還礦區綠水青山
—— 記中國礦業大學教授胡振琪

□ 本刊記者 朱曉莉 于小川

1991年，他是我國第一位中美聯合培養的土地復墾學博士。

2009年，他獲得了美國采礦與復墾學會（ASMR）土地復墾科技貢獻獎，這是ASMR首次把獎項頒給亞洲的科學家，是我國土地復墾學者在國際上獲得的第一個大獎。

2018年，他領取了礦山生態修復領域國際大獎——生態修復先鋒獎。這一獎項每年全球評選一人，這也是中國土地復墾與生態修復學者在世界范圍內首次獲得該獎項。

這些耀眼光環的擁有者，就是我國礦山生態修復專家、中國礦業大學教授胡振琪。

經過多次聯系，胡振琪教授同意擠出時間接受《當代礦工》雜志的專訪，這才讓記者有幸采訪到了這位在環境治理一線奮斗了三十余年的著名學者。

堅定走科學道路

胡振琪說自己和土地復墾結緣，是命運的安排。兒時，他是大家口中的“別人家的孩子”。上高中時，他把華羅庚說過的一句話當作座右銘：勤能補拙是良訓，一分辛勞一分才。他喜歡學習、努力學習，學習成績一直非常優秀。1980年，他考入中國礦業學院（現中國礦業大學）地質系礦山測量專業。進入大學后，他對自己的人生有很明確的規劃：“要走科學這條道路，我要做研究。”大學期間，他擔任班長、系學生會主席，但是學習一點也沒落下，成績在班里排名第一。上大三時，他放棄了留校當輔導員的機會，繼續攻讀碩士、博士。

1988年，胡振琪獲得教育部聯合培養的機會，當時有三個可以選擇的方向：地質統計學、礦產經濟學、土地復墾學。土地復墾及礦山生態修復是個新領域，美國剛剛成立了國家礦山土地復墾研究中心，南伊利諾斯大學是美國國家礦山土地復墾研究中心中西部分中心的所在地，胡振琪又順利申請到了獎學金，于是決定去美國挑戰這個“新興領域”。

在出發前，胡振琪拜訪了當時的國家土地管理局規劃司，時任司長劉廣金對他說：“國家剛剛頒布法規推動土地復墾工作，非常缺這方面的人才，希望你到美國好好學習，學成回來后報效國家。”胡振琪一直將這句話銘記在心，不僅順利完成了專業學習，還自學了土壤與植物學的相關課程，野外試驗，頂著夏天的烈日，踩著寒冬的大雪，取樣、測試、分析，他一點都不敢耽誤，生活得非常充實。

1991年，胡振琪聯系美國捐贈24箱復墾資料

1991年學習結束，很多留學生都選擇留在美國，但胡振琪想起出發時領導的期待，想到國家急需人才，毅然決定回國。

臨行前，胡振琪得到消息，美國一家圖書館有大量土地復墾方面的技術資料要捐獻，便立刻與之聯系。經過積極爭取，他帶著24箱有關土地復墾的珍貴資料回國。之后，這些資料便一直保存在中國礦業大學的圖書館里，為我國土地復墾技術的發展發揮了重要作用。

1996年，胡振琪前往英國埃克塞特大學坎伯恩礦院，研究污染土壤的修復。“英國康沃爾在上世紀三四十年代的鉛鋅產量達到全世界的一半，有色金屬污染比較嚴重。他們在土壤修復方面有很多值得我們借鑒的經驗。”胡振琪說。

矸石山變花果山

1991年回國時，恰逢中國土地學會在平頂山召開土地復墾分會年會，胡振琪被增補為委員，而此后他要面對的則是我國煤炭開采的兩大難題。我國96%的煤礦采用井工開采方式，煤矸石和塌陷地是井工礦面臨的兩大環境問題。針對這兩個難題，他不斷進行技術革新。

煤矸石是煤炭開采和加工過程中產生的固體廢棄物。煤礦經過多年開采，廢棄的煤矸石堆積如山。20世紀50年代以來，由于采掘機械化的發展和煤層開采條件的逐漸惡化，煤礦排出的矸石大量增加。我國煤炭系統多年來積存下來的煤矸石達60億噸以上，現在每年還要排放出7億噸，其中洗矸約1500多萬噸。煤矸石的堆積不但占用大量土地，而且煤矸石中所含的硫化物散發后會污染大氣和水源，對環境造成嚴重的破壞。

胡振琪選擇潞安礦務局王莊礦的一座煤矸石山作為試驗基地，憑借一腔熱情和僅僅1.7萬元的科研經費，開始了對煤矸石山綠化造林的探索。白天太陽曬著，晚上月亮陪著，可他并不覺得苦，因為他堅信大自然必將回報給他滿目青蔥。

