党的二十大报告提出，必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，站在人与自然和谐共生的高度谋划发展。近期召开的全国生态环境保护大会提出，以高品质生态环境支撑高品质发展，加快推进人与自然和谐共生的现代化。

如何实现人与自然和谐共生的现代化？在守护绿水青山的N种方式中，科技创新的力量最不可或缺。

为深入贯彻落实习近平生态文明思想，践行“山水林田湖草沙生命共同体”理念，近年来，国家地质实验测试中心充分发挥自身优势，立足于地学，针对矿山、农田、场地等水土污染与生态环境损毁，创建地球化学工程生态修复技术体系，建立一系列应用示范，取得了重要进展和成果。

以地学方案解决赣南稀土矿山生态问题

江西赣州是我国优势矿种离子吸附型稀土矿床的发源地，素有“稀土王国”之称。经历50余年的开发，赣南稀土矿山在为新中国建设立下汗马功劳的同时，对生态环境造成了破坏。

据了解，赣南稀土开采经历了池浸、堆浸、原地浸提全过程，具有稀土矿区生态问题的典型代表性。江西赣州离子型稀土矿集区位于“南岭丘陵山地带”，有多条重要水系的源头，生态破坏可能影响周边乃至华东、华中、华南地区，生态安全战略意义重大。

矿山生态修复是生态保护修复的重要内容。科研人员深刻地认识到，矿山生态修复绝不仅仅是复原受损地形、简单绿化，而是必须因地制宜、治标更治本。

以形成典型生态问题的绿色解决方案为目标，2012年以来，研究团队依托“全国矿山地质环境综合调查与评价（国家地质实验测试中心）”项目以及“矿区土壤生态功能恢复技术”课题，分别在世界离子型稀土矿首发地及开采地赣南足洞废弃矿山及定南岭北矿区进行调查评价、修复技术研发与应用示范。

针对离子型稀土矿开采后存在的典型生态问题，研究团队建立了障碍度评价模型，分析功能恢复障碍因子；研发了天然黏土矿物材料、复合生物炭材料、生物地毯材料、微生物菌剂材料等一系列土壤改良材料；提供了一套复配型保水保肥材料及三类分区植物配置模式；系统梳理总结了矿山生态修复经验技术，创新研发了稀土矿区土壤原位改良的“天然黏土矿物土壤重构-植被配置技术”“稀土矿区蓝莓修复技术”和“地球化学工程+生态袋柔性结构技术”等系列技术，形成了一套土壤改良、植被配置与土地增值开发为一体的综合修复技术；提出了适用于花岗岩发育区的废弃稀土矿山土壤-植被生态修复的地学综合解决方案。

研究团队2014年在足洞废弃稀土矿山原地浸矿场建立了废弃稀土矿山生态修复综合示范基地，长期进行修复技术应用和科学研究。2021年，研究团队在定南县岭北废弃稀土矿山堆浸场地开展植被复绿，以及中草药和经果林种植示范，植被覆盖度达到75%以上，经果林亩均收入超过3000元。目前，足洞废弃稀土矿山生态修复综合示范基地已成为自然资源部助力赣州乡村振兴的一个“示范窗口”。定南岭北矿区把矿山综合治理和生态循环农业相结合，打造了废弃矿山治理的定南样板，为我国南方离子型稀土矿区构建绿色种养循环农业提供了经验参考。

废弃稀土矿山修复前后对比图

“修复后，矿区水土流失率从85%降至10%，氨氮污染程度平均下降10%，土壤有机质含量提高21%以上，植被覆盖率提高90%。与传统修复方法相比，修复成本降低了30%至50%。修复后，矿区土壤肥力由最低肥力提高至中等肥力水平，示范基地种植的高附加值的经济作物蓝莓亩产1500斤，每亩经济收入约3.5万元至5.0万元。经多年跟踪检测，蓝莓果实中有害元素含量远低于国家标准，且富含有益人体健康的多种营养元素。”科研人员用数字证明，相关成果在实现生态效益的同时，为当地生态修复产业发展和乡村振兴带来了新希望。

对于下一步工作，科研人员表示，将开展不同类型稀土矿山生态修复技术攻关，建设南方离子型稀土矿生态修复示范区的“赣州样板”，进一步加强废弃稀土矿山增值利用技术在江西、广东、广西等地的推广应用。

