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中国地质调查局国家地质实验测试中心生态修复工作纪实

2019-12-02 14:16:31   来源:中国地质调查局

山水林田湖草是生命共同体,大气、水体和土壤是共同体的基本要素,它们既是整个生态系统的重要环境介质,又是保障人类生存与生态系统运行的物质基础。

中国地质调查局国家地质实验测试中心(以下简称“中心”)凭借自身专业特长与技术优势,面向国家生态文明建设重大战略需要,早在“八五”、“九五”期间就统筹谋划、超前布局、投入精力开展生态修复工作相关研究。中心所属的自然资源部生态地球化学重点实验室经过长期的摸索与实践,系统提出了生态地球化学理论与调查评价技术方法,在重金属污染土壤修复、酸性矿山废水修复、天然矿物材料研发等方面积累了技术经验,形成了示范工程。在安徽铜陵、辽宁沈阳、云南会泽、江西大余等地对污染矿山土壤和农田土壤进行了修复实验,使土壤质量得到极大改善,农作物中重金属含量显著减少;在江西德兴对矿山下游污染水体进行了修复,使原本污染严重的河水达到适宜鱼类生长的要求,符合农田灌溉水标准。在湖南株洲利用地球化学生物修复技术对水体修复,处理后水质达到国家污水排放标准;在江西龙南对离子型稀土矿区的污染山体进行修复和边坡治理,取得了丰硕成果。逐步形成了自主研发的,以地球化学技术、地球化学生物修复技术、地球化学与电动力学联合修复技术为主的地球化学工程技术修复体系,在重金属污染水土修复技术研发和示范建设中取得重大突破。这些先行先试的具体行动和丰硕成果,为中心在新时代开展生态修复治理工作奠定了坚实基础。

2018年,围绕自然资源部新的职能定位,置身于地质调查事业转型升级的大潮中,中心超前谋划,主动担当,在自然资源调查评价管理中积极发挥支撑服务作用。明确将开展“生态修复技术”创新与应用示范作为中心转型升级的重要发力点,为履行“生态保护修复职责”提供支撑服务。中心深度融入生态文明建设的思想更加明确,系统开展生态修复的思路更加清晰,支撑服务生态文明的举措更加有效。中心生态修复工作多点开花,成果丰硕。

稀土矿山修复:积累厚重,取得实效

江西省赣州市18个县市区均有离子型稀土矿山分布。同时,大部分区域位于国家生态战略安全 “两屏三带” 中的“南岭山地带”东部,有8个县属国家重点生态功能区,具有重要的生态功能和价值。

2012年,中心开始在赣州龙南县足洞稀土矿开展矿山生态修复工作。在全面调查了矿区及周边表层土壤的基础上,查清了稀土矿山表层土壤最大的问题是土壤酸化和土壤贫瘠,氮、磷、钾等主要营养元素严重缺乏。在此基础上,中心利用少量的天然黏土矿物对污染土壤进行原位修复,解决了矿区客土高成本修复的难题。同时,创新性地利用“地球化学障-生态袋柔性结构”技术实现了对修复后土壤的固定,解决了矿区地形陡峭修复后土壤难以固定的关键问题,实现了矿区植被的持续有效复绿。

中心生态修复团队还充分利用稀土矿山开采过程中残留在土壤中大量的氮元素和酸性土壤环境,在龙南修复实验区成功种植了喜酸且适宜赣州气候环境生长的高附加值经济作物——蓝莓。经过连续 4 年跟踪监测,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维生素、矿物质元素。

