安全、粮食安全和生态安全等具有非常重要的作用。非常遗憾的是,我国并不是地下水资源丰富的国家,许多地区多年平均地下水开采量超过多年平均地下水可开采量,造成地下水超采。

    从已查明的情况看,全国地下水资源状况不容乐观。全国地下水开采总量已逾1100亿立方米,北方部分地区供水总量中逾七成为地下水;21省(自治区、直辖市)平原区分布有地下水超采区,其中19省(自治区、直辖市)分布有严重超采区。地下水超采区在我国平原区的分布面积总共约30万平方公里。

    地下水超采造成的地下水水位连续降低、含水层疏干、地面沉降、水质变差、海(咸)水入侵等一系列生态与环境问题,危及供水安全、粮食安全和生态安全,严重制约经济社会的良性发展。

    一是降落漏斗不断扩大,含水层不再含水。华北平原太行山前平原区的浅层地下水水位连续多年降低,南以石家庄石德铁路为界、北以邢台市为界、东部至宁晋泊-大陆泽地带的地下水水位埋深一般为30.0m左右,部分区域大于40.0m,第一含水组已基本处于疏干状态。深层地下水水头变化受开采影响很大,华北平原在开采强烈的中部和东部平原区下降幅度较大。

    二是地面沉降撼动我国大地。由于地下水超采,地面沉降迅速发展并逐步蔓延,在沿海地区尤为突出。地面沉降可造成水库大坝、河堤、楼房等建筑物裂缝、坍塌,成为重要的地质灾害,经济损失巨大、社会影响深远。

    三是海(咸)水入侵毁万亩良田。在滨海地区,人类过量开发利用地下水资源引起的地下水水位大幅降低,破坏海水与地下淡水界面间原有的动态平衡,致使咸淡水界面向靠近大陆方向移动。海水入侵的特征是隐蔽性、多样性和周期性,灾害一旦发生,将引起地下水水质恶化,影响区域内的地表植被生长,致使生态退化;使部分农田遭到不同程度的盐渍化,导致土地生产力下降、作物减产,灌溉机井报废,农田沦为荒地;还会造成工业生产和人民生活用水困难等多种问题。此外,深层地下水长期超采还有可能导致浅层咸水入侵深层淡水。

    四是平原河道断流甚至干涸,整体生态环境趋于干化。20世纪60年代,太行山前平原区包气带厚度为3~5m,由于浅层地下水位降低,致使包气带厚度增大至如今的10~40m,中部平原区由2m增大至5~10m,引发了土壤干化、植被枯萎、生态恶化等问题。地下水位降低也会加速湖泊湿地范围的萎缩进程,不仅加剧了气候环境干化,还导致一些水生及滨水生物群落的减少或者消失。

    面对地下水超采,我们应该怎么办呢?

    首先要建立水资源的统一管理体制,加强地下水保护。加强地下水管理工作,必须建立取水许可制度,实现开采量控制,达到地下水采补平衡。地下水开发利用与保护具有复杂性,需全局统筹,在现有水资源管理制度上进行必要改革。随着社会发展对水资源需求的日益增加,实行水务工作统一部署管理迫在眉睫。

    其次要加强水土保持工作,涵养水源。地下水补给是水循环的重要组成,水土保持工作是实现地下水补给的重要措施之一。工程措施与生物措施并重,层层拦蓄,充分涵养水源,减少地表水土流失,实现对地下水的补给,进而保障水资源的可持续利用。

    水土保持与边坡防护

    再次要节约用水,科学用水,降低对地下水需求与依赖。对于工业用水需大幅提高水的重复利用率,推广先进节水技术;推进清洁生产战略,加快污水资源化步伐,实行排污收费制度;通过价格和政策调控,鼓励工业使用再生水。对于农业用水,实施节水优先战略,积极调整种植模式,适度发展旱作农业和种养结合等模式;推广节水灌溉技术,择优发展喷灌、微灌、水肥一体化等规模化高效节水灌溉。针对民众生活,要提高城镇供水效率,杜绝“跑、冒、滴、漏”;全面推广使用节水器具和设备;加强节水的宣传工作,提高全民节约用水的自觉性和自主意识;实行计划用水和定额管理,以经济手段为杠杆促进节水工作的开展。

    第四是完善地下水监测网络,为科学开采地下水提供数据支撑。地下水动态监测是一项长期的水文地质工作,为实现水资源的科学管理,要求监测数据真实、准确、完整,这对于识别区域水文地质条件,实现社会经济的可持续发展具有重要作用。

    最后要因地制宜建造拦蓄工程,加强地下水回灌。除了在有条件的地区修建地表水库进行拦蓄之外,在没有合适的地形条件或是工程造价太高、蒸发损失大而不适合建地表水库的地方,选择地下含水层条件较好的地区,利用人工回灌储存地下水以备后用,是值得重视的手段。

    面对不容乐观的地下水超采现状和已经造成的危害,我们应当警醒。地下水不是“取之不尽,用之不竭”的,改善和保护地下水资源刻不容缓,不要让一时的发展透支子孙后代的幸福。

    (作者单位:中国地调局水环所)

    超采地下水给我们带来了什么

    针对我国当前地下水勘查和监测中存在的常规分层勘查效率低、垂向探测不精细及水文地质参数不准确等问题,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心(以下简称“水环中心”)在借鉴和吸收国内外相关研究基础上,通过多年不断探索和改进,研发了具有完全自主知识产权的地下水分层勘查新技术。该技术结合一孔同径分层成井、含水层可控性封隔、单孔多层自动化监测等主要技术手段,形成了“分层成井—分层洗井—分层抽水—分层采样—分层监测”地下水分层精细勘查新模式,提高了水文地质勘探工作效率,达到精细刻画水文地质参数的目的,对科学评价合理开发地下水资源具有十分重要的意义,为科学研究、生产实践、行政管理等提供了重要技术支撑。

    该技术优势特点包括:一是能够实现“一孔多层”勘探孔分层采样及实时监测,可自动高效获取精确水文地质参数;二是该技术施工成本低、占地面积小、维护费用低;三是在工程施工方面,相比于传统丛式水文地质孔或一孔多次变径钻孔,可提高工程效率至少50%。基于上述特点,该技术已广泛应用于我国多个省区的水文地质勘查、煤田水害精细勘查、锂钾矿分层刻画等领域,并受到专家学者一致好评。

    创新研发历程和技术构成

    作为水文地质调查重要的技术手段,水文地质钻孔发挥着重要作用,传统的水文地质钻孔不能满足水文地质精细化勘查要求。为实现水文地质精细化勘查,准确评价地下水资源量,并根据地方需求制定地下水合理开发方案,服务地方社会经济建设,水环中心依托水文地质调查项目,组建了以水文地质、钻探、监测仪器等多学科科研工作者为核心的研发团队,针对封隔成井、分段洗井、分层抽水和监测等方向开展重点攻关和示范,通过十多年的技术积累和迭代,形成一整套成熟完整的地下水分层勘查技术,研发了满足108-325毫米井径的系列化产品,包括封隔器、特种潜水泵、变频调流设备、井下监测设备、自动传输设备及数据抗干扰设备,可应用井深1000米以内的分层成井、分段洗井、分层抽水和分层观测等工作。

     

    地下水分层勘查器具实物图

    一是分层成井。在细颗粒地层或钻孔结构不稳定地层分层成井过程中,传统的多层水文地质钻孔易出现钻孔事故率高、砾料回填高度测量不准确、施工效率低等问题,研发封隔注浆分层成井技术,将成井工艺改进为钻进→下管→全孔填砾→洗井→封隔注浆分层止水,突破性地去除了“分层填砾和止水”这一钻孔事故高发阶段,使得分层成井更加简单安全,大幅降低钻孔分层成井事故率,适用于1000米以内多层水文地质钻孔分层成井。

    二是分层洗井。针对传统洗井方法(活塞、空压机、潜水泵)对富水性极强的大厚度含水层洗井效果不彻底,获得水文地质参数不准确的问题,研发双封隔器分段振荡洗井技术,通过封隔器将钻孔某一含水层段进行封隔,并针对该目的层进行强力振荡洗井,使勘探孔含水层出水能力无限接近其真实值,可提高含水层富水性评价精度。

    三是分层抽水。钻孔抽水试验是获取含水层水文地质参数重要的技术手段。针对传统分层抽水方法工序繁琐、成本高、分层数量有限及参数不准确等问题,开展新型分层抽水技术研究,在有效完成分层止水的钻(井)孔内,根据不同层位、不同厚度、不同深度的含水层,将上、下两个封隔器下至井内指定位置启封,从而将目的层段与两端非目的层段隔离,利用潜水泵或取样装置对目的层段进行抽水和采集水样,同时利用设置在目的层段上部、下部和中间的传感器持续测量对应层段地下水压力和温度变化,通过数据可视化装置进行观测和记录,进而获取目的层段相关水文地质参数。

    四是分层监测。混合监测不能真实反映各含水层特性。分层监测技术可根据钻孔分层数量及改建要求,将分层勘探孔改建为连续多通道多层监测井或巢式监测井,实现分层水文地质参数动态长期实时监测。

     

     

    地下水分层抽水技术示意图

     

    分层监测技术示意图

    成果转化应用

    助力高精度水文地质调查。2014-2018年,地下水分层勘查技术支撑开展“黑河流域1:5万水文地质调查”国家地质调查项目,先后在黑河流域实施多层水文地质孔达40眼以上,最大分层数量为5层,均采用地下水分层勘查技术与设备进行分段振荡洗井、分层抽水试验和分层采样,获得了高精度的水文地质参数,深化了对区域水文地质条件的认识。一是为大厚度含水层非完整井水文地质参数计算方法及计算公式的厘定提供了基础;二是佐证了大厚度强富水含水层在洗井彻底情况下,单位涌水量随含水层厚度增加而增大的水文地质认识。

    服务煤矿水害精细勘查。自2016年至今,地下水分层勘查技术先后应用于陕西长武亭南煤业、陕煤榆北煤业、彬长孟村矿业、黑龙江龙煤双鸭山矿业等矿区水文地质勘查,通过进行分层抽水试验和分层观测,对煤矿分层涌水量进行预测,为煤矿水害精细勘查提供了技术支持,有效保证了煤矿正常生产安全。

    支撑新疆罗布泊钾盐矿资源评估。首次使用地下水分层勘查新技术对罗布泊钾盐矿卤水地区含水层进行分层抽水、取样和测试,在新疆罗布泊卤水地区实现区域盐矿精细调查,查明各个含水层的涌水量和盐量,为新疆罗布泊钾盐矿储量精确评估提供了强有力的技术支撑。

     
    地下水分层精细勘查新模式助力高精度水文地质调查

    谢桂青(左)在野外勘查

    1975年出生的谢桂青,1994年考入长春地质学院,从大学学习地质学专业,在中国科学院地球化学研究所攻读矿物学、岩石学、矿床学专业研究生,直到2003年博士毕业进入中国地质科学院矿产资源研究所工作,地质似乎是他命中注定的一份事业。

    脚踏实地,努力实现找矿突破

    自参加工作以来,谢桂青承担了10多项科技部、国家自然科学基金委和地质大调查项目,迅速成长为科技骨干。

    铜矿是我国紧缺矿种之一,斑岩—矽卡岩型铜矿是我国主攻的找矿类型。针对制约找矿的科学问题,在前辈指导下,谢桂青开展了不同维度下的斑岩—矽卡岩型铜矿矿床模型与预测的调查研究。

    2003年~2007年,谢桂青依托中美矿产资源评价等项目,开展了全球和中国斑岩铜矿的成矿规律的调查研究,收集了全球1886个铜矿床的地质资料,并将全球分为14条重要铜矿成矿带,建立起不同类型矿床的描述性矿床模型,为我国矿业“走出去”提供了重要信息和技术支撑。

    秦岭是全球最大的钼矿成矿带,但铜矿找矿一直未取得重要突破。2009年~2011年,谢桂青带领团队与西北有色地质勘查局的地质队合作,厘定了陕西省山阳县池沟为南秦岭首例斑岩铜矿床,推动了南秦岭铜钼矿的找矿突破。

    在地质找矿过程中,人们较多地关注成矿带和典型矿床的调查研究,但对矿集区的成矿模型研究较少。自2003年起,谢桂青团队就一直以我国矽卡岩铜铁矿床最集中的地区——湖北大冶矿集区为研究对象,最终建立起大冶矿集区的成矿模型,拓宽了铜矿的找矿方向。

    近20年来,谢桂青带领团队跑遍了50多处大大小小的老矿山。他早已记不清有多少个节假日是在井下度过的,让他印象最深的是2008年的端午节,当时,谢桂青正在湖北省大冶鸡冠咀金铜矿地下470米深处开展剖面测量和采样。突然,停电了,漆黑的巷道让人心生恐惧,手电筒因进水也无法正常使用。他和矿山工程师背着样品,摸黑走了近2公里,硬是从掌子面走出了巷道。回想当初的情景,谢桂青感慨地说:“见到亮光时,心里突然有一种重见天日的喜悦,这让我更加深刻体会到了地质人的‘三光荣’精神。”

    披荆斩棘,勇攀地质科学高峰

    矽卡岩矿床,又称接触交代矿床,是在中酸性侵入体和碳酸盐岩类等岩石的接触带及其附近,由含矿热液交代作用形成的高温热液矿床。

    我国碳酸盐岩地层特别发育,是全球矽卡岩矿床规模最大和数量最多的国家之一。矽卡岩矿床以品位高为主要特征,是经济价值较大的矿床类型。前人对矽卡岩矿床的成矿机制开展了大量研究,但斑岩—矽卡岩矿床与低温矿床之间是否有成因联系,是一个未解决的关键科学问题。

    工作10多年来,谢桂青主要开展高温矽卡岩矿床调查研究,从未接触过低温金锑矿床。直到2014年,他主持了又一个国家重点基础研究发展计划(973)项目之子课题“低温成矿与深部作用的关系”。

    地质工作是个良心活。除了脚踏实地的科学研究,没有任何捷径可走。接到任务后,谢桂青带领项目组和研究生迅速开展了湖南中部低温金锑矿床的野外踏勘,并研读了大量国内外资料,提出了工作模型,计划在低温矿集区寻找高温矽卡岩矿床。

    虽然面临较大的困难,但谢桂青团队没有退缩。经过近5年的努力,他们找到了大量证据,并提出湘中低温矿集区有高温远端矽卡岩钨矿床,建立起与壳源岩浆有关的矽卡岩钨矿床﹢低温金锑矿床组合模型。

    2018年底,以中国工程院院士陈毓川为组长的课题评审专家组认为,“低温成矿与深部作用的关系”课题在低温金锑矿床与岩浆热液钨矿床具有成因联系的矿床组合模型等方面取得了创新性成果,并将该课题成果评为“优秀”。

