中國地質調查局國家地質實驗測試中心生態修復工作紀實
山水林田湖草是生命共同體,大氣、水體和土壤是共同體的基本要素,它們既是整個生態系統的重要環境介質,又是保障人類生存與生態系統運行的物質基礎。
中國地質調查局國家地質實驗測試中心(以下簡稱“中心”)憑借自身專業特長與技術優勢,面向國家生態文明建設重大戰略需要,早在“八五”、“九五”期間就統籌謀劃、超前布局、投入精力開展生態修復工作相關研究。中心所屬的自然資源部生態地球化學重點實驗室經過長期的摸索與實踐,系統提出了生態地球化學理論與調查評價技術方法,在重金屬污染土壤修復、酸性礦山廢水修復、天然礦物材料研發等方面積累了技術經驗,形成了示范工程。在安徽銅陵、遼寧沈陽、云南會澤、江西大余等地對污染礦山土壤和農田土壤進行了修復實驗,使土壤質量得到極大改善,農作物中重金屬含量顯著減少;在江西德興對礦山下游污染水體進行了修復,使原本污染嚴重的河水達到適宜魚類生長的要求,符合農田灌溉水標準。在湖南株洲利用地球化學生物修復技術對水體修復,處理后水質達到國家污水排放標準;在江西龍南對離子型稀土礦區的污染山體進行修復和邊坡治理,取得了豐碩成果。逐步形成了自主研發的,以地球化學技術、地球化學生物修復技術、地球化學與電動力學聯合修復技術為主的地球化學工程技術修復體系,在重金屬污染水土修復技術研發和示范建設中取得重大突破。這些先行先試的具體行動和豐碩成果,為中心在新時代開展生態修復治理工作奠定了堅實基礎。
2018年,圍繞自然資源部新的職能定位,置身于地質調查事業轉型升級的大潮中,中心超前謀劃,主動擔當,在自然資源調查評價管理中積極發揮支撐服務作用。明確將開展“生態修復技術”創新與應用示范作為中心轉型升級的重要發力點,為履行“生態保護修復職責”提供支撐服務。中心深度融入生態文明建設的思想更加明確,系統開展生態修復的思路更加清晰,支撐服務生態文明的舉措更加有效。中心生態修復工作多點開花,成果豐碩。
稀土礦山修復:積累厚重,取得實效
江西省贛州市18個縣市區均有離子型稀土礦山分布。同時,大部分區域位于國家生態戰略安全 “兩屏三帶” 中的“南嶺山地帶”東部,有8個縣屬國家重點生態功能區,具有重要的生態功能和價值。
2012年,中心開始在贛州龍南縣足洞稀土礦開展礦山生態修復工作。在全面調查了礦區及周邊表層土壤的基礎上,查清了稀土礦山表層土壤最大的問題是土壤酸化和土壤貧瘠,氮、磷、鉀等主要營養元素嚴重缺乏。在此基礎上,中心利用少量的天然黏土礦物對污染土壤進行原位修復,解決了礦區客土高成本修復的難題。同時,創新性地利用“地球化學障-生態袋柔性結構”技術實現了對修復后土壤的固定,解決了礦區地形陡峭修復后土壤難以固定的關鍵問題,實現了礦區植被的持續有效復綠。
中心生態修復團隊還充分利用稀土礦山開采過程中殘留在土壤中大量的氮元素和酸性土壤環境,在龍南修復實驗區成功種植了喜酸且適宜贛州氣候環境生長的高附加值經濟作物——藍莓。經過連續 4 年跟蹤監測,藍莓果實中有害元素含量遠低于國家標準,且富含有益人體健康的維生素、礦物質元素。
酸性礦山廢水:攻克難關,源頭修復
酸性礦山廢水會對周邊地下水、地表水及當地生態環境、人體健康造成嚴重污染,形成不可逆破壞,其治理修復對于預防、控制和治理金屬礦山環境污染問題具有重要意義。
