碳中和目標背景下礦山生態修復的路徑選擇
碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革，未來主要的實現路徑包括4個方面。
(1) 改善能源結構。據《BP世界能源統計報告（BP Statistical Review of World Energy）》，2020年全球化石能源占比83.1%，其中：煤炭、石油、天然氣分別占27.2%,33.0%,24.7%，石油為主要能源。我國2020年化石能源占比為84.4%，但煤炭占56.6%，為主要能源，石油天然氣分別占19.6%和8.2%。同時，我國能源結構調整速度，特別是新能源發展迅猛，2020年新能源比例已超過15%，今后每年大致以1%的速度遞增，煤炭則以1%的速度遞減。在確保能源供應、流通、利用安全的前提下，主動優化以煤炭為主體的能源結構，構建清潔、低碳、安全、高效的能源體系，是我國實現碳中和最根本、最直接的路徑。(2) 推動節能減排。節能減排是發達國家實現“碳中和”目標最重要、最經濟的手段，例如歐盟國家碳中和目標中50%依靠節能減排實現。近年來我國狠抓產業結構調整與節能減排，單位GDP能耗從2010年的0.9062t標煤/萬元下降到2015年的0.6412t標煤/萬元，2020年下降至0.4902t標煤/萬元，節能成效顯著。但是我國2017年的能源強度是世界平均水平的1.8倍、美國的2.5倍、歐盟的3.3倍、日本的4.3倍，差距很大，因此，能源利用效率仍有很大的提升空間。通過產業升級、原料替代、工藝優化、資源整合、區域協同等舉措，調整轉變重點領域高耗能產業結構與高排放生產方式，持續提高能源利用效率和資源循環利用水平，實現零碳排放或低碳排放，也是我國實現碳中和最重要、最經濟的路徑。(3) 改變生活方式。生活方式包括住宅、食物、交通和生活用品等。有學者將這一路徑劃歸為“推動節能減排”類型，但它對碳中和目標的實現影響較大，因此，我們將其作為一個重要的路徑單獨列出。當前，中國人均溫室氣體排放CO2當量為8.2t，居民消費引發的約4.3t，占比52%，其中，住宅、食物、交通、生活品、休閑游樂等帶來的分別為1.4,1.1,1.1,0.3和0.4 t，且城市居民能源消費將成碳排放主要增長源。國際能源機構（International Energy Agency，簡稱IEA）勾畫的2050碳中和路線圖中提出，2050年應有85%以上的建筑為零排放建筑，但目前距離這一目標仍然任重道遠。碳中和目標的實現離不開廣泛的公眾參與，倡導低碳消費、綠色出行等生活方式是實現碳中和目標最基礎、最持久的動力源泉。(4) 提升碳匯能力。包括自然與人為兩個層面，自然碳匯主要通過科學綠化，增強植物光合作用、挖掘提升土壤和植物固碳能力，例如基于自然的解決方案（Nature-based Solution，簡稱NbS）；人為碳匯則通過碳捕集、利用與封存（Carbon Capture，Utilizationand Storage，簡稱CCUS）或大氣CO2去除（Carbon Dioxide Removal，簡稱CDR）等負排放技術來實現去除?，F階段類似負排放技術等人為碳匯成本高，尚未實現大規模應用，且穩定性較差，固碳的不確定性較大。自然碳匯固碳周期長、總體容量有限。因此，不能完全依靠提升碳匯能力來實現碳中和。未來隨著前3條路徑的實現，提升自然與人為碳匯能力將助力碳中和目標的實現，是對以上3條路徑的有益補充。
2030年，中國非化石能源占比將提升至20%，2050年新能源成為主體能源，化石能源將受持續性擠壓。歐盟國家能源轉型早，大量的礦山已關閉，但諸如地下礦井、露天采場、排土場等采礦跡地仍長久存在，后礦業時代的問題遠未得到有效解決。截止2020年，我國已累積關閉礦井數量12000處，我們東部地區正步向歐盟等發達國家經歷過的后礦業時代，未來30a這樣的趨勢越發明顯。盡管當前煤炭仍然是國家能源安全的壓艙石，但雙碳目標必將加速后礦業時代的來臨。后礦業時代的主要特性如下：