    受此成果的启发,谢桂青带领团队还开展了长江中下游成矿带矽卡岩铜金矿外围的低温金矿床调查研究,查明矽卡岩铜金矿床外围的低温金矿床是远接触带低温金矿床,是长江中下游成矿带新的矿床类型,与矽卡岩铜金矿床属于同一成矿系统,并建立了与壳幔混源氧化性岩浆有关的幔源矽卡岩铜金矿床﹢远接触带低温金铊矿床组合新模型,指引在矽卡岩成矿系统中发现红铊矿和铊矿化。

    孜孜以求,瞄准矿床模型前沿

    选择了地质事业,就意味着担负起国家的重托。为了更好地完成项目任务,谢桂青经常深入一线开展地质调查,少的十几天,多则几个月。面对亲人和家庭时,他只有深深的愧疚和自责。

    谢桂青没有辜负家人的理解和支持。2012年,谢桂青成为中国地质科学院资源研究所最年轻的博士生导师。从此,谢桂青肩上更多了作为园丁的重任。“我希望自己是个合格的领路人。”

    除了做好自己的科研,谢桂青的另外一件大事就是把研究生培养成地质科学复合型人才,根据每位学生的特点,扬长避短,力争让每名研究生都能取得一些创新性成果。谢桂青每年都会带着研究生开展野外考察,亲自教他们做野外路线调查、岩心编录和系统采样,带领他们真正把“论文写在祖国大地上”。

    谢桂青说,矿床学的目的就是要发现在现代经济技术条件下可以开发利用的石头。地质学科既要加强基础研究推动理论创新,也要面向国家重大需求。因此,地矿科技工作者必须投身到野外一线,围绕找矿勘查开展调查研究。

    20多年来,为了唤醒深埋在地下的宝贵矿藏,谢桂青带领团队跋涉于崇山峻岭,攻坚克难,赢得了一项项荣誉:国家自然科学二等奖,省部级科技成果一等奖、二等奖,2019年获得国家杰出青年基金资助……

    上天不易,入地更难。面对目前的矿产资源形势,寻找深部富且大的矿体已成为我国未来矿产勘查的重要方向。“随着地质工作程度不断加深,找矿难度日益增大,我们急需加强矽卡岩矿床的立体成矿模型研究。”谢桂青说。

    如今,谢桂青的下一个科研目标已经锁定——以斑岩—矽卡岩矿床为研究对象,向矿床组合模型研究这一世界科技前沿发起进攻,提出深部矿体有效找矿标志,实现紧缺矿产的找矿突破。

    科技创新人物 谢桂青:把脉大地 寻矿探宝

    近年来,中国地质科学院岩溶地质研究所通过实施一系列项目,研发了一套促进岩溶流域生态一体化保护修复的技术方法,有效支撑了桂林市山水林田湖草沙一体化保护和修复。

    漓江流域是我国南方重要的生态安全屏障,其喀斯特地貌景观和优质山水资源是我国和全世界的宝贵财富。为规范山水林田湖草沙一体化保护修复工程实施,提高漓江流域生态保护修复的整体性、系统性、科学性,2021年,岩溶所牵头编制《灵川县南圩地表水综合治理与冠岩地下河协同调蓄》和《潮田岩溶洼地水源涵养蓄水保水工程》项目建议书,支撑桂林市完成国家第二批山水林田湖草沙一体化保护和修复工程项目申报,两个项目获批财政资金1.3亿元。2022年,岩溶所完成《灵川南圩地表水综合治理与地下河协同调蓄项目》《潮田岩溶洼地水源涵养蓄水保水工程》项目可行性研究并获批复,2023年岩溶所为这两个项目勘察、设计和施工提供全过程技术服务。

    从项目的申报建议到可行性研究,再到项目实施的全过程指导,岩溶所抓住桂林冠岩地下河流域调蓄能力弱、地表水-地下水交互频繁、流域生态系统脆弱、水土漏失强烈、生态修复难度大等有别于非岩溶区的特征和关键问题,研发了一套以岩溶水循环调控为核心,增大流域地表-地下调蓄空间,遏制流域水土流失/漏失,促进岩溶流域生态一体化保护修复的技术方法,有效支撑了桂林市山水林田湖草沙一体化保护和修复。

    图 桂林冠岩地下河流域地貌图

     
    岩溶所有效支撑服务桂林市山水林田湖草沙一体化保护...

    “在矿床学家中,能够管理一个部门地勘队伍的不多;退休之后,仍然跑野外、布设钻孔的专家更少;80岁了还在爬山,下坑道,布设2000米、3000米深钻,并且都打到矿了,还有这样的老专家吗?有!陈毓川院士就是这样的老专家!”

    这是一份颁奖词的开场白。在不久前召开的第十四届全国矿床会议上,中国地质学会矿床地质专业委员会颁发了首届终身成就奖,我国著名矿床地质学家、中国工程院院士陈毓川是两位获奖者之一。

    在发表获奖感言时,陈毓川院士说:“我能取得今天的成绩,要感谢党、感谢国家、感谢人民、感谢团队。只要我还能出野外,就一定要到生产一线,继续发挥我的余热,为国家和人民的需求投入终身。”要知道,这位“八零后”院士今年已经84岁高龄了,但他依然活跃在矿床地质工作一线,无论是到野外开展矿产资源勘查研究,还是主持编撰《中国矿产地质志》,他无时无刻不在用自己兢兢业业的精神影响着身边的人。

    作为一名长期从事矿床地质、地球化学、区域成矿规律、成矿预测研究及矿产勘查工作的专家,陈毓川院士多年来躬耕野外一线,取得了丰硕的研究成果。他深入研究广西大厂超大型锡多金属矿床,为指导找矿、总结成矿规律做出了重要的贡献;他系统地研究了宁芜、庐枞、南岭及全国区域成矿规律及找矿方向,提出了宁芜玢岩铁矿成矿模式,在国内开拓了区域矿床成矿模式研究领域;他总结了华南花岗岩有色、稀有矿床及陆相火山铁矿成矿规律,促进了全国火山岩区及花岗岩区地质找矿;与中国科学院院士程裕淇等研究提出了矿床的成矿系列概念,极大地丰富和发展了我国区域成矿理论。这些科研成果,被广泛应用于生产一线,并指导地质找矿实践,推动了找矿的重大突破。

    更为难能可贵的是,陈毓川院士作为我国地质矿产事业发展的优秀领导者和组织者,曾长期在地矿部门担任领导职务,负责固体矿产勘查工作、全国金矿找矿工作、全国重要矿产潜力评价工作等,均取得突出成就。他始终心系地矿事业改革发展,多次向中央领导建言献策,提出加强地质找矿工作、发展我国矿业、科学有效地推进国有地勘队伍的体制改革、建设一流科研院所的对策和建议。特别是在国家地质工作处于低谷期间,于2003年联合37位院士向时任国务院总理温家宝提出了加强地质工作的具体建议,得到中央高度重视。《国务院关于加强地质工作的决定》的出台,对我国地质找矿事业的健康发展发挥了重要作用。

    在第十四届全国矿床会议期间,《中国矿业报》记者对陈毓川院士进行了专访,请他就矿床学研究工作的发展趋势、矿业发展与环境保护、科学精神培养等方面的问题进行了深入解读。陈毓川院士提出的真知灼见,对业界去思考和探索矿床学科的发展有着很重要的参考意义。

    陈毓川院士在第十四届全国矿床会议上作报告 张欣 摄

    《中国矿业报》:作为一名老专家,您在矿床学研究方面取得了很多重要的成果,而且,您目前也仍然还在开展相关的研究工作。您对矿床学研究工作未来的发展趋势有何见解和判断?

    陈毓川:矿床学的发展要从国家发展的需求和学科本身发展的需求两方面来考虑,这两者是完全可以结合的,因为矿床学研究是一个不断进行的过程,它是为国家不断发展服务的。矿床学本身并不是孤立存在的,它是地球科学领域众多分支学科中的重要组成部分,与其它分支学科是相关的。因此,从总的发展趋势来看,矿床学研究工作的视野要更加开阔,要与地球科学其它分支学科更为紧密地结合,开拓新的研究领域。我认为可以从三个方面予以考虑:

    第一,矿床学研究必须要有时间、空间的三维概念,要点面结合。任何一个矿床都不是孤立存在的,是与周围的矿床有关系的,其联系点就是地质构造环境及相关的地质成矿作用。因此,搞矿床学研究的人不能简单地在某一个矿床内观察研究、取点样品,然后回室内测测成份、测测品位、测测年龄,必须要把矿床形成的地质构造环境和区域地质构造环境及其相关的地质成矿作用结合起来考虑,探讨矿床之间的空间及成因联系,以及空间里时间演化与矿床演变的关系。

    第二,矿床学研究必须要跟经济结合起来,脱离了经济评价,研究成果无法应用。从事矿床学研究的根本目标就是要为国家和社会发展提供物质基础。因此,研究成果既要讨论矿床的成因、形成过程、规律等,又要考虑这个矿在经济方面——规模上、品位上、应用的范围上,是否也适合国家的需求,这是非常关键的一点。

    陈毓川院士在野外开展工作

    第三,矿床学研究必须考虑环境问题。目前,国家将环境保护工作放在非常重要的位置,因此搞矿床学研究的人必须考虑矿产资源初期勘查、勘查完毕矿山建设、开发完毕治理恢复等三个阶段的环境问题。将矿床研究和矿山环境结合起来,这与社会的发展阶段息息相关,每一个不同的社会发展阶段对于环境保护的要求是不一样的。因此,在新时代,找矿的、采矿的、研究矿的人都要共同考虑环境问题,要做到绿色勘查、绿色开发、绿色恢复。以目前科学技术水平来看,通过努力实现矿业与环保双赢是可以做到的。

    这三大方面是矿床学可以有所创新的方向。第一方面的创新是科学性的,通过探索研究会不断有新的东西出来,指导新的找矿突破;第二方面的经济评价是矿床学科必须积极主张的;第三方面的环境问题符合目前国家生态文明建设的发展方向。

    《中国矿业报》:您对目前我国矿床学人才的培养有哪些建议?

    陈毓川:矿床学的发展,最重要的基础就是人才。矿床学人才培养是一个连续的过程,涉及到多个环节,必须要通盘考虑。

    第一个环节是学校的培养,这是人才培养的起步阶段,必须要与野外实践紧密结合起来,目前有些高校忽略了这一点。青年学生的主要任务就是把基础知识学扎实,包括书本知识和野外实践知识。但是,现在很多大学生、研究生毕业后到了野外一线干不了活儿,这就是课内的实践做得不够造成的。因此,地学类的高校有必要增加学生的野外实习时间,而且要把宏观和微观相结合、书本和实践相结合提升到一定的高度。

    第二个环节是生产单位的培养,无论是科研单位、勘查单位,还是矿山单位,都是矿床人才培养的“第二所大学”。对于刚从学校毕业的学生来说,无论到任何单位,都要结合所在单位的实践开展工作。从单位层面来说,不管是搞基础研究还是找矿勘查,都要结合具体的项目,给新同志设定目标,而且不要随意变化这个目标,要给人才成长创造一个相对稳定的环境。

    第三个环节也是对生产单位提出的要求,组织领导要合理。各个单位要善于在实践中发现人才,要给予这些人才适当的条件,保障其发展成长。对于优秀的、出众的人才,一定要重点培养,除了创造相对稳定的成长环境,还要在待遇上充分考虑,要为他们配备合适的团队,帮助他们寻找稳定的合作者,还要给他们“出难题”,把真正难解决的问题交给他们,给他们创新和探索的机会。

    《中国矿业报》:您认为如何培养地球科学研究的科学精神?

    陈毓川:以我从事矿床学研究工作几十年的经验来说,有三点体会:

    第一,必须要树立目标。目标分为国家、人民、家庭和个人四个层面,都很重要。从事科学研究工作,必须把国家和人民的需求放在第一位,这是我们工作的方向和取得进步的最大动力。人的一生是很曲折的,但不能因为挫折就低沉下去,仍然要坚持自己的目标不放弃。具体到工作上,我们必须要给自己设定长期目标和短期目标。科技工作者必须要明确地知道自己每个阶段需要干什么、应该干什么、正在干什么,这样才有前进的动力。

    第二,必须要探索创新。这是科学精神的核心,尤其是对于地质学来说,未知的东西太多,特别需要探索创新的精神。科研工作的核心是实事求是,一定要到一线去学习调查研究,与地质对象直接接触,进行可靠的论证,注重探索的过程,真理一定是一线地质工作者总结出来的。科学探索是没有止境的,地球系统的复杂性也决定了地学研究的成果是阶段性的,因此一定要充分学习和尊重前人的研究成果,即使是自身取得了成绩也不能沾沾自喜、止步不前,必须要有不断探索创新的精神。

    陈毓川院士在野外探勘

    第三,必须要团队合作。个人的能力是有限的,科学精神的培养必须要依靠集体,如果没有团队成员间的通力合作,创新的难度会增大很多。地球科学是一门复杂的科学,这也决定了要取得创新的成果就必须依靠团队的力量,只有整个团队同心同德、相互关心、取长补短,才能共同前进。

    《中国矿业报》:与先进的矿业国家相比,您认为我国的优势和差距存在于哪些方面?

    陈毓川:很多发达国家从300年前就开始工业化进程,从那时起矿业也受到前所未有的重视。我国的现代矿业基本从新中国成立时才开始起步,在短短几十年时间内发展到现在的水平,是非常不容易的。与国外相比,我们有优势也有劣势。

    目前来看,在局部领域,例如航空重力、某些钻探工具、岩矿测试等方面,我们还存在一定的差距,一些先进的设备仍然依赖从国外引进。在矿业市场建设与管理方面,我国尚有较大的差距,但在找矿勘查领域,可以说我国大部分的技术都较为先进。因为社会主义制度的优越性,国家高度重视和大力支持,并成立了专职的队伍、专职的机构开展地质勘查工作。例如,石油勘查技术,我认为我国是远远超过国外的;再例如,铜矿、铁矿、钨矿以及其它一些优势矿产资源的找矿勘查技术,我们的技术力量也是处于领跑地位的。

    我国的地球科学发展具有自身明显的特色:一方面,在国家的大力支持下,我们可以快速引进国外的先进技术;另一方面,我国的科技工作者又能结合国家的实际情况进行新的创新,而且这种创新越来越多。例如,我国科学家提出来的陆相成油理论、焦家式金矿成矿模型等,都是根据我国的地质环境实际情况提出来的新东西,并且在全国范围内得到了很好的推广应用。再例如,在上世纪六十年代提出的钨矿“五层楼”找矿模式,到现在为止还在指导找矿;上世纪七十年代提出的宁芜地区玢岩铁矿成矿模式,是我国乃至世界首个完整的区域性成矿模式,这些研究成果对于指导找矿是非常有帮助的。

    在区域成矿规律的研究方面,我国也有自己的优势,有很多创新的理念。例如,成矿系列的概念。这个理论强调要将区域内所有矿床作为一个整体来研究,考虑时间、空间、成因等三个因素,研究对象是在同一个时代、同一个地质构造环境、同一个成矿作用三位一体条件下形成的有成因联系的矿床组合。目前来看,这是矿床学研究未来的一个发展方向,这对于研究矿床的发展演化是很有意义的,能够更好地总结成矿规律,反过来又能更好地研究解释地球演化过程中物质变化和成矿物质变化的过程。

    《中国矿业报》:目前,环境保护已是我国矿业界普遍关注的一个重要问题,您认为如何协调好矿业开发和环境保护之间的关系?

