碳中和背景下礦區生態修復減排增匯實現對策

何振嘉 ，羅林濤 ，杜宜春 ，緱麗娜

（1.陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西 西安 710075；2.中陜高標準農田建設集團有限公司，陜西 楊凌 712100）

引言

煤炭、石油和天然氣等化石燃料以及土地利用變化是影響碳排放和造成全球氣候變暖的重要因素[1]。氣候變化不止會對全球范圍內生態安全產生威脅，也不利于人類社會經濟可持續發展。在工業文明時期人類活動對化石能源具有強烈的依賴性，但由于化石燃料本身自帶的固有弊端和大量無節制消耗，在世界范圍內CO2等溫室氣體大量排放引發的氣候變化問題已成為人類面臨的巨大威脅和挑戰[2]。從1992 年起，《聯合國氣候變化框架公約》就對溫室氣體排放進行了相關規定，隨后，《巴黎協定》、《歐洲綠色協議》、《氣候變化法案》以及《歐盟氣候法》等文件先后對實現“碳達峰、碳中和”提出了具體的內容和明確的時間節點，實現溫室氣體凈零排放，統籌做好節能減排、固碳增匯已成為各國共同應對全球氣候變化問題的共識[3-5]。為推進社會主義生態文明建設，實現美麗中國建設的遠大愿景，2020 年9 月，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布，力爭在2030 年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060 年前實現碳中和；2020 年12 月，習近平總書記在氣候雄心峰會上宣布到2030 年中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005 年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右；同年，我國“十四五”規劃和2035 年遠景目標綱要提出將碳排放達峰后穩中有降列入中國2035 年遠景目標，“碳達峰、碳中和”已成為我國社會主義新時代生態文明建設的重要內容[6-7]。

我國是一個發展中國家，也是礦產資源生產和消耗大國，我國目前仍處于工業化、城市化進程快速發展的關鍵時期，不可避免的會產生巨大的資源消耗。而同時，在我國資源儲備、發展階段、產業結構、技術水平等方面所具備的條件來看，我國能源消耗的主要來源仍是煤炭資源，僅2020 年，我國煤炭資源利用所產生的CO2接近世界總CO2排放量的20%[8-9]。從碳達峰到力爭實現碳中和目標，僅有30 年時間，在“碳中和”總量和強度雙重壓力的背景下，礦產資源開發和利用產生的溫室氣體排放已成為影響和實現我國碳中和的重要因素，能源要求的增長和碳排放下降的約束將使得我國完成碳中和目標更具挑戰[10-11]。另外，伴隨著大規模、高強度的各類礦產資源開采和利用，雖然保障了經濟穩定持續發展，但同時也引發了生態環境破壞、土地資源損毀以及礦區碳平衡被破壞等問題，自1987 年至2020 年，僅因煤炭資源開采損毀的土地資源就超過180 萬hm2，不僅造成了極大的土地資源浪費，同時也降低了生態系統碳固存的能力和效果[12]。隨著全球氣候惡化問題的日益嚴重，礦產資源開發引發的“碳中和”問題已成為我國現階段以及未來較長一段時期必須要面臨及重視的問題。

1 礦區資源開發引發的碳排放問題及礦區修復進展

礦產資源開發會對區域內碳源生態系統產生一定影響，通過礦產資源開發，大型機械施工和開采行為會直接擾動區域內土地利用結構，加劇對土壤理化特性的破壞以及區域內生態環境損害，造成原有耕地、草地、林地等一系列高碳匯型土地資源的固碳能力減弱或喪失等問題。礦產資源開發的強度和規模直接影響礦區固碳能力，礦產資源開發前期，區域內生態系統較為穩定，大氣、水域、植被和土壤碳庫接近于平衡狀態，且在生態系統的循環作用下，有利于降低和固定系統內產生的CO2排放。碳排放量隨著采礦強度、開采規模的增大而增大，在礦產資源開采過程中，大型機械、車輛使用均會產生極大的燃料消耗，會直接造成礦區內碳排放量加劇，同時，開采過程中產生的CH4溢散和煤炭與煤矸石氧化產生的溫室氣體溢散也會造成碳排放量加劇。新建的礦山用地和工業用地均會通過資源開采、運輸、利用、排放等過程中消耗能源，造成土體、水源和大氣污染和CO2大量排放，嚴重危害“三生空間”系統。礦產資源利用過程中，也會持續不斷產生直接和間接碳排放，如煤矸石堆積自燃產生的CO 和CO2等溫室氣體。此外，礦產資源開采后，由于土地結構受到破壞，損毀土地的土壤抗侵蝕度、土壤滲透能力以及土壤養分等方面均會受到一定破壞，礦區碳固定能力不斷降低[13]，且由于礦區所處特殊的地理位置，在資源開發利用的整體過程中，由點向面、向網的擴散模式對于生態系統恢復和碳循環系統的持續穩定也會造成深遠的影響，嚴重危害礦區輻射范圍內土壤、大氣以及植被的碳儲存和碳交換[14]。