中心生態修復團隊深入江西德興銅礦源頭,以銅礦內具有代表性含有大量硫酸根、鐵、銅、錳的楊桃塢廢水庫酸性礦山廢水作為修復對象,發明設計了一種對酸性礦山廢水重金屬污染治理的工藝流程裝置,出水中總Fe、Cu2+、Mn2+、Al3+、Ni2+的平均去除率均大于99%,Zn2+的平均去除率大于95%,PH值升高至偏中性,出水指標達到國家《生活飲用水衛生標準》,并滿足國家《污水綜合排放標準》中一級排放標準。每處理1噸廢水最高成本僅6.4元,具有廉價、高效、管理簡單、無二次污染的特點。此工藝獲得國家發明專利,并建立了示范工程,實現了真正意義上的源頭修復,為其他類型礦山的源頭修復提供了技術思路。
污染農田修復:符合實際,降低成本
江西省是我國的礦產資源大省,其中贛州被譽為中國的“稀土王國”,大余縣素有“世界鎢都”之稱。但是,隨著礦業活動的深入開展,礦山環境問題逐漸凸顯,尤其是重金屬對農田的污染日益嚴重。
中心生態修復團隊利用地球化學工程技術在江西省贛州市開展農田鎘污染修復工作,首創性地提出了“根系微地球化學障”修復模式和修復技術。該技術應用改性礦物材料,在水稻根系上形成微型障,阻滯鎘向根系中遷移,減少了農作物對鎘的吸收量,從而降低了稻米中的鎘含量。目前,該技術已在贛縣實驗中取得“雙80”的效果:稻米中鎘含量降低80%,修復成本降低80%。
基于“根系微地球化學障”技術,中心生態修復團隊在贛州大余縣開展了大面積修復工作,修復農田超過200畝。
復合污染土壤修復:創新技術,用途廣泛
中心生態修復團隊針對多重金屬復合污染土壤,建立了電動-穩定化(EK-SS)修復技術,以Zn、Pb、Cd、Cu和Hg為主要目標污染物,研發了中試實驗裝置,并進行典型示范。重點解決了如何使土壤中的多種重金屬同時做快速定向運動和如何將EK-SS的具體修復方案和修復裝置實用化兩個技術難點。針對重金屬-有機氯復合污染土壤,采用電動力學-滲透反應格柵技術(EK-PRB)技術,自主研發了EK-PRB裝置,能同時去除“活動態”重金屬和有機氯,可應用于野外現場污染場地修復。
這兩種技術提高了污染場地綠色、可持續修復技術的自主研發能力,形成實用的有機和多種重金屬復合污染場地的修復方案和修復裝置,現場小試和典型示范說明其應用效果明顯,具有快速、高效和經濟實用性等優點,為復合污染場地修復和復墾提供理論基礎和技術支撐。
編寫《生態修復理論與實踐》
在全國高度重視生態文明建設、狠抓生態環境修復治理的形勢下,中心編寫了《生態修復理論與實踐》,填補了目前相關領域工具用書的空白。
書中對礦山修復、酸性礦山廢水、農田污染等實用有效的修復技術進行了歸納、分類與總結,對當前生態修復領域的理論方法體系進行了盤點、凝練與提升,對未來生態修復工作提出了規劃和設想。
下階段工作將由點及面、整裝發力
新時代,中心服務支撐生態文明建設,系統開展生態修復工作的藍圖已經逐漸展開,在云南安寧磷礦區、贛南南部稀土礦山,摸清家底,開展系統性生態修復治理工作,逐步形成生態修復治理標準的體系框架;在江西德興銅礦區內持續開展酸性礦山廢水治理示范工程,在江西贛南地區打造根系微地球化學障示范工程;在生態修復技術、低價高效修復材料研發、現場修復檢測設備研發等方面,加強科技創新及應用推廣,守住已有陣地,擴展領域,做大做強。
生態文明建設是系統工程,是造福中華民族子孫的千秋大業,不是一朝一夕、一蹴而就的事情,需要有“咬定青山不放松”的定力與魄力,需要持續發力,久久為功,才可以不負人民的期望。在這個過程中,中心將繼續主動擔當作為,不負初心和使命,用所學的知識、所會的技術,一身本領,一腔熱血,加快推進生態文明建設領域的科技創新,為生態文明建設注入強勁動力!
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