    陈毓川:从我国目前的科学技术水平来看,环境保护和矿业开发是完全可以实现双赢的。前面已经讲到,对于环保的要求必须适应我国社会的发展阶段,因此千万不能搞“一刀切”。但从目前的情况来看,过于严苛的环保要求已经对我国矿业的健康发展造成了影响,甚至说已经影响到国家的资源能源安全。例如,据我了解,今年我国黄金产量较去年很可能要下降,因为划定在保护区内的很多金矿已经停产了。

    当前,国际形势动荡不定,我国很多大宗矿产品的对外依存度也越来越高,在这样的背景下我们更应该加强自身的资源储备和自主供应能力,这是保障国家资源能源安全和经济安全的根本。因此,在矿产资源问题上,我认为国家不能减少人才物力的投入,应该将矿产勘查工作放在一个相对重要的位置上,保持一定强度的勘查工作,在鼓励市场资本进入的同时,政府也要主导必要的投入,靠“两条腿走路”。同时,在充分利用好国外矿产资源的情况下,保证国内一定的生产水平和资源储量增加的水平。

    在环保问题上,我们要坚持“绿水青山就是金山银山”的理念,但也要根据我国经济社会发展的实际情况,摒弃那些不切实际的做法。对此,我提几点建议:第一,从实际情况出发,由国家按照统一的标准划定各类保护区,不宜再由各个部门按照各自不同的标准来划定,保护区的范围也不宜太大;第二,要对划定的保护区进行分级,要分出次序、区别对待;第三,在大部分的保护区内要允许进行基础的地质调查和矿产调查,因为地质调查是摸清地质情况的基础工作,而使用现在先进的物探化探方法开展矿产调查,对保护区的环境也几乎是没有影响的;第四,通过调查工作,如果在保护区内发现重要的矿产资源,要允许在一定范围内进行必要的勘查工作,如果勘查确认是国家亟需且具备开采价值的矿产资源,要允许严格按照绿色矿山的标准进行建设和开发,对于非紧缺矿产资源,作为资源储备进行登记备案。

    其实,在环境保护方面,地质工作是大有可为的。例如,地质调查工作可以将全国的地质环境情况摸清楚,这是开展环保工作的基础;水工环地质工作可以对各个地区的水文地质环境有一个全面的了解,调查结果对开展工程地质、地质灾害防治等有重要意义;城市地质工作,对于城市地下空间的合理利用、城市环境的改善等都非常有用。地质工作对于保持好国家的地质环境、自然环境都具有重要的作用,自然资源部、自然资源部中国地质调查局等已经开展了大量的工作。国家也应该把地质工作放在一个重要的位置,因为这对于资源能源、环境保护、基础建设等方面都有着很重要的基础性作用。

    “只要我还能出野外,就一定要到一线”

       

      鲁迅、顾琅编著的《中国矿产志》 

      中国的地质调查之所以在辛亥革命后起程,有几个具体的背景不能忽视。换句话说,中国的地质调查是应“运”而生的,有其逻辑自恰的合理性:一方面,鸦片战争之后,看到西方列强在自己的国土上疯狂地掠夺矿产资源,一部分先知先觉的爱国之士,通过深邃地思考后,认为必须通过开发矿业、强国富民,才能拯救民族于水火,维护矿权、实业救国的呼声日益高涨;另一方面,大量西方人涌进中国进行地质调查、近代地质学传入、地质教育的兴起以及科学与民主思潮的出现等,使得建立中国自己的地质机构、开展地质调查成为必然。

      下面,我们就从这几个方面进行阐述——

      (一)大量外国人在中国进行地质调查 

      鸦片战争后,西方列强用炮舰打开了中国沉封已久的国门,强迫清政府签订一系列不平等条约,从此,中国沦入半殖民地半封建社会的深渊。

      从那时起,在中国尚没有自己的地质调查队伍的情况下,大量外国传教士、商人、旅行家及地质学家蜂拥而来,强行到中国境内进行地质调查。他们搜集资料、测绘图件、采集标本,带回其国内研究,写成著作并正式发表。

      据中国地质调查局发展研究中心副主任施俊法等专家研究,并综合其他学者的有关研究成果,这个时期来中国开展过考察与地质研究的外国地质学家及其出版的著作主要有——

      19世纪中叶,英国人斯特拉克里曾到西藏喜马拉雅山地区进行地质考察,1848年,发表《论西藏地质》一文,1851年又发表《论喜马拉雅山山脉和西藏地质》一文。

      1861年,英国人金斯米尔来华,在我国东部、南部从事地质考察,做过大运河北段的测量工作,调查研究过我国黄土。著有《中国东南省份的边区煤田》、《中国地质重点在扬子江下游各省》等文章。回国后还在伦敦地质学会作过《中国之地质》的专题演讲。

      1863年,美国地质学家拉斐尔·庞培里应邀来华工作了两年多,走遍了华东、华中、华北很多地区。回国后, 1867年出版了《1862-1865年期间在中国、蒙古和日本的地质研究》,全书共10章,其中9章内容都是关于中国的。他是以近代地质科学方法对中国广大地域进行系统全面研究的第一位学者。他详列了“中国有用矿产产地目录”,共列出矿产地276处,其中铁矿112处,有色金属116处,非金属杂类矿48处,可以认为,他也是编撰《中国矿产志》的先驱。

      1865年,法国工程师罗歇到我国云南省考察,于1879~1880年出版了《中国云南省》(两卷)。其中第二卷论及该省各类矿产分布,并记述了铁、铜、锡、银矿等之冶炼方法。

      1868年,德国地质学家李希霍芬获得美国加州银行和上海西商会提供的资助,藉此机会他在4年间对中国作了7次旅行考察,考察时间累计约20个月,行程数万公里,走遍了大半个中国。1872年未回国后,出版了最少300万字以上的五卷大部头的巨著—《中国:亲身旅行及据此所作研究的成果》,另有地理和地质图册两集,堪称“中国近代地质科学启蒙时期之经典”。传入我国后,成为我国地质学家工作的重要参考书。

      1892~1894年,俄罗斯地质学家奥勃鲁乔夫参加波塔宁领导的蒙古和中国考察队,穿越了整个中国“三北”(东北、华北和西北),1894年发表了《祁连山山脉概要》一书。在1905~1906年及1909年,奥勃鲁乔夫又两次进入中国西北地区,提出了黄土成因的“风成学说”。他还论证准噶尔地区有石油、沥青、煤及金矿富集,并提出通过准噶尔修建从莫斯科到北京的铁路线。

      1895年,法国矿业工程师杜克洛参加里昂商会组织的“中国经济考查团”,由越南进入我国云南省昆明,对沿途矿产资源,尤其是东川铜矿做了考察。

      1897年,英国地质学家毕克姆、法国地质学家勒库黎到我国广西进行地质矿产调查,并测有地质图,他们的工作开创了广西矿产地质调查的先例。

      1905年,清政府聘任日本地质学家阿部正治郎到陕西延长县考察,经试凿发现石油,1907年设延长石油厂,聘日本人佐藤弥市郎为技师,同年凿成我国大陆第一口油井——延长一号井,开创了我国大陆石油生产史。

      1909年,英国地质学家戴维斯考察山西太原西山煤系,于1922年发表了有关该区石炭二叠纪煤系划分对比的文章。

      这个时期来中国且后来与中国的地质调查发生关联的,还有一位取了一个地道中文名字的瑞典年轻地质学家“新常富”。他刚从大学毕业就来到中国山西太原定居,参加了山西大学的筹建,后长期担任该校地质系教授,还帮助该校建立了博物馆。他还向北洋政府建议聘请瑞典地质学家来华工作。北洋政府农商部矿政司采纳了他的建议,在1914年以高薪聘请了两位著名的瑞典地质学家安特生和丁格兰任顾问。他们来中国后和新常富一起着重调查了北京附近及华北的矿产资源,并对宣化龙烟地区发现的铁矿进行了深入研究。安特生还参加了北京农商部地质研究所的教学工作,多次带领该所学员去北京西山和华北地区进行野外实习及考察,搜集了华北地区的资料。

      ……

      应该说,这些外国“客卿”早期在中国从事地质研究显然是“越俎代庖”,但他们毕竟是在中国土地上进行地质学研究,获得的成果载入了世界科学的典籍,对世界地质科学事业的发展做出了贡献,也为以后中国人自己从事地质调查和研究工作积累了资料,创造了必要的条件,因此应当实事求是的评价。

      事实上,中国地质学的先驱们对他们给予了“极端公正、恰如其分的评价”。比如,1933年即德国人李希霍芬诞辰百周年时翁文灏曾在《中国地质学会志》(英文刊)上发文,肯定了这位德国地质学家为中国地质学所做的贡献:“中国地质学的巩固基础,实在是由德国人李希霍芬最早奠定的……李氏之前,关于中国地质学所知极少……”

      但也要看到,因为他们掌握了情况,使中国的地质特别是矿产分布情况也暴露在世界的目光之下。比如,李希霍芬《中国》一书中所称“中国矿产资源异常丰富,尤其是煤的蕴藏量为世界之冠,山西一省之煤可供金球使用千年有余”等,一时在海外引起震动,引起了西方列强对我国矿产宝藏的垂涎觊觎。

      (二)日本等西方列强疯狂掠夺我国的矿产资源 

      鸦片战争后,西方列强开始对中国的矿产资源进行勘探与开发,并肆无忌惮地掠夺中国的矿产资源。

      日本觊觎中国的矿产资源由来已久。

      1895年,清朝北洋海军在中日甲午海战中失败,清政府被迫签订《马关条约》,条约明文规定允许日本在我国通商口岸任意从事工业制造,实际上更扩大到矿产开发,这被其他西方列强援用。

      1904年,日本和俄国在我国东北地区开战,俄国战败后,两国在美国朴茨茅斯签订了和约:东北大部分地域由原来俄国的势力范围变成了日本的势力范围。日本获取特权最多的是辽宁省,因其处于整个满洲之南,所以称为“南满”。

      1907年,由日本建立的“南满洲铁道株式会社”(简称“满铁”)开始营业。这实际上是日本帝国主义经营我国东北的“国策会社”。营业之初,就在矿业部下设地质课(科)和煤田地质调查事务所,1909年地质课改为地质研究所,下设庶务科、地质科、矿产地质科、物理探矿科和研究科,共5个科,专门在东北进行地质矿产调查与研究。

      根据资料统计,从甲午战争后到“九一八事变”36年中,为了掠夺中国东北的矿产,日本人在东北开展了大规模的地质工作,并撰写了大量的地质工作报告。如果按省份分类,辽宁省的达215份,吉林省的46份,黑龙江省的5份,分别占在中国开展地质工作的15个省份中的第一、二、九位。另外还有涉及东北两个省以上的达8份。

      日本人在华开展地质工作较多的另一个地区是台湾省。1895年,清政府被迫与日本签订《马关条约》,将台湾割让予日本。

      根据资料,从甲午战争后到“九一八事变”36年中,日本人撰写的有关台湾省的地质工作报告达10份之多,居15个省份中的第5位(仅次于辽宁、吉林、山东、河北,而台湾的面积仅是以上4省的1/6到1/4)。

      日本侵略者除了进行地质矿产调查外,还以武力直接占领现成的矿区,掠夺开采矿产资源,最典型的便是抢劫辽宁的抚顺煤矿和鞍山铁矿。

      1904年,日本帝国主义以战胜国的身份取得原沙俄在东北的特权。他们凭借武力,在一个月内将抚顺煤矿全部侵占,把华兴利公司开采存储的4000多吨炭运回日本国内。

      1905年5月1日,日本侵略者在抚顺成立隶属于日军大本营的“采炭社”,对该煤矿进行掠夺式开采。1907年,该社交“满铁”经营,他们用武力强占土地,扩大开采区域,掠夺煤炭资源。当年抚顺煤炭产量为23.3万吨。后来年年直线上升,1910年产量达到131.1万吨,3年之内几乎增大了6倍。

      1909年8月,“满铁”在鞍山地区调查温泉时,发现了铁矿。后来又发现了鞍山西南的营口大石桥(今营口县)菱镁矿,还有粘土矿等资源,经过以后10年的建设,成立了鞍山制铁所,于1919年正式投入生产。

      谈到列强掠夺中国矿产的卑劣行径,鲁迅和顾琅编著的《中国矿产志》在“导言”中专门用了一章的篇幅进行揭露,并且大声疾呼:“我国民当留意焉。”他提醒:“列强将来工业之盛衰,几一系于占领支那之得失。遂攘臂而起,惧为人先。”于是便“划分势力范围”“瓜分中国”,“于是今日山西某炭田夺于英,明日山东各炭田夺于德,而诸国犹群相要曰:采掘权!采掘权!”于是“行将见斧凿丁丁然,震惊吾民族,窟洞渊渊然,蜂房吾土地。”“及尔时,中国有矿业,中国无矿产矣!”