我國礦區面臨重大的生態環境問題，為加快礦區推進地質環境恢復和綜合治理工作，2001 年以來，我國先后出臺了《礦山地質環境保護規定》和《礦山地質環境保護與治理規劃》等政策，加快了廢棄礦山摸底調查和專項治理進度。隨著生態文明建設步伐的穩步推進，國家對環境保護的要求也提到了新的高度，廢棄礦區造成的嚴重危害已成為阻礙新時代生態文明建設的巨大阻礙。國務院于2016 年出臺《土壤污染防治行動計劃》（國發〔2016〕31 號），2018 年6 月，中共中央、國務院印發《關于全面加強生態環境保護堅決打好污染防治攻堅戰的實施意見》(中發〔2018〕17 號)等眾多政策規劃制定了生態保護紅線并提出“綠水青山就是金山銀山”理論，對礦區生態修復工作提出了十分必要的指導建議和有效的修復方法，同時也對廢棄礦山生態修復工作提出了更高的要求。自然資源部發布《關于探索利用市場化方式推進礦山生態修復的意見》（自然資規〔2019〕6 號）將礦區生態功能修復和后續資源開發利用、產業發展統籌考慮，明確了一系列激勵政策，有力推進了礦山生態修復工作的步伐。截止目前，全國礦區修復治理面積已超過92 萬hm2，治理率超過28.75%[15]。

2 礦區生態修復存在的不足

2.1 修復目標單一，固碳增匯理念不足

長期以來，我國礦區生態修復工作均具有一定的局限性，結合目前廢棄礦山修復工作情況來看，我國礦山生態系統修復過程過多關注點在于生態系統功能的恢復和土地利用結構的優化，對減少碳排放、促進碳中和方面的關注較少。其修復目標主要是以最小的經濟代價快速實現礦區污損土地修復和生態復綠，在有條件建設區域將其復墾為耕地或還林還草。礦區固碳增匯理念不足，缺乏必要的實踐探索，且目前應運于修復固碳增匯的技術含量較低，尤其缺乏必要的水、土資源檢測等基礎性調研，整體修復效果不佳。2013 年5 月，習近平總書記指出“推進生態文明建設，必須全面貫徹落實黨的十八大精神，樹立尊重自然、順應自然、保護自然的生態文明理念，堅持節約資源和保護環境的基本國策，堅持節約優先、保護優先、自然恢復為主的方針，著力樹立生態觀念、完善生態制度、維護生態安全、優化生態環境，形成節約資源和保護環境的空間格局、產業結構、生產方式、生活方式”。2018 年5 月，習近平總書記在全國生態環境保護大會上的講話“山水林田湖草是生命共同體，要統籌兼顧、整體施策、多措并舉，全方位、全地域、全過程開展生態文明建設”。各項政策和精神與實現碳中和理念高度契合，但結合目前礦區生態修復和固碳增匯工作方面的表現來看，生態功能優先和固碳增匯的修復理念尚未得到充分展現，部分用于實現礦區生態功能和固碳增匯的各類舉措尚處在初級階段。

2.2 修復方法單一，固碳增匯水平較低

礦區生態修復工作是一項系統、復雜的綜合性內容，在新形勢下，由于缺乏整體規劃、周密調查和必要的科技投入，且對節能減排、固碳增匯方面考慮不足，現有的礦區修復手段和方法均表現的較為單一，主要為通過工程措施進行地質災害治理，簡單的與土地整治模式相結合進行簡單粗放的復墾。土壤碳庫是陸地生態系統中的核心組成部分，也是解決碳匯問題的核心，是削減碳排放、緩解全球氣候變化的重要路徑。土壤環境問題是礦區修復工作的重點，由于礦區會產生大量溫室氣體、重金屬以及其他有毒害物質，且各類污染物的污染周期長、危害大，在此基礎上直接進行簡單的土地復墾勢必會極大的影響土地質量，造成土壤固碳能力降低，也不利于新增耕地糧食產能提升。另外，更加嚴重的是礦區各類有毒害物質會通過在土壤中積聚和遷移，進一步引發地表和地下水資源污染，對陸地生態系統碳庫造成極大的損害。針對礦區土壤碳庫固存問題，目前普遍采用的方式為通過物理置換、植物固定、生物改善等改善土壤條件，進一步提升土壤固碳能力，但由于修復成本較大、修復周期較長和修復效果不理想，同時，針對土壤進行修復由于采用的方式較為單一，也難以滿足固碳增匯的目標，且經濟效益顯著、可行性強的修復方法尚未得到充分開發，很多固碳增匯技術需要進一步的完善和研發。