(1) 長久性。后礦業時代具有長久性，但目前公眾對這種長久性的認識尚不夠深刻。具體表現為2個層面：①退出周期長。歐盟國家從20世紀60年代起步入后礦業時代，按此測算，后礦業時代已經經歷了60a的歷史，但至今仍未完全走出后礦業時代，且后礦業時代的諸多問題層出不窮。②恢復周期久。英國生態學家BRADSHAW認為，采礦結束后礦山生態系統恢復的時間尺度仍在百年以上?？梢?，后采礦時代生態系統恢復是一個極具挑戰性的長期過程，并且這一過程遠比從碳達峰到碳中和的時間更久。
(2) 艱巨性。我國東部一些傳統的礦業城市已面臨資源枯竭，大量的礦井已經或即將關閉，但治理任務極為艱巨。具體表現為3個難題：①能源替代難：經濟發展離不開能源支撐，當下新能源利用最大的問題是隨機性、間隙性、波動性，難以保障電網的穩定性與接續性。除此之外，新能源在前期建設過程耗能、耗資巨大，科技與資金投入要求高，能源替代仍十分困難。②產業接續難：傳統礦業城市依靠礦產資源形成采掘、加工、利用等全產業鏈條，礦產資源開發鼎盛時城市與礦業共同繁榮，但“坐礦吃空”的弊端也尤為凸顯，經濟發展十分單一。進入后礦業時代舊產業直接退出，新產業又培育不起來，往往導致城市收縮、經濟衰退、產業凋敝。③生態修復難：高強度、持續性采礦擾動造成嚴重甚至不可逆的土地損毀，尤其是干旱半干旱礦區。盡管國家已要求礦山企業按生產量繳納礦山地質環境恢復治理費用，也投入了大量科技研發經費，但這些治理費用對于礦山生態修復工程而言杯水車薪，加之缺乏行之有效的修復技術支撐，嚴重掣肘了礦山生態修復。
(3) 復雜性。礦山生態治理任務重、影響范圍大、涉及領域廣。①礦竭城衰：“一礦一城”、“一礦一鎮”的孤島式礦業城鎮發展模式，尤其是區位條件差、生態易退化地區，極易陷入基礎設施差和土地利用效率低下的困境，礦竭城衰幾乎是不可逆轉的命運。②產權纏繞：長期以來礦區礦地沖突十分普遍，導致統籌治理、規劃困難。雖然地上的土地資源或屬國有或為集體所有、地下礦產資源所有權一律歸國家是清晰的，但是經過多年的礦產資源開發，土地的使用權、地下不同礦種的開采權與所有權并不一致，甚至經過多次變更而存在復雜性。同時，礦山開采后形成的地下空間權屬并沒有明確的法律規定，也罕有討論地下空間的權屬問題，因此，上述復雜問題顯然阻礙了礦山關閉后地下空間的有效利用。③工農返貧：后礦業時代，多數傳統礦業城鎮難逃“資源詛咒”與“礦竭城衰”的厄運，這將直接關乎礦工和當地居民的社會福祉。如雞西市礦山關閉導致相關產業凋敝，連帶的失業下崗人數最多時達30萬，占總人口30.0%，影響了整個城市的生機。隨著人們認識的深化，礦山生態修復的內涵與外延也在不斷拓展。綜合現有的各種定義，可將生態修復概括為：以利用生態系統的自我恢復能力為主，結合人工干預措施，使遭到破壞的生態系統逐步恢復其功能與結構，并能自我維持、正向演替，實現新的生態平衡與可持續發展。傳統的生態修復工程缺乏從資源經濟價值與生態服務價值雙重視角的系統性思維，導致修復工程高投入、高耗能，生態增匯能力差、恢復后生態系統不穩定。雙碳目標下，礦山生態修復必須被賦予更深層次的任務與使命，尤其要將碳中和目標納入礦山生態修復的內涵和目標之中。按照生態修復的定義，其目標是實現新的生態平衡與可持續發展，因此，能源替代、產業替代與升級、生態服務功能的提升應該在礦山生態修復中得到充分的考慮和重視。一般閉礦后缺乏有效接替產業，遺留的采礦跡地將長期處于閑置狀態，由于缺乏必要的養護甚至會造成持續性退化。然而，無論生態修復或是礦山土地資源再利用，都應摒棄大興綠植、大建水景的片面誤導，堅持科學低碳化生態修復方式。如東部高潛水位地區，沉陷濕地雖然可能造成耕地資源的損失，但已形成了稀有的濕地資源，應當充分利用、有效補充當地濕地貧乏的短板，徐州利用采煤塌陷地生態修復完成的潘安湖濕地公園便是這樣的樣板工程。然而，不同地區自然條件和生態系統服務需求不一，不可以盲目照搬現成的案例，例如廣大中西部干旱半干旱區應因地制宜發展礦山生態產業、固碳增匯。此外，一些礦山開采后遺留下的地下空間體量巨大，部分空間設施完善、安全性強，無需大規模改造，可直接用作特殊倉儲、抽水蓄能、防空設施等多種用途，也是一種極為特有資源與潛在資產。充分利用地下空間資源，可統籌考慮地下水資源、地熱資源、上覆土地資源、工業遺跡及其他旅游資源、太陽能、風能等組合特點，實現關閉礦山水、土、氣、生、地質環境的恢復治理與自然資源綜合利用的一體化。