       

      华蘅芳与玛高温翻译的《地学浅释》内文 

      (三)开办现代矿业必须掌握地质学和采矿知识 

      面对西方列强对中国矿产的肆意掠夺,一些爱国之士及清政府内部的洋务派官僚深感问题严重,提出了“师夷之长技以制夷”的主张,疾呼“开矿致富”。比如,康有为当时提出:“美人以开金银之矿,为图强要务之一;英人以煤铁之矿,雄视五洲;其余各国,开矿均富10倍。而藏富于地,中国为最……我若不开,他人入室。”洋务派也认为“东西洋无不开矿之国”,“且以此致富强”。于是,开办新式矿业成为洋务派强国求富的主要活动之一。

      要开矿,首先要找矿,这就需要相应的地质学与采矿知识。但众所周知,由于长期的封建统治特别是清王朝后期的昏庸无能,闭关自守,中国在近代科学技术方面被西方国家远远甩在了后面。在西方国家,至19世纪中叶,便建立并完善了近代地质学的理论和方法体系,完成了学科体制化建设,比中国至少早一个世纪。这样,为了解决开办新式矿业对地质学采矿学的急需,洋务派及一些有识的爱国人士开始举办翻译机构,翻译、引进与著述相关的地质学理论。同时,开始向西方国家选派留洋学生。

      1843年,英国人麦都思创办了“墨海书馆”,随后,江南制造总局译书馆、广言文馆、京师同文馆等陆续兴办;随之,涌现了一批著名的翻译学者与译著,地质科学逐渐引入国内。如英国传教士兼地质学家慕维廉在上海写成地质地理科学普及读物《地理全志》,其中有几卷就是地质学的内容。这是最早一部用中文写作的近代地质学文献。据李鄂荣先生等考证,我国近代科学意义上的“地质”一词,最早就出现在慕维廉的《地理全志》里。

      19世纪80年代初,华蘅芳与玛高温合译了《金石识别》(现译为《系统矿物学》)与《地学浅释》(现译为《地质学纲要》)两本书,开创了中国翻译出版近代矿物学和地质学书籍的先河。后来,他们又合译了《金石表》(就是后来的《矿物学名辞典》),这套书对中国地质学、矿物学的发展影响极大。随后,潘松与英国人傅兰雅合译了《求矿指南》,王汝聃翻译了《相地探金石法》,舒高第与沈陶章合译了《矿学考质》。这几本译著,基本上属于今天的“矿床学”。

      同时,中国人自己也开始著书立说。中国人编著的地质文献最早见于1903年鲁迅写的《中国地质略论》,发表在日本东京出版的中文刊物质《浙江潮》第8期上;1906年,鲁迅和顾琅又合纂了《中国矿产志》,由上海普及书店印行。

      1910年,在直隶省矿政调查局担任知矿师的邝荣光在中国地学会主办的《地学杂志》上,发表了我国首幅彩色区域地质图和矿产图——1∶250万《直隶地质图》和《直隶矿产图》,还有我国的第一张古生物图版——《直隶石层古迹》。

      “庚子”之役以后,“洋务运动”代表人物之一曾国藩推出一项有意义的举措,就是在1870年设立“幼童赴美留学预备班”。1872年正式派遣30名10岁左右的儿童去美国留学。以后又连续3年每年都派去30名留美学生。这里面学地质矿业的有邝荣光、吴仰曾、邝炳光等。1877年,清政府又派林庆升、池贞铨、张金生、罗臻禄、林日章5人赴法巴黎矿务学堂学习矿务。1886年,李鸿章又派留美归国的吴仰曾至英国伦敦皇家矿冶学校留学,于1890年完成学业。

      据有关资料,从1872年至1876年,清政府共派出留学生120人,大部分学理工;1889年又派出64人;1900至1906年派出留学生人数达到高峰,有万余人。他们不仅学到了地质学知识,而且了解了当时地质科学的最新成就,摸清了关于当代地质科学前沿的知识。他们后来都成了中国地质事业的创始人和奠基人,成为中国地质学的先驱和中坚。留学生除了上述诸位外,学习地质、矿业的还包括——

      王宠佑(1879—1958),广东东莞人, 1901年赴美国留学,1904年获哥伦比亚大学地质矿物学硕士学位。后又留学英、法、德国,1908年回国。

      章鸿钊(1877—1951),浙江湖州人,1899年22岁时考中秀才,1905年留学日本,1911年毕业于东京帝国大学理学部地质学系,获学士学位。

      丁文江(1887—1936),江苏泰兴人,1902年留学日本,1904年又留学英国,1911年毕业于苏格兰格拉斯哥大学,获地质学动物学双学士学位后回国。

      1911年,章、丁二人参加了清政府留学生文官考试,获“格致科进士”,以后他们都成为中国地质科学事业最早的创始人和奠基人。

      翁文灏(1889—1971),浙江鄞县人,1908年留学比利时鲁凡大学地质系,1912年毕业,其毕业论文《勒辛的石英玢岩》水平极高,荣获“特优”成绩而被破格授予博士学位。这样,他就成为中国地质学界第一位博士,也是最年轻的博士(23岁)。他1913年回国,参加了北洋政府的留学生文官考试,名列第一,任农商部佥事。后来,他就与章鸿钊、丁文江共同开创了中国的地质科学事业。

      李四光(1889—1971),湖北黄冈人,1904年到日本留学。1910年毕业于大阪高等工业学校舶用机械科,同年回国。1911年9月去北京参加留学生文官考试,成绩为最优等,获“工科进士”。1913年再度出国留学,去英国伯明翰大学,初学矿业,后改学地质,1918年获硕士学位。1920年回国,任北京大学地质系教授。

      ……

      尽管洋务派的一系列改良运动皆不果而终,但由维护矿权、开发矿业运动引发的翻译与留学热潮,却为地质学的本土化和中国近代地质学的产生做出了贡献。

      (四)地质学的引进为近代科学思潮在中国的兴起扫清了道路 

      杜智涛先生在他的《西学东渐与中国近代地质学的产生与发展》一文中写到,地质学所体现的辩证唯物主义精神,冲击了中国传统封建思想,它一传入中国,就与科学、民主、爱国的品质相互融合,彼此依存,为近代科学思潮的兴起扫清了道路,反过来,又推动了地质调查工作在中国的产生,为中国地质科学的发展奠定了基础。

      敬天法祖是中国封建伦理纲常思想的重要组成部分。“富贵在天”、“天不变,道亦不变”……这种观念成为中国近代变革和民族进步的巨大阻力。而地质学作为一种科学,它客观地揭示天、地、生的变化,向人们阐明了自然界的运动规律,“月日蚀地震,雷鸣星变,皆天地自然之功用,其中有一定之法,初无所谓妖异也。”这种自然科学中的唯物主义,使人们开始怀疑过去一成不变的旧礼教,尝试用一种新的唯物的自然观去审视世界,使人们久被压抑和禁锢的思想得到了启蒙。

      甲午战争以后,社会的全面变革提到了议事日程,而地质学说成为人们倡言变法的有力根据。维新运动的领袖康有为在广州长兴里创办万木草堂,向学生讲授地球及其远古动植物的演化,指出自然界的变化和人类社会的发展有一定的规律。他在给学生所列的西学必读书目中,《地学浅释》成为重要的篇目之一。同时,他在一系列给皇帝的上书中,也多次引用地质学知识,以论证变法维新的合理性和必要性。梁启超用地质学知识来说明中国进行改革的重要性和紧迫性。1896年8月9日,他发表《变法通议》,其中开宗明义的第一章就引用了地质学的知识:“大地肇起,流质炎炎,热熔冰迁,累变而成地球……藉日不变,则天地人类并时而息矣。”谭嗣同、唐才常等维新派名士的思想也深受近代地质学的影响。

      20世纪初赴日、法留洋的学生中,不少地质学子如章鸿钊、丁文江、翁文灏、李四光等不仅接受了孙中山的民主主义思想,也接受了辩证唯物主义思想,他们将地质学的精神与社会革命相结合,高举科学与民主大旗,成为以地质学精神为支撑的科学与民主运动的主力军。随着新文化运动的开展,科学与民主成为革命主题,地质学中蕴涵的科学精神成为这场思想革命的有力武器。

      (五)新式学堂的兴起,开启了中国地质教育的先河 

      19世纪后半期兴起的洋务运动,推进了当时新式学堂的兴起。中国的地质教育最早可以追溯到洋务运动中开办的路矿学堂矿冶系,其后的1903年,北洋大学也设立了矿冶系。1909年在京师大学堂设地质门,维持了两年多,学生有4人。

      我们不妨详细了解一下:

      19世纪后半叶,中国出现了首批官办新式学校,主要在传统的文、史、哲等经典课程之外,增加了外语和西方的现代科学技术,其中也包括地质矿业在内。

      1862年,中国最早的官办新式学堂——京师同文馆诞生,学制为8年。从第5学年起,加设科学馆。从第6学年起增设了地质矿务、航海测算、机器制造、经国策、万国公法等科目。高年级才修金石学(矿物学)课,由德国教师斯图曼博士讲授,在矿物学教学内容中也渗透了化石知识。

      1863年,在上海设立了广方言馆。1867年以后,该馆毕业生择优赴京师同文馆科学馆再求深造。

      1867年,闽浙总督左宗棠奏准在福州马尾设立福建船政学堂,这是中国第一所海军学堂。该校也讲授地质学课程。

      1889年,两广总督张之洞奏准在广东水师学堂内增设矿务学堂,聘请英国人为教习,最初招收了30名学生。

      1892年,湖北铁路矿务局设立了附属矿务学堂,这是中国最早的初等矿业专门学校。

      1895年,盛宣怀在天津开办了中西学堂,其中的头等学堂为大学本科,里面设有矿物科,培养地质、采矿人才。

      当年10月2日,清光绪皇帝御批将中西学堂改为北洋大学堂,其中的矿务学门开始招收采矿冶金科新生。

      1896年,两江总督张之洞奏准在南京江南陆师学堂附设矿务铁路学堂(矿路学堂),浙江绍兴青年鲁迅曾到该校求学。

      1898年,康有为、梁启超辅佐清光绪皇帝领导“戊戍维新运动”,其中一项措施就是在原京师同文馆的基础上创办“京师大学堂”。该校分为天学、地学、道学、政务、文学、武学、农学、工学、商学和医学10个科,地学科中附设有矿学。

      1909年,京师大学堂的“格致科”内设立“地质学门”,有王烈、裘杰、邬友能、陈祥翰、路晋继5名学生(都是由预科德文班毕业升入的)。这一年被称为“中国高等地质教育事业的开局之年”,无疑具有里程碑式的意义。

      地质教育的兴起,促进了一批地学教科书的编纂出版。如美国公理会女教士、北京贝满女子学校校长柳拉·迈诺尔编著出版的《普通地质学》(1903年),这应是中国最早的地质学教科书。此后,杜亚泉翻译出版了中学教科书《植物学矿物学》和《最新矿物学》(1904年),钟观浩翻译出版了《新式矿物学》(1906年),杜亚泉编译出版了《最新中学教科书·矿物学》(1906年)。1909年,张相文根据日本横山又次郎的《地质学》,并参考其他书籍编译出版了《最新地质学教科书》(共4册),此书是中国人自己编写的第一部地质学教科书。

      谈到中国地质调查工作的发端,我们不能忘记,1840年鸦片战争以后,中国是怎样一步步沦为半殖民地半封建社会的辛酸过程;我们更不能忘记,中国地质工作的先驱们、开创者们,是如何在国破山河碎的极端困难的情况下,筚路褴褛、卧薪尝胆,从无到有,建立起中国人自己的地质调查机构,并且学会独立地开展地质调查工作的。

      (笔者在撰写此文过程中,参阅了众多专家学者撰写的文献、资料,由于出处甚多,恕难一一注明,在此一并表示谢忱。)

    中国地质调查在辛亥革命后起程的几个背景

    SYZX系列绳索取芯液动锤

    3500米全液压地质岩芯钻机在山东招远金矿进行勘探

     

    今年是中国地质调查局勘探技术研究所成立60周年。

    60年,一甲子,岁月峥嵘,成就辉煌。

    作为我国第一家探矿工程专业科学研究机构,中国地质调查局勘探技术研究所以地质钻探装备与工艺技术的研发和推广应用为核心工作,通过引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新等,60年来交了一份闪亮的成绩单——累计完成重要科研成果500多项,150余项获国家、省部级以上奖励。其中,国家科学技术进步一等奖1项、二等奖2项,国家创造发明奖和新产品奖6项,省部级科技成果一等奖10项、二等奖34项;拥有国家专利93项,中国专利优秀奖4项。如今,勘探所已成为我国地质装备与技术研发的领航者。

    我国成立首个探矿工程科研机构,开启国产钻探装备自主研发新征程

    新中国成立之初,国家确定了地质工作“大发展,大转变”的战略方针。探矿工程作为地质工作的重要手段,其技术基础却很薄弱。在上世纪50年代初期,当时国外的岩芯钻探已普遍推行金刚石钻探技术,而国内仍是“硬质合金、铁砂加钢粒”钻进,钻探设备主要是从前苏联和瑞典进口的低转速手把式和油压钻机。1956年,我国第一个五年计划进入实施的第四个年头,工农业大发展,急需各种矿产资源、能源、水资源。集中力量发展探矿工程技术的呼声也越来越高。

    1957年1月,原地质部组建的我国第一个从事探矿工程专业研究的科研机构——地质部勘探技术研究所(以下简称“勘探所”)成立了。我国地质勘探装备自主研发的新征程由此开启。

    建所初期,为发展适合我国国情的勘探设备,勘探所在国内最先开始了探矿工程小型设备和机具的研制工作,随后,岩芯钻机、物探钻机、坑道钻机、工程地质钻机、反循环水井钻机等,及其配套泥浆泵、钻塔等的研制工作全面铺开。在建所后的10年间,勘探所开展了多项探矿工程领域的开创性工作。比如:率先成功研制了我国第一套地质岩芯钻机;用液动锤首次进行全孔反循环取芯试验,并获成功;在国内最早开展了天然金刚石表镶和孕镶钻头的研制工作,并利用冷压浸渍法制造成功……通过10年努力,我国的地质勘探装备开始自给,探矿技术水平空前提高,使得白云鄂博、大冶铁矿,白银厂多金属矿,淮北、平顶山煤矿等大型矿产基地和多个水利资源勘探进程大大加快。

    与钢粒钻进相比,金钢石钻进具有效率高、质量好、消耗低和操作轻便等优点。1960年,勘探所开始了天然金刚石钻头制造工艺研究,次年便试制成功我国第一批天然金刚石钻头和扩孔器。由于我国天然金刚石产量少,价格昂贵,生产难度大,为天然金刚石钻头广泛使用增加了难度。1969年,勘探所开始了人造金刚石钻头的研究,并于1974年首次进行了小口径人造孕镶金刚石钻进技术配套试验。随后,勘探所与河南省地质局合作,在河南地质九队午阳铁矿区第一次打出人造孕镶金刚石钻头的高水平。1975年,小口径钻探技术又进行了第二轮配套试验。到70年代末,我国仅用20年左右的时间走完了国外金刚石钻探技术发展所经历的100多年的历程。

    此外,在工程地质钻探和水文水井钻探领域的设备研究也屡战告捷,坑探掘进技术和试验室选矿设备研究提交了多项有价值的科研成果。岩芯钻探从手把式低速钻机、大口径硬质合金和钢粒钻进,向液压式高速钻机、小口径金刚石钻进发展;工程地质和水文水井钻探设备,实现了多样化,钻进工艺日趋完善;坑探工程开始从手工作业向半机械化、机械化迈进。我国地质钻探和坑探工作从此朝着赶超世界先进水平的方向迈上了一个新台阶。

    钻探服务领域扩大,钻探技术向多领域、多工艺和科学化发展

    随着改革开放的逐步深入和国民经济的高速发展,我国钻探技术开始向多领域、多工艺和科学化发展。

    20世纪70年代前的钻探技术,主要用于地质找矿和地下资源开采,而进入80年代,则应用到工农业建设和国防建设的各个方面。比如:山东青岛海上柔杆电钻炸礁工程,西藏羊八井地热开采,广东珠江口番禹大桥基桩施工,北京、廊坊等地的定向穿越马路、建筑物的非开挖铺管工程施工,以及北京十三陵蓄能电站锚固工程施工等。