2.3 修復模式單一，固碳增匯成效不顯著

礦區生態系統修復工作的主要載體在礦區自身，但同時也與社會經濟系統之間有極深的耦合關系。而現有的礦區生態修復工作整體統籌規劃以及對山水林田湖草生命共同體的內在機理和規律認識不足，從規劃設計階段就未能將修復區域作為一個完整的生態系統進行綜合考慮，僅僅通過完成每一項具體的單項工程來實現修復內容，修復模式較為單一，雖然在短期內可取得明顯的修復效果，但由于缺乏有效、長效的監控監管機制，修復后的礦區資源無法得到充分有效利用和采取必要管護，生態系統在一段時期后又將再次發生損毀或破壞，造成生態-經濟-社會系統不穩定，無法達到預期的生態系統服務價值，同時也不利于陸地生態碳庫的持續穩定。此外，現有的礦區生態修復未能充分考慮廢棄礦區土地利用現狀和開發潛力等因素，修復后缺乏必要的土地管理措施和林網工程建設，在一定程度上減弱了土壤和植被碳匯效應。同時，大部分礦區也未能因地制宜結合自身特色深化推動產業經濟發展，修復后的礦區難以形成長期穩定且能夠自維持的生態系統，整體來看，礦區生態修復和固碳增匯成效不顯著。

3 基于碳中和背景礦區固碳增匯實現對策

3.1 樹立固碳增匯意識，深化固碳機理研究

“碳達峰、碳中和”是習近平總書記立足于社會主義生態文明建設、建設美麗中國提出的一項氣候變化國家戰略，也是影響我國未來較長一段時間內經濟發展的重要戰略。我國是目前全世界最大的碳排放國，在切實推進我國經濟持續穩定增長的同時，碳排放引發的問題也成為阻礙我國生態環境改善的重要因素。習近平總書記提出的“碳達峰、碳中和”目標，為我國綠色低碳的礦區生態修復工作指明了前進方向，也為全球氣候治理向前邁進注入了新動能，是順應時代發展需求，也是保障我國經濟可持續發展的重要舉措。我國目前礦區生態修復工作取得了一定成效，但基于碳中和背景的礦區固碳增匯工作尚存在不足，礦區要充分借助國家戰略提供的政策指引，牢固樹立固碳增匯意識，切實將碳中和理念深度融入礦區生態修復工作中。同時，要針對不同土地利用結構進一步研究礦區生態系統中碳源構成，碳源轉化方式及其影響因素、作用機理、過程機制及固碳效應，提高林地、草地、灘涂地等高碳匯型土地資源保有率。結合礦區資源開發模式、產業結構及生態過程等方面的需求，重點對礦區修復過程中土壤、植被、生物等方面固碳機理進行充分研究，更好的指導工程或其他相關措施開展碳中和，持續提升固碳增匯能效。

3.2 節約集約用地，降低碳排放當量

在碳中和背景下，礦區生態修復已成為集實現礦山生態修復、提高土地利用程度以及兼顧提升礦區碳匯能力為一體的重要手段。礦產資源開發利用的基礎載體為土地資源，礦區土地的節約集約利用有利于緩解礦區范圍內碳排放量和排放強度。相關研究表明，通過礦區生態修復可顯著增加土壤有機碳庫容量和CO2吸收量，通過礦區復墾并種植水稻，將CO2吸收量由復墾前的1.1×106kg 提高到2.67×106kg，增幅達142.73%，是實現碳中和一項十分有利的舉措[16-17]。礦區資源開發利用的整體過程中，都會伴隨大量的溫室氣體排放，要降低礦區碳排放，實現碳中和，必須以低碳發展為目標導向，要切實以國土空間規劃和用途管制為手段，合理選定礦區范圍和可開發范圍，優化土地利用結構、規模和布局，提前規劃好礦區資源開采、運輸、利用、排放以及土地資源復墾再利用全過程中的實施方案，重點對場地選址、采區空間優化以及排土場空間優化等方面進行減排設計，通過提高運輸效率和縮短運距等方式實現礦區降低碳排放強度、提高碳匯水平和固碳效率，做到“少占地、少損毀”以及“多造地、快復墾”。在規劃設計前期，要切實做好土地資源利用調查，避免或盡可能減少林地、天然牧草地等高碳匯型土地資源的開發和擾動，同時，要從有利于節能、減排、降耗等角度出發進行規劃設計，實現礦區平面布局和空間布局最優規劃。此外，要充分結合土地利用結構、礦區開發規模和礦產資源分布特征等制定相應的復墾方案，最大限度的節約集約利用礦區土地資源，實現可持續發展。