幾個月后，一套實用的煤矸石山綠化造林技術誕生：胡振琪創造性地將反坡環山帶整地法應用于矸石山整地，提出了煤矸石山綠化造林五階段的基本模式。三年后，4公頃的土地產出了400萬元的直接經濟效益，他的科研項目《煤矸石山綠化造林的基本模式及其應用》也獲得國家環保局1996年度科技進步二等獎，并成為2004年度國家科技進步二等獎《煤礦區土地生態環境損害的綜合治理技術》的重要創新點之一。

山西王莊煤礦矸石山治理前后效果

黑黢黢的煤矸石山變成了綠油油的花果山，而胡振琪的研究才剛剛開始。

醫治“自然傷疤”

塌陷地是另一個讓胡振琪頭疼的事情，多出來的煤矸石山可怕，缺少填充物的塌陷地同樣可怕。采煤沉陷區，就像是人類給大自然留下的一道道傷疤，觸目驚心，難以愈合，同時也影響著當地農民的生計。

胡振琪一直忘不了當年在安徽淮北周口村治理塌陷地時的情景。皖北礦務局劉橋一礦所在地有千余畝采煤塌陷區，胡振琪帶領團隊按照生態工程原理規劃設計，通過挖深墊淺，將采煤塌陷地改造成了一個生態農場。治理完成后，村民又找上門來了：“你把土地弄成了魚塘，可我們只會種地，不會養魚啊。”大把的錢化作魚苗和飼料撒下去，到頭來年人均收入才300元。沒有辦法，他只好再找資料研究怎么養魚，在村里開課講養魚的基本知識，比如魚塘塘埂的標高、坡度和深度、按什么樣的密度和種類放養等等，沒想到就連老太太都來聽課，有些人甚至帶著家里的小孩來學習。1993年，村里人均收入增加到1000元，并且發展勢頭喜人，貧困村很快變成了小康村。

在土地復墾過程中，胡振琪一直在思考一個問題：大量采煤塌陷地都是塌完了再治理，其實是一種末端治理，能不能塌之前就治理，從源頭和過程中控制，實現邊采邊復？經過多年的研究，他提出了邊采邊復的理念，創立了相應技術體系，攻克了邊采邊復的復墾時機、復墾標高和動態復墾工藝等關鍵技術，可多恢復耕地10%～40%。

改滅火為防火

早期的煤矸石修復采用的是成本較低的無覆土修復技術，針對的是沒有自燃的矸石山，效果非常好。但是煤矸石的復燃率特別高，控制煤矸石復燃在國際上也是一個難題。為此，胡振琪帶領團隊又開始攻關煤矸石的滅火和防火技術。

煤矸石中所含的黃鐵礦易被空氣氧化，放出的熱量可以促使煤矸石自燃。煤矸石燃燒時散發出難聞的氣味和有害的煙霧，使附近居民慢性氣管炎和氣喘病患者增多，周圍樹木落葉、莊稼減產。煤矸石山自燃已經成為京津冀及周邊大氣污染防治的重要內容，也是“一帶一路”能源開發必須面對和解決的環境問題。

要滅火，首先要科學確定著火點位置。在這方面，胡振琪團隊擁有3項發明專利，包括采用熱紅外線遙感與測繪技術的耦合技術。但治理煤矸石的復燃，更重要的是防火。煤矸石的自燃是由氧化導致的，在這個過程中，微生物催化氧化往往是正常氧化速度的50～60倍，要抑氧首先要殺死煤矸石中的氧化菌，還要采用覆蓋碾壓的方式隔絕氧氣。這兩種技術結合使用，在治理煤矸石污染方面效果非常好。

胡振琪榮獲2019年度國家科技進步二等獎

在這項研究中，兩個“點”的判定顯得尤為關鍵。一是酸性判定。矸石山是否酸性是最基本的判斷，而傳統的PH值檢測帶有迷惑性。因此，胡振琪團隊提出了用“潛在酸性”計算方法來判斷酸堿度。二是著火點判定。滅火找不到著火點，就像打蛇打不到七寸，隨時可能復燃，被“反咬一口”。胡振琪團隊采用獨特的熱紅外與測繪技術相耦合的表層燃燒情況定位技術及基于表面溫度反演深部著火點位置模型，就仿佛透視眼一般，能夠準確找到著火點的位置。這一獨特的診斷技術申請了多項發明專利。