以改良技术助力张北盐碱地增产增收

盐碱化被称为土地的“顽疾”。“春天白茫茫，夏天雨汪汪，十年九不收，糠菜半年粮”，一首民谣道出了盐碱地上种粮之难。我国盐碱地多，开发潜力大。破解盐碱地综合利用这个战略问题必须发挥科技创新的关键作用。

2020年至2022年，国家地质实验测试中心在北京市西城区政府对口帮扶县——张北县组织开展了700平方千米的生态地质调查，取得明显成效。调查发现，张北地处北方干旱半干旱气候区，区内年均降水量300毫米，年均蒸发量1850毫米，蒸发量是降水量的6倍左右，加之季节性河流的多次丰枯，快速交替，表层土壤的水盐迁移运动以上运行为主，使得浅层土壤中盐碱离子无法随水淋滤进入深层土壤而富集于地表，是区域土壤盐渍化形成的重要诱因。

针对张北地区土壤盐碱化特点，科研团队研究提出“根系微障-生物质炭”生态保护修复方案，在保水保肥、提高地力、“以肥代药”等方面效果显著。

改良耕地与周边盐渍化耕地对比

改良后作物

所谓“根系微障-生物质炭”生态保护修复方案，是研究团队运用2018年自主研发的在重金属污染稻田改善土壤微环境取得显著效果的“根系微地球化学障”技术理念，针对张北盐碱地高盐、高碱、有机质与养分含量较低、质地疏松等问题，研发具有高有机质含量、高比表面积等特征的生物炭-天然矿物复合材料，在播种时期随种子和种肥施入作物根系土壤，通过构建“微型屏障”有效降低土壤pH值、提升土壤肥力、限制盐分在土壤-作物系统中的迁移转化、为微生物扩展生存空间，实现盐碱地“重茬”问题低成本、高效治理。

据介绍，通过调查、研究和应用，实验测试中心与北京市西城区政府、河北省张北县人民政府和张北厚道养生盐碱地种植公司联合建立了张北盐碱地改良应用示范基地——生态修复示范基地，示范面积1100余亩，成功实现了盐碱土地改良。通过种植藜麦、甜菜、油莎豆等高附加值作物，产量产值均有明显提升，每亩增收均超过千元。张北县人民政府认为“系列成果为该县构筑现代农业体系、打赢脱贫攻坚战、推动乡村振兴战略实施等提供了强大助力。”2023年5月27日，河北省委书记、省人大常委会主任倪岳峰在该基地视察调研时强调，要进一步扩大盐碱地改造规模，提高盐碱地综合利用效率，把开展盐碱地综合利用摆上重要位置，充分发挥科技创新的关键作用，加大盐碱地改造提升力度。据了解，下一步，研究团队将在扩大张北地区盐碱地改造提升规模的同时，加大不同类型盐碱地改良和综合利用科技攻关力度，提出“品种-农艺-工程-产业”一体化盐碱地综合利用解决方案，为我国开展大面积盐碱地改造提供可借鉴的示范样板，服务国家粮食安全战略。

以初心和使命做美丽中国建设者

除了上述两处亮点，国家地质实验测试中心从20世纪90年代初即开始环境地球化学与生态保护修复研究，主持相关项目20余项，积累了丰富的经验。特别是在我国全面推进生态文明建设以来，国家地质实验测试中心承担了一系列有关生态环境修复的项目，开展生态修复技术研发与示范，并获得了令人瞩目的成绩：

——在江西德兴铜矿源头开展工作，将微生物技术应用到酸性矿山废水治理工作中，在保证处理效果的同时，考虑修复治理成本为企业增加收入，改善修复工艺，研发修复装置，取得了良好的效果；

——在江西赣州市，开展在产农田重金属污染修复工作，首创性提出“根系地球化学障”修复模式和技术，使稻米中镉去除率超过80%，显著降低修复参与人员的劳动强度和修复成本；

——在湖南湘潭，针对化工场地多重金属-有机污染物的复合污染土壤问题，提出了电动化-稳定化修复技术，为复合污染场地修复和复垦提供了经济高效的新型技术方法；

——在云南安宁，采用多层次植被搭配技术建立生态恢复示范区，实现矿山采空区植被快速恢复，实时监测生态参数，调整植被养护方案……

纤纤不绝林薄成，涓涓不止江河生。

随着一个个项目的实施、一项项新技术和材料的研发和应用，越来越多的成果从实验变成示范，把“白茫茫”变成“绿油油”，把满目疮痍变成绿意融融，把寸草不生变成姹紫嫣红。

“其实，除了我们的技术支撑，这些成绩的取得也来自各方的支持和配合。”研究团队成员举例说，2020年“全国矿山地质环境综合调查评价”项目野外工作任务重、时间紧，项目组临时党支部积极与当地党支部对接，通过党建活动建立了良好的互助合作关系。赣南地质调查大队（现更名为：江西省地质局第七地质大队）第一时间派出10余名专业技术人员支援项目开展野外调查、取样等工作，并提供样品存放和加工场地。在赣州红色热土工作期间，项目组成员在不断提升业务水平的同时，收获了更多的精神财富，秉持理想信念、坚守初心使命、敢于担当作为。