酸性矿山废水:攻克难关,源头修复

酸性矿山废水会对周边地下水、地表水及当地生态环境、人体健康造成严重污染,形成不可逆破坏,其治理修复对于预防、控制和治理金属矿山环境污染问题具有重要意义。

中心生态修复团队深入江西德兴铜矿源头,以铜矿内具有代表性含有大量硫酸根、铁、铜、锰的杨桃坞废水库酸性矿山废水作为修复对象,发明设计了一种对酸性矿山废水重金属污染治理的工艺流程装置,出水中总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,出水指标达到国家《生活饮用水卫生标准》,并满足国家《污水综合排放标准》中一级排放标准。每处理1吨废水最高成本仅6.4元,具有廉价、高效、管理简单、无二次污染的特点。此工艺获得国家发明专利,并建立了示范工程,实现了真正意义上的源头修复,为其他类型矿山的源头修复提供了技术思路。

污染农田修复:符合实际,降低成本

江西省是我国的矿产资源大省,其中赣州被誉为中国的“稀土王国”,大余县素有“世界钨都”之称。但是,随着矿业活动的深入开展,矿山环境问题逐渐凸显,尤其是重金属对农田的污染日益严重。

中心生态修复团队利用地球化学工程技术在江西省赣州市开展农田镉污染修复工作,首创性地提出了“根系微地球化学障”修复模式和修复技术。该技术应用改性矿物材料,在水稻根系上形成微型障,阻滞镉向根系中迁移,减少了农作物对镉的吸收量,从而降低了稻米中的镉含量。目前,该技术已在赣县实验中取得“双80”的效果:稻米中镉含量降低80%,修复成本降低80%。

基于“根系微地球化学障”技术,中心生态修复团队在赣州大余县开展了大面积修复工作,修复农田超过200亩。

复合污染土壤修复:创新技术,用途广泛

中心生态修复团队针对多重金属复合污染土壤,建立了电动-稳定化(EK-SS)修复技术,以Zn、Pb、Cd、Cu和Hg为主要目标污染物,研发了中试实验装置,并进行典型示范。重点解决了如何使土壤中的多种重金属同时做快速定向运动和如何将EK-SS的具体修复方案和修复装置实用化两个技术难点。针对重金属-有机氯复合污染土壤,采用电动力学-渗透反应格栅技术(EK-PRB)技术,自主研发了EK-PRB装置,能同时去除“活动态”重金属和有机氯,可应用于野外现场污染场地修复。

这两种技术提高了污染场地绿色、可持续修复技术的自主研发能力,形成实用的有机和多种重金属复合污染场地的修复方案和修复装置,现场小试和典型示范说明其应用效果明显,具有快速、高效和经济实用性等优点,为复合污染场地修复和复垦提供理论基础和技术支撑。

编写《生态修复理论与实践》

在全国高度重视生态文明建设、狠抓生态环境修复治理的形势下,中心编写了《生态修复理论与实践》,填补了目前相关领域工具用书的空白。

书中对矿山修复、酸性矿山废水、农田污染等实用有效的修复技术进行了归纳、分类与总结,对当前生态修复领域的理论方法体系进行了盘点、凝练与提升,对未来生态修复工作提出了规划和设想。

下阶段工作将由点及面、整装发力

新时代,中心服务支撑生态文明建设,系统开展生态修复工作的蓝图已经逐渐展开,在云南安宁磷矿区、赣南南部稀土矿山,摸清家底,开展系统性生态修复治理工作,逐步形成生态修复治理标准的体系框架;在江西德兴铜矿区内持续开展酸性矿山废水治理示范工程,在江西赣南地区打造根系微地球化学障示范工程;在生态修复技术、低价高效修复材料研发、现场修复检测设备研发等方面,加强科技创新及应用推广,守住已有阵地,扩展领域,做大做强。

生态文明建设是系统工程,是造福中华民族子孙的千秋大业,不是一朝一夕、一蹴而就的事情,需要有“咬定青山不放松”的定力与魄力,需要持续发力,久久为功,才可以不负人民的期望。在这个过程中,中心将继续主动担当作为,不负初心和使命,用所学的知识、所会的技术,一身本领,一腔热血,加快推进生态文明建设领域的科技创新,为生态文明建设注入强劲动力!

(本文由中国地质调查局国家地质实验测试中心供稿)

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