    根据市场急需,勘探所以《螺杆钻受控定向钻探技术》成果为依托,1991年开始了采卤对接井钻井技术研究,与湖南省地矿局、湘衡盐矿一起完成了两对对接井施工,到1995年末,共完成5对对接井,成功率达到100%。两井高精度直接对接成功,使我国水溶采矿技术进入了世界前列。盐业系统的老专家说:“这项技术开发成功,解决了我们几十年想解决而未解决的问题。”该技术的成功,不仅为盐业提供了一条低投入、高产出的途径,也为勘探所科研成果的转化提供了重要经验。

    80年代初,为了满足各种高层建筑、高速公路、桥梁等基桩工程施工的需要,勘探所率先在国内研制大口径工程施工装备与技术配套,研制了GJD工程钻机、CG型全套管施工设备、大口径无循环施工机具与技术,以及大口径桩检测仪,目前已经形成了系列成套设备、器具及配套工艺,其中大口径无循环钻探技术在青藏铁路建设施工中发挥了重要作用。

    1993年,勘探所针对广泛用于市政、电讯、电力、煤气、自来水、热力等管线施工工程的“定向钻进非开挖铺设地下管线技术”进行立项研究。1994年,第一条非开挖铺设的管道顺利完成。到1997年,勘探所自行研制成两种型号的非开挖钻具和器具,并用此设备完成了70多条管线铺设工程,包括穿越公路、铁路、首都机场飞机跑道和建筑物等,至目前已形成高效环保的GBS系列(5T-320T)钻机及配套施工技术体系。

    冲击回转钻探技术在硬岩钻进中具有较高钻进效率。勘探所是我国首个开展液动冲击回转钻探技术研究的单位,至今仍在坚持这项研究。勘探所最初研制成功的5个系列的液动潜孔锤,品种达20多个,几乎涵盖了全部钻孔口径。后续又开发出了更大口径的、嵌岩桩钻进用的ZC-800型液动潜孔锤。勘探所的这一成果在国外引起了广泛关注,吸引了日本、德国、英国、俄罗斯、澳大利亚、古巴、泰国、越南等国家的专家前来考察。德国、澳大利亚、加拿大等在钻探技术方面比较先进的公司先后从勘探所购置了液动锤。该成果在英国权威杂志的《地质钻探》1995年第5期一经发表,有10个国家的13家公司来电来信索取资料和要求报价购置。

    随着钻探技术服务领域的扩大,钻探工程面临的地质条件越复杂,施工难度也越大。如何提高钻探效率、保证质量、降低成本?勘探所根据生产需要及施工条件,将新技术、新方法进行配套,先后研发了小口径金刚石岩芯钻探、井底动力钻探、空气钻探、水力反循环钻探、大口径基桩孔施工等工艺。勘探所实施的原地质部“八五”攻关项目《中心取样地质钻探新技术》《液压顶驱式车装钻机》及《CD-3型岩芯钻机》,结束了我国钻探方法单一的局面,使我国钻探技术的整体水平有了较大幅度的提升。与此同时,勘探所还与各有关探矿机械厂共同合作,使常用钻探设备基本上实现了标准化、系列化和国产化。

    钻探技术迎来发展新机遇,科学钻探体系进一步丰富

    1999年,新一轮国土资源大调查开始实施。地质、矿产及资源勘查钻探技术的应用迎来新的发展机遇和更广阔的发展舞台。

    在地质大调查项目、科技部“863”项目和危机矿山专项项目的支持下,勘探所完成了2000米全液压岩芯钻机及配套设备的研究,并在山东乳山金青顶金矿区完成了终孔深度达2212.80米(Φ76毫米 N级口径)示范孔的工程施工,创造了国内H级绳索取芯钻进深度及岩芯钻探套管应用深度的两项最深纪录。用自主研发的XJY-850无缝合金钢管材制作的Φ73毫米、Φ89毫米绳索取芯钻杆,在示范孔施工期间未发生孔内钻杆事故,标志着我国2000米地质岩芯钻探技术体系已基本形成,同时也结束了我国2000米以深钻孔绳索取芯钻杆依靠进口的局面。

    全液压动力头钻机具有取芯钻进效率高和安全性高的特点,尤其在斜孔施工方面极其方便,可提高钻探质量。勘探所开发的YDX系列全液压岩芯钻机的所有功能均为液压驱动,操控精准便捷,与传统的立轴式钻机相比,取芯作业的效率及安全性大大增加,钻机采用模块化设计、先进的高转速动力头设计、负荷敏感控制液压系统等部件设计,提高了钻探工作效率,减轻了工人的体力劳动,提高了钻机工作可靠性。勘探所先后完成了300米、600米、1000米、1500米和2000米系列钻机的设计开发,并出口到澳大利亚、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、蒙古等国。

    在地调项目的支持下,勘探所研发的高精度定向对接中靶系统——“慧磁”系统,实现了地下导航高精度定向技术的重大突破,也使得我国成为继美国之后第二个拥有此项技术的国家。从2003年开始,勘探所与中国机械进出口总公司合作,实施了土耳其BEYPAZARI天然碱采集卤项目钻井工程,到2010年12月共完成了56口井的定向钻井,获得了土耳其业主公司的高度评价。通过土耳其天然碱工程的实施,勘探所实现了从两井对接连通到多井对接连通的技术跨越。

    2001年4月18日,受国内外地学专家高度关注的中国大陆科学钻探工程在江苏省东海县破土动工。该井井深达5158米,孔径256毫米。针对科钻工程中硬岩深井连续取芯钻进技术难题,勘探所完成了液动潜孔锤理论及工作原理的创新,攻克了液动潜孔锤零件设计、选材及加工方面的多项工程技术难题,配套开展了全面冲击回转钻进、绳索取芯钻进、液动潜孔锤跟管钻进、螺杆马达液动潜孔锤提钻取芯钻进及螺杆马达+液动潜孔锤+绳索取芯三合一钻进等配套工艺的研究,至2008年底基本完成了YZX系列液动潜孔锤及其配套工艺技术的研究与开发。科钻一井的统计数据表明,采用液动锤钻进施工,钻进效率提高54%,延长回次进尺178%,大幅度减少了施工周期、降低了施工成本,为科钻一井的顺利完成发挥了重要作用,并创造了单孔应用进尺和使用深度两项世界纪录,使我国的液动锤技术达到了国际领先水平。目前,YZX系列钻具已经成为国内外市场上实现规模化应用程度最高的产品,不断刷新的液动冲击回转钻进技术应用孔深和累计使用进尺等世界纪录,使我国在该领域的研究应用水平站在了世界之巅。

    2007年10月22日,勘探所承担的松辽盆地“松科一井”主井(北井)钻探工程顺利完钻。这口深达1810米的科学探井,以取芯钻进1630米、岩芯直径92毫米、岩芯采取率94.59%的技术成果,为中国乃至世界的环境地质科学研究提供了丰富详实的必要信息。该井在实施过程中,综合运用水源钻探设备、岩芯钻探技术与石油钻井技术,为在复杂沉积地层环境中进行低成本钻探探索了一条成功之路。2014年,勘探所又牵头组织实施了“松科二井”科学钻探工程,目前进展顺利。

    2008年至今,勘探所又以骨干成员单位参与了汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)。期间,勘探所研制的深孔复杂地层取芯钻具和长半合管取芯技术,在提高高应力极破碎复杂地层的岩芯采取率、岩芯质量和复杂地层深部综合钻探效率等方面发挥了重要作用。其中,9米超长半合管的应用创世界纪录。

    大力推进科技创新,多项钻探技术领跑世界

    随着找矿突破战略行动、生态文明建设、国土资源“三深一土”科技战略的推进,中国地质调查工作更加聚焦国家重大需求和国土资源中心工作,更加关注重大资源环境问题和地球系统科学问题。勘探所按照中国地质调查局党组确立的建设世界一流新型地调局的目标,充分发挥科技创新的引领支撑作用,强力推进科技进步、人才成长和团队建设,自主研发了一批高精尖钻探技术设备,使我国在多个钻探领域领跑世界。

    勘探所承担的《2000米以内全液压地质岩芯钻探装备及关键器具》项目,针对我国地质岩芯钻探技术与装备落后的状况,对全液压岩芯钻机及地质岩芯钻探关键器具进行了全面技术攻关,先后研制了系列全液压岩芯钻机、高强度钻探管材和绳索取芯钻杆、高效液动锤、新型事故处理工具等关键技术装备,突破了严重制约我国地质勘探工作发展的技术瓶颈,从而建立起我国2000米以内地质岩芯钻探技术体系,也使得我国由全液压岩芯钻机、高性能绳索钻杆进口国一跃成为出口国。2015年,该项成果获得了国家科学技术进步二等奖。

    勘探所还自主研发了用于深部矿产资源勘查的3500米全液压岩芯钻探装备。该装备具有较高的机械化、自动化水平,配套高精度仪表及钻参系统,满足金刚石绳索取芯、冲击回转、定向钻进等深孔地质钻探工艺要求,既可用于深孔岩芯钻进,也可用于我国浅部石油勘探,以及新兴能源如煤层气、页岩气、干热岩等的勘探,既可以打丛式井,又可以钻进定向孔。目前,该钻机正在深部地质找矿和油气资源调查中发挥作用。此外,勘探所还研发了大型车载深井钻机、全回转套管钻机、反循环取样钻探装备、地质勘查深孔用高强度铝合金钻杆、轻便岩芯钻机、涡轮取芯钻进系统、大口径长钻程同径取芯技术等,填补了国内多项钻探领域的技术空白。

    钻探过程中,孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故时有发生。针对此种情况,勘探所开展了76毫米和96毫米规格的小口径地质钻探波纹管护壁技术研究,攻克了小口径膨胀波纹管成形技术、膨胀波纹管悬挂锚固技术和多根膨胀管对接技术等三大关键技术难题,填补了该技术领域的世界空白。该技术能有效解决深部地质钻探施工中的孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故,其处理效果相比传统泥浆调配、水泥造壁等更加可靠安全,同时简化了钻孔结构、优化套管级数,大大降低了钻探成本,被誉为21世纪国际钻探工程领域的核心技术之一、小口径钻孔的“血管支架”。该技术在广西、山东、甘肃、福州等地进行了现场应用,完成了地质岩芯钻探超深孔护壁、长距离连续护壁、页岩气孔护壁、大斜度钻孔等不同类型的护壁任务,单次护壁长达21米,护壁深度达到2000余米。

    自从2003年开始勘探所用自有技术在土耳其从事对接井工程,取得了土方业主的高度认可。鉴于勘探所与土耳其业主在工作中建立了良好的合作关系,2014年勘探所作为独立承包商签订了贝帕扎里天然碱矿钻井工程四、五期合同,共计145口井。2015年9月10日,由勘探所承担的土耳其卡赞天然碱地下工程开钻,标志着世界上最大规模的对接井水溶采集卤工程正式拉开序幕,该项目计划在2015年~2018年施工74个采卤水平井组,单井总数达222口。勘探所运用“慧磁”技术创造性地设计并实现了多井组的连通,真正使得地下“穿针引线”技术成为了现实;在施工中大胆创新,克服了地层结构复杂、地磁场异常、地层破碎严重等困难,积累了处理复杂问题的丰富经验。

    60年风雨路,勘探所人用聪明才智和心血汗水铸就了一座座功绩累累的丰碑。在前期研究成果的基础上,近些年来,勘探所取得了4项国际领先技术成果:高精度对接连通井技术、液动冲击回转钻探技术、大口径长筒取芯钻探技术与小口径膨胀波纹管护壁技术;1项国际先进钻探技术体系:2000米以内地质岩芯钻探技术体系;2项国内领先技术:3500米全液压地质岩芯钻机与车载全液压深井钻机;实施了4项科学钻探工程:牵头实施“松科二井”工程、承担“松科一井”主孔工程施工作业、为中国大陆科钻一井工程提供核心钻探技术、为汶川地震科学钻探工程提供极破碎地层取芯技术。

    步入新时代,继续为钻探技术装备研发贡献中国力量

    党的十九大召开,中国特色社会主义步入新时代。新时代,世界抱以新期待。

    步入新时代,勘探所将继续为钻探技术装备研发贡献中国力量:一是制定1.3万米科学超深井钻探技术方案。围绕国家实施科学超深井的需求,对实施我国超万米科学钻探工程的相关技术与装备研究开发提出了系统建议,形成一套满足1.3万米科学超深井的钻探技术方案,为我国入地计划的实施打下了基础,为超深井关键技术研究指明了方向。二是进行海域天然气水合物开采技术探索。针对海域天然气水合物开采面临的粉砂质地层低渗、松散无胶结等问题,综合应用水平井施工技术、多介质反循环钻探技术、定向对接连通井技术等,探索超大直径井眼扩径砂砾充填完井、水平井砂砾充填完井及对接井完井等技术,以实现增大产层接触面积、控制涌砂、抑制粉砂运移、举升排沙等目标,力争解决我国及世界海域天然气水合物开采的关键技术难题。三是拓展“慧磁”系统在地下热能开发的应用;“慧磁”系统为定向井提供关键技术保障,确保井组的平行,解决地热勘查开发关键技术难题,为最后热储层的压裂提供有利条件。四是拓展“慧磁”系统在矿山救援井的应用。勘探所创新提出了一套利用“慧磁”系统进行井下被困人员的定位和救援孔定向引导技术方案:在矿山井下预设磁信标装置,矿难发生后可由被困人员启动,磁信标可连续30天以上向外发射磁场信号,用于提示井下存活人员及所处位置,并精确引导地面救援孔钻入被困区域,提高救援效果和效率,为矿山抢险救援提供了一种高科技手段。

    六十载峥嵘岁月,笔墨春秋著华章;六十年风雨征程,薪火相传见精神。勘探所将在支撑服务国家重大需求和国土资源中心工作的大路上勇往直前,继续在高精尖勘探装备和技术领域的研发领先国内,力争实现部分技术与世界水平并跑或领跑。

    做新时代地质钻探装备与技术研发的领航者

    9月17日~20日,经济地质学家学会(Society of Economic Geologists,简称SEG)2017年科学年会在中国地质大学(北京)召开。这是该学会自1920年成立以来第一次在亚洲举办科学年会。

    本届年会以“亚洲矿床:中国及其邻区”为主题,主要关注当前全球矿床学研究领域和矿产资源勘探开发的热点话题,探讨中国及其邻区在“一带一路”背景下解决全球矿业低迷问题的领导作用,来自中国、美国、澳大利亚、加拿大、俄罗斯等30余个国家的近800名代表参加了会议。