生态修复工作常常要面对恶劣的环境、艰苦的条件、棘手的问题，但当被问及如何面对与克服这些困难时，团队成员用朴素的话语道出了他们十足的信心和决心——“乐在其中，我们就是想把生态修复的文章写在祖国大地上。”

生态修复，非一日之功。期待，在新时代新征程上，他们继续以科技创新为笔，为建设美丽中国书写高质量发展的“绿色答卷”。

广东韶关某尾矿库在表层修复后进行覆绿（左侧），较原来（右侧）生态条件有了较大改善

内蒙古西部某煤矿应用大量水资源覆绿

10月1日，自然资源部发布的矿业九大行业《国家绿色矿山建设规范》将正式施行，《规范》涉及矿区规划布局、资源开发、资源综合利用、节能减排、科技管理、数字化矿山、企业管理、社会责任等多个方面的内容，并着重对矿区生态环境保护和治理提出了要求。那么，如何才能更好实现矿区“与周边自然环境和景观相协调、因地制宜实现土地可持续利用、区域整体生态功能得到保护和恢复”等目标？记者日前采访了国内多位地质环境修复领域的专家，一次有关矿山环境修复的专业性讨论就此展开。

生态恢复是矿山环境改善的主要途径

纵观煤炭、冶金、有色、黄金、化工、非金属、砂石、水泥、陆上石油天然气开采业等九大行业《国家绿色矿山建设规范》，人们会发现保障矿山环境是所有工作的核心和出发点。而其中，既包括生产过程中的降低环境侵扰，更包括勘探开发之后的矿山环境复原。

“我认为，生态修复是矿山环境改善的主要途径。”中国地质调查局矿产资源研究所陈明研究员是在一次出差前夕接受的采访。这段时间，他北上南下，考察了一个又一个矿山及其生态环境修复的项目。

他告诉记者，在过去的数十年间，我国经济飞速发展，但粗放型发展也带来了明显的生态问题。如今，矿山生态环境保护的滞后效应已经凸显出来。以往矿产资源的采掘、选矿及冶炼过程对矿山环境的破坏是多方面的，最直接的是采空区地面塌陷、山体滑坡、泥石流、水土流失、植被破坏和景观破碎，此外还包括对大气、地表和地下水以及土壤环境的影响。“其负面效应不但有看得见的物理变化，还有看不见的化学变化。”

陈明算了一笔经济账：“我国大约有80万座矿山，其中约40万座矿山因生态环境破坏而需要修复或恢复。即使按每座1000万元的保守成本估算，全部修复一遍也需要4万亿元资金。如此沉重的负担是中央和各级地方财政都难以承受的。”

如何更加科学地弥补矿山领域的生态欠账？

陈明认为，矿山环境的改善途径有两类不同观念：生态恢复和环境修复。前者主要依靠生态系统的自我恢复能力，成本低但周期较长，可持续性好；而后者主要依赖人工干预，成本高但速度快，可持续性则要看修复手段和理念是否合适。

“近些年，我主要从事土壤污染修复方面的研究。我认为，矿山大都面积大、位置偏、污染严重，改善环境更适宜采用‘以生态恢复为主，工程修复为辅’的方式。即，对生态系统停止人为干扰，以减轻负荷压力；同时，在关键节点辅以人工措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展。”

对此，国家地质实验测试中心的刘永兵研究员表示认可：“生态恢复并不是置之不理，不是放任自流，而是要有整体的规划设计。矿山系统是一个复杂的巨系统，生态恢复要抓要害、分主次，在关键节点上采用人工治理修复。但在不同的地方，自然条件不一样，人工干预的尺度要区别把握，但总体上还是要以生态恢复为主。”