在解決了兩個“點”的關鍵問題后，胡振琪團隊還提出了表面噴漿與深部注漿相結合的安全滅火方法、生物化學抑制氧化和物理覆蓋碾壓相結合的抑氧隔氧防火技術以及植被恢復技術等，并與潞安礦業集團、陽泉煤業集團等形成了產學研用聯盟，讓數十座自燃的煤矸石山“偃旗息鼓”。治理后區域大氣中的二氧化硫等有害氣體濃度降低50%以上，達到國家有關空氣質量標準二級。這項成果整體達到國際先進水平，部分成果達到國際領先水平。

“煤矸石山自燃污染控制與生態修復關鍵技術及應用”這項胡振琪投入十余年心血的項目，最終榮獲2019年國家科技進步二等獎。2020年1月10日，胡振琪在人民大會堂接過了沉甸甸的榮譽證書，這是他第三次獲得國家科技進步二等獎。

“五花肉”復墾沉陷區

采煤沉陷區復墾和黃河泥沙這兩個完全不相干的東西，讓胡振琪完美地結合在了一起，既能復墾采煤沉陷區，又利于黃河調沙調水、治理黃河淤泥。“2005年，國內首次提出煤糧復合區這一概念。我國煤糧復合區面積巨大：10.8%的煤炭可采儲量與耕地重合。如果將煤糧復合區的這些煤炭全部挖出來，2億畝耕地可能就沒了。我們要做的就是利用充填復墾技術對采煤沉陷區進行修復，既把煤炭挖出來，又能把耕地保住。充填復墾是保護耕地最有效的方法，煤矸石、粉煤灰是常用的充填復墾材料。但它們存在兩個問題，一是這兩種材料可能含有重金屬，呈堿性或酸性，有潛在污染風險；二是這兩種材料數量有限，加之被拿去制作泡沫磚、水泥等，所以可用于充填復墾的煤矸石、粉煤灰越來越少。”胡振琪說。

夾層式土壤剖面構型示意圖

在尋找新材料的過程中，胡振琪想到了黃河泥沙。2011年，“十二五”國家科技支撐計劃課題“大型煤炭基地沉陷區黃河泥沙充填修復技術及示范”獲批。一切就緒，但取沙、輸沙、沉沙排水等都不容易，每個問題都要一一化解。他將試驗區選在離黃河較近的山東省梁山縣，因為這里與采煤沉陷區具有相似的地貌特征，都是坑塘澇洼地。

試驗區建成了，但土地復墾效果卻不理想，“主要是種植的農作物產量只有周圍正常農田的一半，可能是復墾后的土地呈‘上土下沙’結構，一般來說，泥沙上面需要覆蓋70厘米厚的土壤才有利于農作物生長，可是有些地方沒有那么多土壤。”胡振琪繼續探索研究，最終找到了最佳方法——分層充填，“我叫他‘五花肉’，就是構造夾心式土壤結構。”胡振琪解釋說。充填一層泥沙，覆蓋一層土壤，再充填一層泥沙，如此反復循環，泥沙中夾雜著若干層土壤，既有利于保水保肥，又有利于微生物活動加速土壤熟化，復墾后的農田產量很快達到正常農田水平。2015年，“五花肉”式充填方法成功申請了發明專利。

胡振琪認為，不僅是針對黃河泥沙，其他充填材料也可以考慮這種方法，不但成本低，而且對土地生產力恢復也大有好處。“它對治理采煤沉陷區、改善區域生態環境意義重大，未來有必要在黃河兩岸條件適宜的礦區大規模推廣該技術。”對于這一技術，胡振琪信心十足。

在科研攻關的同時，胡振琪也不忘為國家培養人才。除了帶博士、碩士研究生之外，他還一直堅持每年給本科生上課，結合自己的科研成果，把最新的土地修復知識傳授給學生。

對于本科生，胡振琪總是說：“人一定要自立，要有志向、有目標，這個目標需要通過人生規劃、事業規劃去一步步落實。勤奮也很重要，要利用好時間，這樣才能完成學習規劃，才會有所成就。”胡振琪說，“我要求我所有的學生每星期二的下午都要來我這匯報、交流、研討，我鼓勵他們多提問題，能提出問題說明思考到了一定的高度。問題越尖銳越好，能爭論起來效果更好。”

回首三十載，雖然辛苦，但當看到光禿禿的煤矸石山變成了綠山，看到廢棄的塌陷地變身為高產良田或百姓休閑的公園，胡振琪的心中就特別有成就感，覺得自己又做了一件值得驕傲的事。

對于未來，胡振琪這樣期待：“我心中有一個愿望，就是在退休以后到自己復墾的土地上，搭個小棚子，釣釣魚、養養花、種點菜，看著青山、綠地、藍天，感覺很美。”

胡振琪接受本刊記者采訪