    开幕式现场

    分报告现场

    聆听报告

    参观学术展板

    举办高规格会议意义重大

    9月18日,大会组委会主席Richard Goldfarb主持了开幕式,中国科学院院士翟裕生、莫宣学等出席。

    在开幕式上,中国地质调查局党组成员、副局长李金发表示,矿床地质学的发展,需要秉承“大地质观”,丰富地球系统科学发展的内涵;需要秉承“大资源观”,推进更多门类的自然资源综合调查;需要秉承“大生态观”,确保资源开发利用的生态安全;需要秉承“大数据观”,充分挖掘地质数据潜力并发现新的科学规律。本次SEG年会围绕中国及邻区矿床地质有关问题开展深入交流与研讨,这对于推动矿床地质学的发展,乃至矿业的复苏,都将起到积极的作用。

    李金发还表示,矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础,在社会发展到后工业化时代的今天,世界各国对矿产资源的需求依然十分强劲。目前,矿业受全球经济的影响,呈现出周期性下行特征,国际矿业市场低位运行。在此背景下,中国地质调查局作为国家公益性地质调查机构,围绕国家经济发展新常态下的重大需求,坚持“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念,持续推进矿产资源调查研究,有力地支撑了中国矿业可持续发展。

    国土资源部总工程师、中国矿业联合会会长彭齐鸣,中国地质大学(北京)校长邓军也分别致辞。彭齐鸣表示,“一带一路”为国际矿业合作创造了巨大的机遇,这将成为推动地球科学特别是经济地质发展的强大动力。邓军说,此次会议将研究重点放在东亚地区演化的理解和世界级矿床的形成上,为来自世界不同国家的科学家提供了一次了解亚洲的良好机会,也使亚洲发展中国家的进步和变化成为世界关注的焦点。

    作为会议主办方之一,中国地质大学(北京)的相关负责人在接受记者采访时表示,中国及邻区范围内一些世界级、超大型矿床与成矿带的地质特征及成矿规律研究已成为国际热点,具有重大的经济和学术意义。本次年会致力于交流中国及其邻区大型成矿系统的地质特征及成因规律的研究成果,旨在通过会前会后的野外实地考察、会议报告、短期课程、学生汇报和展板等形式,使与会人员更好地理解中国及其邻区国家大型矿床的成因及资源潜力,促进成矿作用、成矿规律研究,促进广大矿床学学者之间的学术交流,同时对我国未来战略找矿勘查活动提供优化建议。

    会议内容好比饕餮盛宴

    SEG是矿床学领域最权威的国际组织之一,其在业界的影响力十分巨大。据该组织执行理事Brian Hoal介绍,目前SEG已拥有来自近100个国家的超过7000名活跃会员,SEG科学年会也已经成为全球矿床勘探研究学界最前缘、最重要的学术交流平台。

    有专家指出,亚洲占有全世界1/3的土地,承载了世界上60%的人口。亚洲国家在过去几十年经济迅速发展的同时,对矿产资源需求的增大,也带来了资源紧缺与生态环境问题。矿产资源勘探越来越多地依靠矿床学理论与技术的进步,这就要求人们对我国和邻区的成矿背景有更加深刻的认识。

    根据本届会议“亚洲矿床:中国及其邻区”这一主题,组委会安排了非常丰富的会议内容。据介绍,本次会议的主题是通过深入交流超大型成矿系统的地质特征与成因,更好地揭示经济发展区的资源潜力,提出未来更高效的勘探战略。与会专家学者以专题报告、大会报告、短期课程和展板等多种形式开展交流。

    大会报告邀请了来自全球的多位矿床勘探研究专家,报告内容主要包括:全球矿业形势现状与展望、深化成矿作用和成矿规律认识、提高矿产资源开发利用能力、“一带一路”沿线成矿规律与矿产开发等。分会场的专题报告和展板主要涉及的主题包括:中国金矿床、中国斑岩矽卡岩铜钼金铁矿床、中国浅成低温热液金矿床、华南钨锡矿床、阿尔泰晚古生代成矿作用、亚洲超大型矿床等。按照国际惯例和SEG年会传统,本次大会还设置了会前和会后短期课程和野外考察,主题主要包括:胶东金矿床、贵州类卡林矿床、铁-铜-金斑岩/矽卡岩矿床、IOCG矿床、钨锡矿床、金川铜镍铂族元素矿床、浅成低温热液金矿床等。

    特别值得一提的是,瑞士日内瓦大学教授Lluís Fontboté应邀在开幕式上做了Future Supply of Mineral Resources(矿产资源的未来供给)主题报告,详细介绍了从19世纪60年代至今全球矿产资源的开发利用情况。

    他表示,依照传统观念,一些重要的矿产资源因为不可再生性和稀缺性的特点,产量已经达到或将要达到峰值,今后的产量将会逐步减少,面临着资源枯竭的危险。但是,从矿床地质学研究的角度来看,目前人类勘探开采的矿床绝大多数集中在浅表(500米以浅),地球深部的矿产资源储量依旧丰富,因此只要开展深部找矿,就能缓解矿产资源枯竭的困境。从这个角度来说,矿产资源的勘探开发依然拥有很好的发展前景。但同时我们也应该注意到,社会效益、环境问题、投资市场、深部探矿技术等问题目前依旧是制约矿产勘探与开发的瓶颈。下一步,我们需要努力做到降低生产成本、发展勘探技术、提高生产效率、减少环境影响等,还需要建立新的矿床地质模型,进一步提升地球物理学、矿物学等学科水平。

    此外,本次SEG科学年会也云集了众多国内外矿床勘探学界的“大牛”专家。一位与会学生兴奋地向记者表示:“平常的学术会议,如果能邀请到这些人中的一位或几位参会已经很不容易了,这次是第一次见到这些国内外‘大牛’们聚得这么齐!”他开玩笑说,本次大会的“星光灿烂”程度完全可以被看作是矿床勘探学界的“奥斯卡晚会”。

    知名科学家们不仅带来了一系列精彩的学术报告,同时也分享了他们近些年来取得的最新研究成果,更重要的是让众多矿床勘探研究者真切体会到这些“大牛”们做研究的态度。(本文图片由孙敬、王启祥拍摄)

     

    矿床学界“奥斯卡”盛会精彩纷呈

     

     

     

    欧洲的火山和沉积盆地中蕴藏着丰富的地热资源,熔岩驱动的高热烩地热资源主要分布在冰岛、意大利、希腊和土耳其,多用于发电;可供直接利用的中、高温地热资源多分布于盆地地区,如法国、德国、波兰、意大利、匈牙利、罗马尼亚等国家;而随着地源热泵技术的开发和应用,浅层地热资源随处可用,尤其在奥地利、瑞士、德国和瑞典等多个国家得到广泛推广应用。

    目前,欧洲将地热利用方式划分为地热发电、直接利用和地源热泵三类,这三类地热利用市场均占据重要地位。欧盟委员会联合研究中心(JRC)报告显示,全球地热装机总容量2015年大约为82GW(吉瓦),地源热泵利用比例最高,达到61%,其中欧洲占据着最大的地源热泵市场。从具体国家来看,地热能装机总容量最高的前15个国家的总装机容量达到全球的85%,这其中有10个国家分布在欧洲。

    从整个欧洲来看,地热发电、直接利用和地源热泵三种地热利用方式都得到较好的应用和发展,而且都已具备相关的成熟技术。目前的研究和攻关焦点在于进一步降低成本,使地热利用更具市场竞争力。

    1 高温地热发电占主导,中低温地热发电势头正旺

    在欧洲,地热发电已经成为一种环境友好,且可持续的能源供应方式,这也使欧洲的地热发电市场在全球占有一席之地。截至2014年底,全球地热发电厂装机容量达12GW,其中欧洲地热发电装机容量约为2060MW(兆瓦),占全球总量的17%左右。

    近10年来,全球地热发电量也在持续增长,年均增长率在3%左右,2014年全球地热发电量达到74TWh(太瓦时)。其中,欧洲88座地热发电厂总发电量为12TWh,占全球地热发电量的16.2%,10年间6.3%的年均增长率更是高于全球水平。目前,欧洲地热发电主要分布在意大利、冰岛和土耳其三个国家,占比分别为44%、43%和10%。其中,近几年地热发电量的增加主要集中于土耳其和冰岛,而意大利地热发电量相对稳定。由于2014年试运转和维修的原因,欧洲地热发电厂的产能利用率在76%左右,与过去几年的水平相当。

    发电技术方面,主要有干蒸汽发电、闪蒸发电和有机朗肯循环发电等,其中干蒸汽发电和闪蒸发电技术主导欧洲市场,占比分别为40%和42%。比如,意大利以干蒸汽发电技术占据主导;冰岛地热资源为高温湿蒸汽资源,几乎都采用闪蒸发电技术。但最近10年,利用中低温地热能的有机朗肯循环(简称ORC)发电技术发展较快。由于土耳其拥有丰富的中低温地热资源,ORC发电技术成为主流。

    2014年欧洲地热发电容量较2013年新增170MW,并全部来自于土耳其。从发电方式来看,新增容量全部集中在ORC方面,这主要是由于中温地热发电的增加,但传统发电装置仍占据主导地位。为了更加高效地利用地热资源,冰岛、法国、德国和土耳其已启动了围绕地热发电的地热综合利用项目,以地热发电为主,采用“热电联供”或“冷热电联供”模式,在解决电力的同时为周边地区的居民提供供热或制冷需求,这将显著提高当地地热资源利用效率。

    2 地热直接利用技术已成熟,新技术出现较少

    地热的直接利用主要包括:区域供暖、洗浴和游泳加热、温室加热、水产养殖池加热、工业用热、农业干燥和融雪等方式。目前,欧洲地热直接利用最为活跃的部门仍然是集中供暖,欧洲地热能委员会(EGEC)统计显示,2014年欧洲地热供暖产热量新增大约80GWh(吉瓦时),总计达到4260GWh,占到地热直接利用的40%。2015年欧洲地热直接利用装机总容量估计为4701.7MW,主要利用国为冰岛、土耳其、法国和匈牙利等。目前欧洲共有257个地热集中供暖厂,主要分布在法国、冰岛和匈牙利等国家,2014年和2015年共新增23个。

    地热直接利用技术已经成熟,最近,除了在建筑供暖的集成利用方面有一些新的进展外,地热能直接利用领域并没有多少新专利。目前,供热系统是推动地热直接利用最有力的部门,由于地热流体往往不适合直接被分配到区域供热网络中,因此地热直接利用的发展取决于其他行业热交换器先进技术的发展。而在地热资源开发方面,一个新的概念“三重系统”被提出来,主要是通过钻探一个新的生产井,同时把前两个钻井转换成回灌井,以此来延长设计项目的寿命。这个概念已经在法国付诸应用,它可以使地热能源延长30年的使用寿命。目前,越来越多的供热系统开始采用此三重系统。

    3 地源热泵技术方兴未艾,环保型技术成为关注点

    地源热泵技术在欧洲获得广泛推广应用,2013年“欧洲地热大会”(EGC)将地源热泵作为地热利用的一个独立分类进行统计。据JRC2015年报告,全球地源热泵总装机容量约为50GW,其中欧洲装机容量达到19GW,全球占比最高,达到38%左右,其次为美洲和亚洲。

    EGEC数据显示,目前瑞典、德国、法国、瑞士和挪威成为欧洲地源热泵领域的领头羊,5个国家地源热泵装机容量之和占欧洲的69%。欧洲的地源热泵市场已经从过去由许多小型本地公司组成的市场发展成为主要由供暖和空调制造商组成的大规模的市场。目前,欧洲热泵及地源热泵市场被几个主要生产商所控制,这些大的制造商主要来自于地源热泵发展较为迅速的德国和瑞典。

    当前,地源热泵技术研发的主要目标在于提高地源热泵系统的效率和减少运作成本,主要进展包括:降低维修和养护成本,改进控制系统,使用更有效的液体工质,提高辅助设备(如泵和风扇)的工作效率。目前,地源热泵的COP值(用于评价热泵的能源转换率)通常在3~4左右,通过优化设计提高热泵的COP值是目前技术发展的主要关注点。同时,开发环保型的,并且具有更好的热特性的新型防冻液也是地源热泵技术发展的关注点。通过降低钻孔热阻指标(RB)以提高浅层地热系统的“赫尔斯特伦效率”也被寄予厚望。可以预期这些技术进步都将有助于提高地源热泵系统的效率。

    4 针对不同利用方式推出系列支持政策

    欧洲地热资源利用的发展离不开欧盟在区域层面推出的一系列支持政策和联合行动计划。欧盟通过其“研究和创新框架计划”和其他鼓励机制来支持地热资源的开发,并且通过建立相应的法律和政策框架来促进地热资源的有序健康发展。从1998年欧洲地热能源委员会成立、2000年欧洲热泵协会成立,到2010年EERA地热联合计划启动、2012年地热ERA-NET计划启动,欧洲地热能开发利用的平台和联合计划不断完善;从2004年欧洲经济和社会委员会起草决议以促进地热开发,到2012年《地热科技的战略研究重点》发布,明确欧洲地热开发利用的方向和目标,欧洲对地热能开发的支持政策不断细化。

    针对地热能开发和利用,欧盟内部存在着一系列形式多样的政策支持制度。这些支持政策在不同成员国间有所不同,同时因三种不同地热利用方式(发电、直接利用和地源热泵)的发展现状而有所差异。

    欧盟地热发电补贴形式多样,但进展较慢。地热发电项目通常具有前期投入大、开发时间长的特点,至少需要3年时间,平均开发时间大约为5至7年。鉴于此,欧盟在2009年立法要求在传统电力系统运行条件允许的情况下,要优先安排可再生能源发电。欧盟对地热发电的政策支持方式主要有:风险保险基金、上网电价补贴政策(FIT)、可再生能源溢价机制(FIP)、可交易证书、投标和软贷款等。虽然FIT和FIP这些基于市场的机制通常适用于多种新能源技术,但在地热发电项目的应用并不理想,因此欧盟对地热发电提供类似政策支持的国家并不多,目前实行FIT政策的有奥地利、法国、德国等9个国家,实行FIP的则仅有意大利、荷兰等4个国家。

    目前,欧洲地热能的直接利用和地源热泵技术已经较为成熟,补贴正在逐渐减少。政府财政支持的方式主要有投资补助、减税、碳排放税减免、保险和低息贷款等,目前欧盟多数国家仅保留投资补助这一项支持政策,只有少数几个国家仍实行多种财政支持政策,比如法国在投资补助、减税、碳排放税减免和保险等方面都有支持。EGEC认为,从成本的角度看,地热取暖技术(增强型地热系统除外)与化石燃料采暖技术相比变得更有竞争力,这使得政府对地热直接利用和地源热泵技术的补贴逐步降低。但同时,地热开发前期投入大依然阻碍着地热相关技术的发展,因此需要引进一些创新性的融资工具,例如能源服务公司(ESCO)或对地源热泵消耗的电力给予折扣。