“生态恢复充分利用了自然界的自我修复能力，可以大大降低成本。”陈明强调。

充分考虑自然生态原貌，避免过度修复

在《有色金属行业绿色矿山建设规范》中有着这样明确的要求：“矿山经地质环境治理后的各类场地应安全稳定，对人类和动植物不造成威胁；对周边环境不产生污染；与周边自然环境和景观相协调；恢复土地基本功能，因地制宜实现土地可持续利用；区域整体生态功能得到保护和恢复。”

那么，西部干旱区和东部执行同样的标准是否合理？近段时间，陈明考察了国内不少矿山，而越看越感到这是一个需要进一步探讨的问题。

“8月中旬我去内蒙古乌海进行调研，看到那里的煤矿排土场被修复得绿草如茵，高压水枪不停地喷水。当时一位修复公司的员工是这样告诉我的：‘这里种植养护的每一棵树、一小片草，一年需要花费的资金却相当可观。如果哪天资金跟不上，出现断水现象，用不了多久，这些草全都得枯死。’”当地人的话给了陈明很大触动，进而他在西部的新疆、内蒙古、青海了解到，矿山绿色生态环境修复的要求与东部城市相同，验收标准也一样。

“在那样气候干旱、水资源极其缺乏的地区，开矿之前本就是戈壁。开矿后虽然需要修复，但如此修复，不但前期投入很大，后期维护的成本也非常可观。更要命的是，这样的修复是不可持续的。”面对记者，陈明的表述充满忧虑。

“于是我想，在一些位置偏远、自然环境恶劣、人迹罕至的地方，矿山修复是否必须不计成本、不惜代价？”

思考后的答案是否定的。

他认为，就像农业生产需要因地制宜一样，矿山修复也应该充分考虑到当地的自然条件。“不问是否可持续发展，单纯追求临时的绿化效果，非要把百千年来一直是戈壁滩的地方变成绿洲，是不是有‘过度修复’的嫌疑？”

陈明认为，如果是可持续的，修复工作值得做；如果不可持续，仅能维持短暂的绿色，那就不一定值得了；尤其是在经济运行相对困难的时期，更应慎重。“不是说这些地方不需要修复，而是要真正做到因地制宜地，把握好最符合生态需求的‘度’。”他希望有关部门能够细化相关设计要求及验收标准，让不同气候等自然条件下的矿山修复工作更科学、更合理。

刘建东是江苏省地质勘查技术院党委书记、院长，他的观点是：采用生态恢复还是人工修复应结合当地经济水平、城市发展规划和场地周边环境等因素综合考虑，还应进一步将一些被认为是废弃物的有用资源充分利用起来。他说：“在中东部一些矿业城市、老工业基地的市区、近郊，就应该进行高标准的治理和修复——先做前期规划，再大规模投入，通过实施工程治理项目，修复矿山生态环境。”

刘建东认为，我国东部一些矿山城市，自然条件较好，人口密集，而且这些地方在长期矿业发展的背景下，生态环境大都遭受了严重的伤害，修复矿山环境直接关系老百姓的生活质量和当地的经济发展，需要高标准的土壤修复和绿化工程。这方面，阜新、徐州、铜陵等矿业城市都做得非常好。

而在西部一些偏远矿山，地处戈壁荒原，修复成绿洲显然不太现实。但当地产生的扬尘可能影响到东部，因此适度控制是必须的。可以通过检测大气pm10值作为环境修复的衡量标准。“现在，用固土技术控制扬尘，在排土场上喷洒一层由黏土矿物等物质调配的胶凝材料，让表层土壤形成薄薄的硬壳，就能保证纳米级、微米级的沙粒不形成扬尘。”

江苏华东基础地质勘查有限公司总经理钱美平告诉记者：“这样的固体技术每平方米的成本就一两块钱，比大规模栽树种草种花要便宜得多，在西部应该是可行的。”

“矿山环境修复理应做到成本与效益兼顾。”钱美平还建议，国家有关部门可在普查工作的基础上，研究制定“全国一盘棋”的矿山环境修复规划，“制定相关政策和制度，因地制宜地设立修复目标和修复内容，选定恰当的技术路线，相关的验收标准也要进一步细化，要按照不同地域的自然环境和矿山品种分门别类，区别对待。”

用综合技术应对矿山环境中的复杂问题

那么，要想重建矿山自然生态系统、恢复其原本的面貌，需要重点进行哪些工作？

陈明认为，不仅要进行治理清除危石、降坡削坡、平整土地、治理空采区和塌陷区、消减堆积的尾矿、恢复植被等比较直观的工作，还要选择相应的技术，修复土壤和水体，消除重金属污染等。而这方面，我国矿山环境修复中做得还远远不够。