礦山生態修復本質上是一種基于自然條件與人工引導措施來促進退化生態系統恢復的過程，但生態恢復目標的多元性、立地條件的異質性和修復手段的差異性會導致不同的結果。雙碳目標已被納入五位一體總體布局，是加快生態文明建設和實現高質量發展的重要抓手。礦山生態修復與碳中和在本質上均屬于生態文明建設的重要手段，具有目標一致性，兩者協同推進生產、生活方式改變和對生態文明的認知。礦山生態修復通過考慮產業轉型、礦區居民職業轉換與生活方式的轉變，采取適當的人工引導措施，實現自然-社會-經濟復合生態系統的轉變，為碳中和目標和生態文明建設服務。(1) 土地整治。包括渣土清除、新土填平、陡坡放緩、地貌重塑、坎坡夯實以及相應的配套設施，將原有礦業廢棄地轉化為具有利用價值的耕地、草地、濕地等用地類型，并加以重新利用。(2) 環境整治。聚焦防塵減排、污水治理、固廢整治等，對礦業開采、加工、利用甚至閉礦后所產生的“三廢”進行妥善治理，或予以資源化利用。(3) 產業轉型。隨著資源枯竭、礦業衰敗，尋找接續產業，逐步向農業、商服、旅游、高新技術等其他產業轉型，以避免“礦竭城衰”。(4) 社會轉型。主導產業轉變將直接影響區域社會主體功能的變化。我國東部自然條件與區位較好的礦區可通過高新技術產業接續來保障社會轉型，擺脫資源依賴的包袱；但對于中西部而言，除了煤炭以外的其他自然資源優勢并不明顯，且社會經濟基礎相對薄弱，接續產業困難，社會轉型難度遠高于東部發達地區。(5) 景觀重建。采礦擾動使得原生景觀破碎、生態結構缺損、功能失調，需要因地制宜地實施礦山景觀再造，如針對露天礦區排土場的景觀近自然恢復、水土資源調控與利用、植物-微生物互作強化修復等技術。
（二）礦山生態修復對實現碳中和目標的作用
(3)優化土地利用格局，固碳增匯。
為了更好地適應碳中和背景，礦山生態修復需從標準規范更新、管理機制變革、技術體系創新三大層面入手，構建適應碳中和愿景目標下礦山生態修復的新路徑。
我國關于礦山生態系統保護修復的標準，基本涵蓋礦山生態系統保護修復的各個方面，包括礦區環境污染防治、地貌重塑（地表處理、邊坡防護）、土壤重構（土壤剝覆、土壤改良、土壤污染治理、林草植被恢復、撫育管理等）、景觀重建等內容。但由于標準牽頭部門不一或出臺時間有早有晚，現行標準、規范存在名詞術語、標準不統一甚至沖突以及不合理的現象，導致執行困難，也存在某些生態修復工程或內容缺乏國家標準的情況，因此，建議按照生態文明建設與碳中和需求對現行標準、規范進行更新或修訂。具體可按照“1+N”的思路，即：“1”是指原則把控，制定礦山生態修復工程導則，明確碳中和背景下礦山生態修復工程的基本原則、工程環節與修復內容；“N”是指各環節、各內容或修復要素的標準與規范，根據質量控制、調查評估、規劃設計、技術實施、管理維護等流程制定或修訂相應的標準規范，為碳中和目標背景下礦山生態修復工程的實施提供遵循。
(1) 礦業采取臨時用地政策。盡管國家法律已經明確礦區土地復墾的責任與義務，實際操作中多是在土地損毀達到一定的程度后才會將土地征收為國有，但多數情況下，土地的使用權仍歸農村集體經濟組織。如果損毀不是十分嚴重的一般需按照標準逐年賠償，待復墾并恢復地力后再行歸還農村集體經濟組織。由于未征收土地的所有權和使用權仍屬集體經濟組織，礦山企業即使具備復墾條件也很難履行復墾義務，通常會出現企業長期支付賠償費、農民長期獲得賠償費而不愿復墾的情況，這就導致土地長期處于閑置或低效利用的現象。待礦山關閉后企業已無力復墾，損毀土地又會成為社會發展的沉重包袱。因此建議對能夠恢復原用途的礦業用地采取臨時用地政策，即在礦山企業支付賠償費期間，農村集體經濟組織仍擁有所有權，但礦山企業擁有使用權，這樣便于礦山企業在達到復墾條件后能及時采取復墾措施，復墾達到標準后使用權歸還農村集體經濟組織而不再賠償。(2) 地上與地下空間權屬分離。隨著國內外對地下空間再利用的新理念、新技術的提出，權屬問題成為利用地下空間的一項重要的限制性政策因素。