    地热“点燃”绿色未来

    “始终坚持人民至上、生命至上”——习近平总书记指挥打好统筹疫情防控和经济社会发展之战述评

    具有强传染性的奥密克戎变异株迅速蔓延至我国28个省份。3月份以来,本土感染者累计突破7万,中高风险区一度超过600个……我国防疫抗疫工作面临严峻挑战。

    直面风浪,把舵领航。

    3月17日,中共中央政治局常务委员会召开会议,分析新冠肺炎疫情形势,部署从严抓好疫情防控工作。习近平总书记指出,“要始终坚持人民至上、生命至上,坚持科学精准、动态清零,尽快遏制疫情扩散蔓延势头”“统筹好疫情防控和经济社会发展,采取更加有效措施,努力用最小的代价实现最大的防控效果,最大限度减少疫情对经济社会发展的影响”。

    面对世纪疫情的跌宕反复,习近平总书记亲自指挥、亲自部署,以科学之策应对非常之难,以办好发展和安全两件大事的非凡实践,团结带领亿万人民打好统筹疫情防控和经济社会发展之战。

    从严从紧——“始终绷紧疫情防控这根弦”

    起病隐匿、传染性强、单日新增感染者最高超过6000例……狡猾的奥密克戎变异株让防控变得异常困难。

    近期我国本土聚集性疫情呈现点多、面广、频发的特点,数量相继超过2020年的18起、2021年的30余起。

    习近平总书记始终关注着疫情演变态势,牵挂着人民群众的身体健康和生命安全。

    “突出口岸地区疫情防控这个重点,守住不出现疫情规模性反弹的底线。”今年3月5日,在参加十三届全国人大五次会议内蒙古代表团审议时,习近平总书记对当前疫情防控提出明确要求。

    4天后,针对在多地扩散的疫情,习近平总书记又作出重要批示:当前疫情发展很快,散发面广,染疫人数大增,务必责成各有关部门和地方从严从紧开展防控工作。

    3月17日的中共中央政治局常委会会议,部署从严抓好疫情防控工作,从思想上、行动上对当前和下一步我国抗疫工作进行全面动员和周密安排。

    “始终坚持人民至上、生命至上”“尽快遏制疫情扩散蔓延势头”。习近平总书记在会上强调,各地区各部门各方面要深刻认识当前国内外疫情防控的复杂性、艰巨性、反复性,进一步动员起来,统一思想,坚定信心,坚持不懈,抓细抓实各项防疫工作。

    关键时刻,以习近平同志为核心的党中央审时度势、科学研判,给出有力回答,指出明确方向——

    “坚持就是胜利。”

    人们不禁想起两年多前的一幕:

    2020年1月25日,大年初一,中南海怀仁堂。习近平总书记和其他6位中共中央政治局常委坐在一起。习近平总书记表情凝重:“大年三十我夜不能寐。”

    “生命重于泰山。疫情就是命令,防控就是责任”“把人民群众生命安全和身体健康放在第一位,把疫情防控工作作为当前最重要的工作来抓”……

    在疫情来势汹汹的危急时刻,以习近平同志为核心的党中央发出“人民至上、生命至上”的最强音。

    两年多来,病毒频繁变异,形势不断演变。对于疫情防控,习近平总书记始终亲自指挥、亲自部署,变的是不同阶段的具体防控策略,不变的是贯穿其中的鲜明主题:坚持以人民为中心,把人民放在心中最高位置。

    “宁可十防九空,绝不可失防万一。”

    “尽最大努力防止更多群众被感染,尽最大可能挽救更多患者生命。”

    “为了保护人民生命安全,我们什么都可以豁得出来!”

    ……

    话语掷地有声,措施坚定不移。事关亿万人民群众的生命健康安全,就没有商量的余地。这就是大党大国领袖对于人民生命健康安全高度负责的鲜明态度和义不容辞的使命担当。

    正是在“人民至上、生命至上”理念指引下,当世界其他地方新冠肺炎确诊人数和死亡人数持续攀升时,中国最大程度保护了人民生命安全和身体健康,更为经济社会发展提供了坚实基础。

    正如习近平总书记指出的:我国经济发展和疫情防控保持全球领先地位,充分体现了我国防控疫情的坚实实力和强大能力,充分彰显了中国共产党领导和我国社会主义制度的显著优势。

    疫情常态化防控以来,习近平总书记亲自指挥部署疫情防控工作,确定了“外防输入、内防反弹”总策略、“动态清零”总方针。

    “动态清零”的精髓,一是快速,二是精准。立足抓早、抓小、抓基础,不追求零感染,但发现一起就扑灭一起,守住不出现疫情规模性反弹的底线。快速和精准的“动态清零”,正是中国控制疫情的“法宝”。

    2021年,德尔塔变异株带来的疫情一度波及20余个省份。

    中国坚持“动态清零”总方针,迅速采取防控措施,迎战德尔塔变异株,有效处置30余起聚集性疫情,基本用一个潜伏期(14天)就控制住疫情。

    目前,全球累计确诊病例已超4.7亿,死亡病例逾610万;我国感染人数、发病人数、重症人数和死亡人数都保持在较低水平。

    有外媒评价,中国是全球唯一控制住德尔塔变异株传播的国家。

    2022年,新冠肺炎疫情仍复杂多变、没有明显拐点——当前正处于全球第四波流行高峰,每周报告病例数超过1000万。

    “各级党委和政府要始终绷紧疫情防控这根弦,坚持以预防为主,持续抓紧抓实抓细外防输入、内防反弹工作,提高防控的科学性、精准性。”春节前夕,习近平总书记在山西考察调研时,就针对全球疫情呈现新的特点、防控风险增大提出明确要求。

    严谨的科学研究推演证明:以中国14亿多人的总人口基数、庞大老年人群体的现实国情,如不及时从严防控,最终将形成规模性反弹,中国医疗体系面临击穿危险,后果不堪设想。吉林、上海等地迅速增高的病例,已发出了强烈警示。

    有研究表明,虽然奥密克戎变异株流行期间的病死率确实下降了,但同期因疫情造成的死亡总数却高于德尔塔变异株流行的同期死亡数,奥密克戎变异株流行的危害依然严重。

    “坚持科学精准、动态清零”——面对疫情跌宕对群众生命安全和身体健康带来的威胁,以习近平同志为核心的党中央旗帜鲜明。

    习近平总书记多次强调,疫情还没有过去,一旦有事,蔓延起来非常快,一旦发现要采取严格处置措施,绝不松动,绝不手软。

    奥密克戎变异株流行后,世界多个国家和地区的疫情水平在短时间内突然上扬。正是因为中国采取了一系列有效干预措施,这条原本陡峭的曲线趋于平缓……

    3月17日的中共中央政治局常委会会议强调,各地区各部门各方面要把思想和行动统一到党中央决策部署上来,党政同责,齐抓共管,做到守土有责、守土尽责,提高防疫本领。要加强组织领导,克服麻痹思想、厌战情绪、侥幸心理、松劲心态,以时不我待的精神抓实抓细疫情防控各项工作。

    习近平总书记深刻指出,疫情防控是“国之大者”。

    呵护好14亿多中国人民的生命健康,就是比天还大的事。

    精准防控——“努力用最小的代价实现最大的防控效果”

    3月17日,习近平总书记在中共中央政治局常委会会议上就精准防控作出战略指引:“要提高科学精准防控水平,不断优化疫情防控举措”“努力用最小的代价实现最大的防控效果”。

    治国理政千头万绪,习近平总书记向来重视“精准”二字。

    从脱贫攻坚的“聚焦精准发力”,到深化改革“对准焦距,找准穴位”,从城市管理“应该像绣花一样精细”,到要求对干部开展精准化的培训……精准,是现代化治理能力的卓越体现。

    针对突如其来的疫情,习近平总书记早在2020年1月召开的中共中央政治局常委会会议上就提出“坚定信心、同舟共济、科学防治、精准施策”的总要求。

    面对复杂的世纪疫情,同传播速度更快、隐匿性更强的变异株较量,实现“动态清零”,关键就在“精准”。

    这是中国方案的精准,在关键要害处,集中发力——

    近期疫情“破防”,均由境外输入引发。点多、线长、面广,当前我国疫情防控的重中之重,正是外防输入。

    “针尖大的窟窿能漏过斗大的风”,2020年全国两会上,习近平总书记在参加湖北代表团审议时就强调,持续抓好外防输入、内防反弹工作,决不能让来之不易的疫情防控成果前功尽弃。

    习近平总书记多次强调,目前疫情防控最大的风险是来自境外,外防输入一刻也不能放松,要压实口岸地区防控责任,充实口岸防控力量,健全常态化防控机制,补齐短板弱项,筑牢外防输入防线。

    划定缓冲区,实行差异化管理;一口岸一对策,实行非接触式货物交接模式……中国精准完善口岸城市疫情防控机制,以最小的社会成本,不断扎紧外防输入“篱笆墙”。

    阿尔法、贝塔、伽马、德尔塔、奥密克戎……不断出现的新冠病毒变异株,让防控变得异常困难,也促使人类不断调整应对手段。

    “坚持向科学要答案、要方法”“科学技术是人类同疾病斗争的锐利武器”“中西医结合、中西药并用”……在考察新冠肺炎防控科研攻关工作时、在专家学者座谈会上,习近平总书记始终强调科技之于疫情精准防控的作用。

    加强疫苗、快速检测试剂和药物研发等科技攻关,使防控工作更有针对性;启动新冠疫苗序贯加强免疫接种;采用核酸和抗原检测相结合……一个个事关长远的抗疫部署,彰显着领航者高瞻远瞩的战略眼光。

    构建“免疫长城”!在习近平总书记的亲自关心部署下,中国启动全球最大规模疫苗接种:截至3月24日,全国完成新冠疫苗全程接种超过12.4亿人,占总人口近九成,这一规模和速度超过全世界其他任何国家。

    3月22日,在内蒙古呼和浩特市公主府公园新冠疫苗接种点,一位老人在接种疫苗。新华社记者 刘磊 摄

    一旦感染新冠病毒,老年人发生重症和死亡的风险显著增加。面向5200万尚未完成全程接种的60岁以上老年人,疫苗接种正精准推进,免疫屏障在有针对性地加强。目前,我国已有29款疫苗进入临床试验,占到全球的19%。

    这是中国智慧的彰显,下好先手棋,织牢防护网——

    就当前抗疫,习近平总书记着重强调,要“使防控工作更有针对性”“采取更加有效措施”。

    阻断病毒传播链,以快制快尤为关键。

    这是3月20日傍晚拍摄的吉林市高新南区隔离方舱建设现场(无人机照片)。新华社记者 张楠 摄

    3月23日,吉林。全省方舱医院已建成13个、在建4个,共有床位22973张、在建床位7841张。

    “刚开始担心方舱医院里条件不好。”来自吉林农业科技学院的学生陈建龙,住进吉林市昌邑区方舱医院,“来了之后每顿饭有荤有素,外面天气寒冷,方舱医院很暖。”

    确保每个省至少有2至3家方舱医院,在需要启用时,能在两天之内建成并投入使用……在武汉保卫战中起到至为关键作用的方舱医院,如今得到进一步“升级”使用。

    3月18日,在北京市东城区北新桥街道一处核酸采样点,工作人员冒雪引导前来检测的居民。新华社记者 鞠焕宗 摄

    在以习近平同志为核心的党中央统筹指挥下,根据疫情变化,诊疗方案、核酸检测组织实施指南等与时俱进作出科学调整,更加科学的防控举措不断出台:不搞“大水漫灌”,核酸检测任务在24小时内完成;推广“抗原筛查、核酸诊断”监测模式;对轻症病例实行集中隔离管理,科学降低解除隔离的标准……

    与病毒赛跑,跑得越快,就越能掌握战“疫”的主动权。我国坚持“动态清零”总方针,以“早发现、早报告、早隔离、早治疗”为核心,从严从实开展防控工作,疫情防控取得了良好效果。

    “扩大重点人群监测覆盖面,完善多渠道监测预警机制,全面提升疫情监测预警和应急反应能力”“要加强学校等重点场所常态化防控,压实主体责任,做实做细防控措施和应急预案”……严格落实“四早”要求,确保第一时间发现,第一时间应对处置,就能把疫情控制在最小范围。

    “早发现、早处置,我们有办法把疫情遏制在萌芽状态。”国家卫生健康委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年说,当前防控举措科学有效,积小胜为大胜,我们总体上就会向“动态清零”的目标逐渐迈进。

    这是中国力量的集结,分级分层、有效协同,向机制要效率——

    静与动之间精准施策,体现治国理政的高超水平。

    习近平总书记反复强调,“坚持常态化精准防控和局部应急处置有机结合”“统筹常态化精准防控和应急处置”。

    就不断完善疫情防控机制,习近平总书记强调指出,“要统筹应急状态下医疗卫生机构动员响应、区域联动、人员调集,建立健全分级、分层、分流的重大疫情救治机制”“发挥社区作为联防联控、群防群控的第一道防线作用”“着力完善重大疫情防控体制机制,毫不放松抓好常态化疫情防控,全方位全周期保障人民健康”。

    “不断提升分区分级差异化精准防控水平。”习近平总书记多次强调。3月17日的中共中央政治局常委会会议对科学精准防控作出部署,强调“压实属地、部门、单位、个人四方责任”“要保持群众正常生产生活平稳有序,做好生活必需品生产供应,保障好群众就医需求”“做实做细防控措施和应急预案”。

    3月25日,在辽宁省沈阳市凤祥综合市场,一名市民买菜后扫码付款。新华社记者 王乙杰 摄

    疫情常态化防控不是孤立的政策,而是一套复杂的运行体系,坚决防止“简单化”“一刀切”。防控工作千头万绪,执行不到位,要么形成防控“空挡”,要么导致“层层加码”,影响百姓正常生活。

    国务院联防联控机制第一时间响应,各省份各部门坚决贯彻落实习近平总书记重要讲话精神,落实党中央、国务院决策部署。

    从严从紧落实疫情防控各项措施;采取最彻底的防控措施,尽快遏制疫情扩散势头……抗疫集结号再度吹响,一条条更加精准的措施正不断出台。

    3月24日,在福建泉州市海峡体育中心联合方舱核酸检测基地,参加“抗疫志愿车队”的出租车司机(左)协助医务人员装运核酸检测样本。新华社发(周义摄)

    第一时间派出工作组赴多个省份指导疫情处置工作,第一时间全面激活应急指挥体系,第一时间启动重点地区核酸检测,第一时间强化公卫、公安、工信的协同,第一时间做好信息发布和舆论引导……

    3月14日下午,来自邻近省份的多支医疗队共940名医护人员抵达吉林市,迅速补充到当地的方舱医院、定点医院和核酸检测队伍中。不久之后,制约当地疫情防控的瓶颈问题基本得到解决。

    “图难于其易,为大于其细”。在以习近平同志为核心的党中央的坚强领导下,亿万人民团结一心,将防控工作抓实抓细,坚持到底就一定能夺取胜利。

    统筹兼顾——“最大限度减少疫情对经济社会发展的影响”