重金属污染的危害已是众所周知。刘永兵告诉记者，重金属会引发头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、各种癌症等疾病。摄入过量的镉，容易导致高血压和心脑血管疾病，引起骨钙的大量流失，造成肾功能失调。铅元素进入人体后很难被代谢，可造成新生儿先天智力低下；对老年人造成痴呆、脑死亡等。甚至过量的铁也会损伤细胞中的脂肪酸、蛋白质和核酸等，并导致钙镁等元素的失衡。

“因此，在矿山环境治理过程中，只关注物理变化，而不关注化学变化，是不全面的。”刘建东认为，从全国多目标地球化学调查结果看，全国的主要土壤重金属异常大都与矿山有关。某些流经矿山的江河，河道两侧的农田土壤污染可以延伸至下游20至50公里范围内，有的甚至达到百公里以上。流域性的重金属污染甚至达到上千公里。“与矿区地质灾害相比较，重金属的危害面积更大，受损人群更广，治理难度也更大。”

“看得见的地质灾害明枪易躲；而看不见的地球化学灾害则暗箭难防。正因为重金属污染需要通过专门的采样和分析测试才能被检测到，所以一旦被发现，往往已经造成不可逆转的损害。”陈明认为，矿山环境恢复的复杂性决定了矿山生态修复需要用系统论作为指导思想，采取综合手段解决物理、化学和生物的问题。“要根据不同地域和不同类型矿区制定不同的标准，从技术而言，更要针对每个矿山、每片场地以及不同污染类型的农田对症下药，开出不同的药方，研制出不同的药剂，突出不同的方案。”

对此，钱美平的观点是：在矿山环境修复领域，地球化学工程技术大有作为，且具有相当的优势。“当前，各地物理修复、化学修复、生物修复都已经有了不少比较成熟的技术，如煅烧、淋滤、电渗、植物吸附重金属、微生物吞噬有机污染物等等，已经形成了许多成功的案例。但矿山作为面积较大、污染情况较为复杂的区域，更适应采用综合修复的手段，而且情况越是复杂，各种修复方法越应兼顾。”

“我们重点要做的是真正当好环境修复师，让绿水青山回归，让原有的生态系统得到更好的恢复，为实现我国‘到2020年基本形成绿色矿山格局’的目标做出贡献。”陈明如是说。这是地质环境工作奋斗的航标，也是每一位老百姓的期望。

铜的富集机制一直是学术界关注的热点。新疆库车蒸发岩盆地不仅广泛发育地表卤水及结晶盐花，并且浅部地层碎屑岩节理面、破碎带可见绿色含铜矿物与石膏、石盐大范围共生产出的现象，该现象一直未能得到合理解释。为此，中国地质调查局矿产资源研究所（以下简称“资源所”）曹养同副研究员及其合作者开展了矿物学研究，确定绿色含铜矿物为副氯铜矿，相关共生矿物为石膏、钙芒硝、石盐，其形成受控于卤水中盐类矿物结晶序列规律。同位素研究进一步证实，来源于蒸发岩地层的溶滤卤水通过对含铜碎屑岩地层进行淋滤形成含铜卤水，随后又通过蒸发浓缩作用在地表快速（周期尺度以月计）富集成铜。该研究成果不仅揭示了表生铜矿富集新机制，同时也为区域找矿勘查工作提供了新思路。

上述成果受到中央级科研院所基本科研业务费（项目编号：YYWF201716）及自然科学基金面上项目（项目编号：41972082）共同资助，分别发表于国际地学权威期刊《Geofluids》和《Chemical Geology》。

图1 新疆库车蒸发岩盆地盐丘、盐泉、铜（矿）化点分布

图2 地表铜富集与卤水、石盐、石膏关系 　　

图3 副氯铜矿与石膏、钙芒硝、石盐共生及其铜同位素特征

论文信息：

Yangtong Cao*, Haiming Xu. 2021. A Rapid Cu Enrichment Mechanism from Cu-Bearing Brine in Kuqa Basin, Xinjiang, China: Controlled by Crystallized Sequence of Saline Minerals. Geofluids. 2021: 5550271.

Yangtong Cao. 2022. Origin of paratacamite in the Kuqa Basin, Xinjiang, China: Defined by Cu isotope values. Chemical Geology. 602: 120902.