3.3 優化復墾技術，提升碳固存能力

實現礦區碳中和的重點在于確保礦區修復后土地再利用程度的提高，土地復墾后土壤固碳能力提升和生態環境的改善是生態修復效果最佳的體現方式。已有研究表明，通過實施土地復墾，可較好的恢復礦產資源開發過程中產生的碳損失，且能顯著提升土壤固碳能力。首先，要通過統籌規劃，綜合全面制定經濟合理、安全高效、切實可行的礦區土地復墾方案，精細化做好礦區范圍內地質調查和土壤分析、水樣檢測等基礎前期工作，針對存在粉塵物質、重金屬以及其他有毒害物質的地區，要做好土壤污染修復專項方案，利用土體有機重構技術、生物修復技術、農業生態修復技術以及改性生物炭材料修復技術深化污損土壤修復工作，不斷改善礦區土壤質量和植被覆蓋率，最大程度的提高土壤和植被固碳能力。此外，要不斷優化復墾技術，針對不同區域、不同產業、不同作物對中低產田產能提升的需求，以土地質量提升、產能提高和固碳量有效增加為目的，綜合考慮待復墾土地損毀類型和程度、自然適宜性和生產潛力以及工程地質條件和應用機械的可能性，結合社會環境條件和經濟因素，采用高標準建設，開展綠色清潔有機肥制備理論、制備技術和施用方法研究，同時優化配置水資源，重視土壤培肥等農藝措施，通過提升復墾土地等別來推動生態修復效果的提升，實現耕地質量和碳固定量的雙提升。最后，要重視生態型修復措施的應用，統籌考慮廢棄礦區“山、水、林、田、湖、草”綜合體構建，在不具備復墾條件的地區充分利用固廢復綠技術和無土噴播技術，按“宜林則林，宜草則草”原則進行修復，全方位拓展固碳渠道，同時，要加強廢棄礦區資源再利用，最大程度的改善礦區生態環境[18-20]。

3.4 創新礦區土地綜合利用模式

礦區生態修復的主體是土地，實現礦區碳中和的主要方式是將其復墾為耕地，部分地區也依據“宜林則林、宜草則草”的原則因地制宜開展修復工作。在“碳達峰、碳中和”背景下，礦區生態修復工作的核心，已發展為“山、水、林、田、湖、草”綠色理念的綜合體現，而現有的礦區土地復墾模式主要采用單一的土地平整和客土回填等工程措施，固碳增匯能力較弱，因而，實現碳中和遠大目標也需向多元化發展模式上轉變。礦區的經濟和社會價值包括綜合開發關鍵礦產，同時降低運營風險并促進礦山修復[21]，要充分考慮廢棄礦區土地利用現狀和開發潛力等因素，結合生態功能修復和后續資源開發利用、產業發展等需求，充分遵循土地權利人的意見，合理確定礦區內各類空間用地的規模、結構、布局和時序，大力發展和施行“礦區修復+產業融合”模式推動生態修復、經濟增長和產業升級，降低人類活動對表層土壤的干擾，綜合提升植被和土壤碳匯功能，最終實現碳中和目標。結合景觀生態學，著力構建礦區綠色生態廊道、豐富礦區綠地系統、加強礦區植物配置規劃，增強碳匯能力，如上海“深坑酒店”項目、陜西潼關小秦嶺金礦國家礦山公園、黃石國家礦山公園、湖北應城國家礦山公園、威海華夏城礦坑修復項目等，通過礦區創面危險消除、削坡平整土地施工以及生態環境回復等工程措施，將礦區土地資源優化再利用，不僅完成了對礦區生態修復的目標和任務，提升了礦區土壤碳固存效果，同時也結合自然和人文景觀，因地制宜地盤活了土地資源利用，創造了新的收益獲取和增長點，而取得的收益可回饋于礦區生態環境管護，將生態優勢轉化為經濟優勢的延伸型補償，順應了新時代生態文明建設和“綠水青山就是金山銀山”的時代性要求。

4 結語

碳中和是順應時代發展和符合人類社會發展需求的大趨勢。為深入落實《中共中央國務院關于全面加強生態環境保護堅決打好污染防治攻堅戰的意見》（中發〔2018〕17 號）、響應黨的十九大報告提出的“山水林田湖生命共同體”和習近平總書記“綠水青山就是金山銀山”理論，實現2060 年碳中和愿景目標，加快礦區生態修復和碳中和進展具有重大的戰略意義。本文從礦區資源開采引發的生態系統碳排放問題出發，揭示了我國礦區生態修復過程中存在的一些不足，并針對性的提出了礦區節能減排、固碳增匯的實現對策，以期為我國礦區生態修復、實現碳中和提供必要借鑒。