    防疫关乎生命,发展关乎生计。如何统筹好这对看似不可调和的矛盾,是考验世界各国的一道难题。

    3月25日,工作人员在位于陕西西安的隆基单晶硅太阳能电池工厂丝网印刷区工作。新华社记者 邵瑞 摄

    “在确保疫情防控到位的前提下,推动非疫情防控重点地区企事业单位复工复产,恢复生产生活秩序”;

    “既不能对不同地区采取‘一刀切’的做法、阻碍经济社会秩序恢复,又不能不当放松防控、导致前功尽弃”……

    2020年2月23日,国内疫情防控紧要时,习近平总书记面对全国17万名县团级以上干部发表重要讲话,为统筹推进疫情防控和经济社会发展工作指明方向,增强信心。

    惊涛骇浪中把舵导向,大战大考前运筹帷幄。

    两年多来,正是在以习近平同志为核心的党中央领航掌舵下,我国走出了一条精准统筹疫情防控和经济社会发展的辩证之道。不仅确保了亿万人民的生命安全,还如期打赢脱贫攻坚战、全面建成小康社会、实现“十四五”良好开局……

    2022年,是进入全面建设社会主义现代化国家、向第二个百年奋斗目标进军新征程的重要一年,我们党将召开二十大。

    当前,疫情仍是影响世界经济的最大不确定因素。外部环境更趋严峻,国内经济发展面临需求收缩、供给冲击、预期转弱三重压力,多点频发的聚集性疫情让形势变得更为复杂。

    “要保持战略定力,坚持稳中求进,统筹好疫情防控和经济社会发展,采取更加有效措施,努力用最小的代价实现最大的防控效果,最大限度减少疫情对经济社会发展的影响。”

    习近平总书记3月17日在中共中央政治局常委会会议上的讲话,用三个“最”字表明我国坚决打好统筹疫情防控和经济社会发展之战的决心和信心。

    越是面对复杂变局,越要稳字当头,牢牢稳住发展的基本盘——

    5.5%左右——这是今年我国的预期经济增速目标。陡然升级的疫情形势,无疑增大了稳增长压力。

    多重压力叠加,关键要强化统筹协调,确保“稳字当头、稳中求进”,牢牢掌握经济发展的主动权。

    “战疫情”不误“保春耕”。如今,农业大省吉林争分夺秒与疫情斗争的同时,生产综合服务保障也在紧锣密鼓开展,东北大地正备战春耕,确保粮食生产安全。

    2月23日,在辽宁省铁岭县辽宁实丰机械有限公司,工人检查即将出厂的玉米播种机。新华社记者 杨青 摄

    农业农村部连续发文部署统筹抓好疫情防控和春季农业生产工作;针对农资价格上涨,中央财政下达资金200亿元对实际种粮农民发放一次性补贴,国家发展改革委等部署投放100万吨国家钾肥储备……

    手中有粮,心中不慌。

    “在粮食安全这个问题上不能有丝毫麻痹大意”“保证粮食年产量保持在1.3万亿斤以上,确保中国人的饭碗主要装中国粮”……今年全国两会期间,习近平总书记在看望参加政协会议的农业界、社会福利和社会保障界委员时强调。

    广西融安县潭头乡新桂村的春耕田园景色(3月17日摄,无人机照片)。新华社记者 张爱林 摄

    “精准防”确保“不断链”。产业链是经济的命脉,针对疫情对部分产业链供应链上下游企业造成的影响,各地在筑牢防疫线的同时,密集出台政策措施为企业减负纾困,畅通产业链,稳住基本盘。

    抗疫全力以赴,生产高效运行,研发有条不紊,全市规模以上工业企业复工率已超过99%……作为全球制造业重要基地和全国经济强市,常住人口超过1200万的江苏省苏州市,通过一揽子组合拳政策推动防疫与发展,最大限度减少疫情的影响。

    一手抓战“疫”,一手抓发展,彰显复杂形势下的战略定力。

    习近平总书记在去年中央经济工作会议上强调指出,要进一步提高防控措施的科学性、精准性、有效性,尽可能减轻对经济发展和群众正常生活的影响。“我们的这个方针,坚持到最后就是胜利。”

    越是面对复杂局面,越要善于化危为机,锚定高质量发展——

    “危和机总是同生并存的,克服了危即是机。”

    两年前的春天,习近平总书记来到浙江,在疫情发生后首次实地考察复工复产,积极鼓励国内企业抓住科技创新、产业升级的契机,让很多困境企业坚定了前行信心。

    准确识变,认清“危”中之需;主动求变,找准发展之“机”。

    2020年全国两会上,习近平总书记在政协经济界委员联组会上强调,要坚持用全面、辩证、长远的眼光分析当前经济形势,“这次疫情是一场危机,但某种程度上也孕育了新的契机”“努力在危机中育新机、于变局中开新局”。

    这是3月21日在深圳沙河西路拍摄的车流。新华社发(刘羽洁 摄)

    春起湾区,岭南花开。放眼广东,“世界工厂”的机器轰鸣声中,这片创新之地毫不放松另一场攻坚战。

    来自中国科学院深圳先进技术研究院的数据显示,封闭管理的一周,有125名科研人员、1237名研究生有序推进科研工作。“这是不同的战场,同样的坚守。”其中一名科研人员说。

    疫情冲击了传统产业,但创新驱动的重要性愈发凸显。“‘十四五’时期我们国家再往前走,必须靠创新”“我们要进入科技发展第一方阵,就得靠我们自己”……习近平总书记去年在福建考察时的话,语重心长。

    两年多来,习近平总书记的考察足迹遍布大江南北,每次实地调研统筹疫情防控和经济社会发展情况的同时,总会围绕把握新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展因地制宜作出部署,不断开辟发展新境界。

    3月26日,在上海市嘉定区安亭镇,一家汽车零配件企业员工在生产车间工作。新华社记者 王淑娟 摄

    越是面对复杂变局,越要立足两个大局,在开放共赢中坚定前行——

    拥有超6万家外资企业的上海,尽管受到疫情影响,第五届进博会的招展进度依然“快于历年同期水平”,折射出全球企业对中国经济不变的信心。

    尽管疫情有反复,一年两次的广交会从未中断;首届消博会去年在海口成功举行,目前第二届正火热招商;如期举行的服贸会亮出扩大开放新举措。

    持续推进高水平对外开放,深入实施外资准入负面清单,落实好外资企业国民待遇,高质量共建“一带一路”……习近平总书记在一次次重要讲话中,向世界传递出自信的中国“开放的大门只会越开越大”的清晰信号。

    严峻复杂形势下,信心比黄金更重要。

    “有中国共产党的坚强领导”“有中国特色社会主义制度的显著优势”“有持续快速发展积累的坚实基础”“有长期稳定的社会环境”“有自信自强的精神力量”……

    今年全国两会期间,习近平总书记在作出“五个必由之路”重大论断后,鲜明提出我国发展仍具有的“五个战略性有利条件”,深刻阐明了“时与势在我们一边”的道理。

    新时代新征程上,我们既要全力以赴答好疫情防控“加试题”,更要坚定信心答好中华民族伟大复兴这道“必答题”。

    “我们要既正视困难又坚定信心,发扬历史主动精神,迎难而上,敢于斗争,砥砺前行,奋发有为,以实际行动迎接中共二十大胜利召开。”习近平总书记强调。

    共克时艰——“只要我们同舟共济、守望相助,就一定能够彻底战胜疫情,迎来人类发展更加美好的明天”

    2022年2月20日晚的国家体育场流光溢彩,充满依依惜别的浓浓情谊。“天下一家”字样的焰火在“鸟巢”上空粲然绽放,举世瞩目的北京冬奥会圆满落下帷幕。

    这是2月20日晚在北京第二十四届冬季奥林匹克运动会闭幕式上拍摄的焰火表演。新华社记者 李尕 摄

    不惧新冠肺炎疫情影响持续蔓延、奥密克戎变异株来势汹汹,在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下,中国如期履行承诺,成功向世界奉献了一届简约、安全、精彩的冬奥盛会,为处于动荡变革期的人类注入强大信心和力量。

    闭环内阳性率非常低并动态清零,各项赛事安全顺利举行;闭环外经济社会运行如常,人们共享体育竞赛带来的激情、欢乐与感动……

    如同一面镜子,北京冬奥会、冬残奥会的成功举办也向世人昭示:只要团结一心、科学施策,人们完全能够统筹好发展和安全,办成有利于各国人民的大事。

    “大国要有大国的样子,要展现更多责任担当。”面对百年来全球发生的最严重的传染病大流行,习近平总书记始终从维护全人类共同和长远利益出发,引领各国坚定信心、不怕困难,团结合作、共克时艰。

    两年多来,经历疫情的跌宕起伏、国际局势的风云变幻,“人民至上、生命至上”的中国理念,统筹疫情防控和经济社会发展的中国方案,推动构建人类命运共同体的中国行动,在世界上产生着愈来愈广泛而深远的感召力、影响力、引领力。

    这是任何情况下都把各国人民生命安全和身体健康放在第一位的坚定——

    “感谢中方为巴基斯坦抗击新冠肺炎疫情提供宝贵帮助,中方提供的疫苗不仅拯救了巴人民,也拯救了巴经济”……

    2月6日,北京人民大会堂。在同习近平总书记的面对面会晤中,巴基斯坦总理伊姆兰·汗表达由衷感激之情。

    这是2021年2月1日在巴基斯坦首都伊斯兰堡附近的努尔汗空军基地拍摄的中国政府援助新冠疫苗交接仪式现场。新华社记者 刘天 摄

    与180个国家、10多个国际和地区组织分享疫情防控和诊疗方案,向34个国家派出37支医疗专家组,向150多个国家和14个国际组织提供大量抗疫物资,向120多个国家和国际组织提供超过21亿剂疫苗……

    习近平总书记亲自指挥发起的新中国成立以来最大规模的全球紧急人道主义行动,传递出一个发展中大国既对本国人民生命安全和身体健康负责、也为全球公共卫生事业尽责的大格局、大担当。

    “国际社会应该加紧行动起来,坚决遏制疫情蔓延势头”“全力搞好疫情防控。这是当务之急”“抗击疫情是国际社会面临的最紧迫任务”……两年多来,在一次次视频、电话、信函等“云外交”中,习近平总书记谈得最多的就是携手抗疫。

    为何如此重视疫情防控?习近平总书记的思考深邃而辩证:“这既是坚持人民至上、生命至上的基本要求,也是稳定恢复经济的基本前提。”

    这是坚持不懈推动世界经济复苏、谋求人类共同福祉的笃行——

    “团结抗疫和复苏经济,两手都要抓,两手都要硬。”2021年10月25日,习近平总书记在视频会见联合国秘书长古特雷斯时的讲话,给人以深刻启迪。

    在埃及驻华大使穆罕默德·巴德里看来,中国共产党的“人民至上”理念,在脱贫攻坚和抗击新冠肺炎疫情两件大事上得到集中体现。“消除贫困是对全人类发展来说最重要的一个目标,新冠肺炎疫情是全世界现今面临的最严峻挑战。中国的经验和理念无疑会为世界作出突出贡献。”

     

    2021年11月5日,人们在中国上海举行的第四届中国国际进口博览会上参观。新华社记者 李响 摄

    从接连举办广交会、消博会、服贸会、进博会,到高质量共建“一带一路”不断取得新进展;从推进跨境贸易便利化、保障产业链供应链安全畅通,到探索常态化疫情防控条件下经济增长新动能、社会生活新模式、人员往来新路径……

    习近平总书记亲自谋划、亲自部署,中国一以贯之推进高水平对外开放、加强国际合作的坚实行动,让世界看到了全球第二大经济体的责任担当。

    疫情对各国尤其是发展中国家发展和民生造成严重冲击,令那些本就不富裕的国家和人民雪上加霜。着眼于有效推进2030年可持续发展议程,2021年9月21日,在第七十六届联合国大会上,习近平总书记郑重提出全球发展倡议。

    在习近平总书记持续亲自推动下,全球发展倡议正得到国际社会越来越多成员的由衷支持和真诚欢迎。

    “促进发展中国家可持续发展,将造福有关国家人民,也事关整个人类和地球的前途和命运”“我们应该坚持以人民为中心,提升全球发展的公平性、有效性、包容性,努力不让任何一个国家掉队”……

    立场鲜明的宣示、饱含深情的话语,展现着世界级政治家的战略眼界和天下情怀。

    这是矢志不渝推动构建人类命运共同体,引领全人类“一起向未来”的远见——

    “在全球性危机的惊涛骇浪里,各国不是乘坐在190多条小船上,而是乘坐在一条命运与共的大船上。小船经不起风浪,巨舰才能顶住惊涛骇浪。”

    2022年1月17日,出席世界经济论坛视频会议,习近平总书记以“船”为喻,指出危机面前团结合作、守望相助的重要性。

    一场世纪疫情,以一种特殊形式告诫世人:人类是荣辱与共的命运共同体,重大危机面前没有任何一个国家可以独善其身,团结合作才是人间正道。

    疫情暴发以来,习近平总书记先后提出构建“人类卫生健康共同体”“全球发展命运共同体”两大主张。彼此呼应的两个“共同体”,正是统筹疫情防控和经济社会发展中国理念的世界表达,也是人类命运共同体在疫情下的生动写照。

    “大江奔腾向海,总会遇到逆流,但任何逆流都阻挡不了大江东去。”

    展望未来,在人类命运共同体理念指引下,中国人民同各国人民坚定信心、团结奋斗,疫情终会过去,胜利必将到来!

    面对世纪疫情,习近平总书记这样统筹指挥!
    土壤是人类的衣食之源和生存之本,是最基本的生产要素。土壤的健康质量直接影响动植物和人类健康。为了更好地保护我们的生存之本,今天我们就来认识了解土壤环境问题中较突出的重金属污染。

    土壤重金属污染指的是什么 

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

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

    土壤重金属污染的危害 

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

    土壤重金属污染来源 

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

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

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

    土壤中重金属的活性 

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

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

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

    土壤重金属污染修复的方法 

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

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

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

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

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

    钨尾矿资源,待挖掘的宝藏 

    □郝小非

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

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

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

    “锆”诉 

    □雷晴宇

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

    在工业实践中,由于提炼和加工困难、产量不多,锆被列为稀有金属。

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

    锆的元素符号为Zr,锆元素在地壳中的含量仅约为0.025%。

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

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

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

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

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

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

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

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

    中国和欧洲是锆的主要消费市场,中国对锆的需求在全球占比高达52%。

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

    矿山废水变废为宝的秘诀 

    □胡四春

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

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

    矿山采选废水常见处理方法 

    一般来说,矿山采选废水常见处理方法主要包括七方面:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    矿山废水的分步处理和分质利用 

    一般来说,铅锌矿矿山废水的分步处理和分质利用分4步来进行:

    一是将铅精矿和锌精矿的浓密溢流水直接回用到各自的选别流程。

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

    三是采场废水一部分用于厂区绿化用水和尾矿干堆库区降尘喷淋用水。

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

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

    生态画卷 资源综合利用有新突破
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