如將廢棄煤礦地下空間利用為抽水蓄能水庫，原煤礦企業是否擁有使用權？若是原煤炭企業使用，是否需要交納地下空間占用費？若由其他水電企業使用，交納的占用地下空間費歸原煤炭企業還是國家或地方？也許國家和地方對地下空間占用費并不感興趣，但是利用地下空間的企業因為在生產過程中，仍與地下空間上方的農村集體經濟組織存在空間沖突，這一沖突的解決需要通過法律上的空間權屬分離加以保障。因此建議對礦山地上與地下空間權屬分離要做出明確的法律界定，規定清楚利益相關方的責權利。(3) 推進礦山生態修復的市場化機制。黨的十九大提出要構建政府為主導、企業為主體、社會組織和公眾共同參與的環境治理體系。2019年自然資源部印發了《關于探索利用市場化方式推進礦山生態修復的意見》。這是從經濟價值與生態價值兩個層面促進礦山生態修復的有效路徑。充分發揮市場化機制的效能，一方面籌措必要的生態修復資金，另一方面激發承擔生態修復的企業為了追求效益而避免成本的過度投入，進而減少生態修復過程的能源消耗與碳排放。礦山生態修復通常較為關注修復后的土地資源的可利用性，但恢復后的自維持能力需要經過長期的驗證。因此建議在探索礦山生態修復市場化機制的過程中，引入全新的適宜性與長效性評價，以避免修復后生態再度衰敗的現象。
(4) 礦山生態修復與多舉措協同。礦山生態修復對碳中和有積極的貢獻，同時，我國城鄉融合發展、國土空間規劃、生態文明建設、鄉村振興戰略等多項舉措都對碳中和目標的實現起著積極的推動作用。碳中和目標的提出深刻影響著社會經濟和居民消費各個方面，需要不同部門的政策制定者、各行各業的從業者、不同學科的研究者與社會大眾眾志成城，因此，礦山生態修復也需要與上述多項舉措協同促進碳中和目標的實現。如礦區城鄉融合發展過程中，以充分考慮能源替代、產業替代、節能減排和固碳增匯為前提，一方面通過生態修復為城鄉居民創造良好的生態環境，另一方面利用城鄉融合發展政策機制為生態修復提供良好的基礎設施框架。在制定國土空間規劃過程中，必須將礦山生態修復納入國土空間規劃體系，高度關注土地退化及其對碳匯能力的影響和國土空間規劃目標實現后的國土空間固碳能力。
(1) 分類施策。碳中和要求礦山生態修復引入NbS理念，以減排增匯為導向，避免過度的人工干預。既要降低能源、物料投入，降低碳的一次性或周期性損失，又要重視修復后碳匯的長期效應。廣義的礦山生態修復包括生態重建、生態修復與生態保護。依據氣候差異與生態退化的可逆性，全國范圍大致可劃分為濕潤-半濕潤礦區生態重建類、半干旱礦區生態修復類以及寒旱礦區生態保護類。
礦山生態修復的分區管控、分級治理、分類施策
濕潤-半濕潤礦區生態重建類：對于一些水熱條件或水土資源較好且采后生態類型發生改變的區域，可采取因地制宜的原則，宜農則農、宜魚則魚、宜林則林、宜建則建，兼顧土壤-植被碳匯功能的提升，而不必強行恢復至原生態類型，從而減少過度的人工干預，以降低工程能耗與減少碳排放。這一區域雖然可以通過強人工干預實現原生態系統的恢復，但是會增加修復過程的能源與物料消耗，增加碳排放，得不償失，半干旱礦區生態修復類：受水資源與氣候條件的雙重約束，半干旱區，如北方草原區、黃土高原區由于長期高強度開發導致土地損毀和生態退化嚴重，同時在礦產資源開發開采措施得當的情況下，生態系統退化具有一定的可逆性，至少部分生態要素仍具有一定的自恢復能力，因此，建議采取引導型修復措施，即前期采取適度人工引導、后期以自然恢復為主，以提升修復后生態系統的自維持能力，促進或實現礦區生態系統的自主正向演替，尤其要重視修復后自然碳匯的穩定與提升。寒旱礦區生態保護類：西部寒旱區，如甘蒙干旱區、北疆荒漠區、塔里木荒漠區、青藏高原區氣候干旱、生態脆弱、水資源十分短缺，采礦擾動引起的生態退化呈不可逆態勢，對于需要保護的動植物生境，應限制開發規?；蚪归_發；對于開采不可避免受損的生態系統，應遏制荒漠化進一步蔓延和生態系統進一步退化，遵循荒野保護和再野化理念，實施礦山生態保護與修復工程。(2) 分區管控。我國礦山生態環境條件具有復雜、多維度和地域分異特征。以《土地復墾質量控制標準（TD/D 1036—2013）》中劃分的10個土地復墾類型區為基礎，考慮礦山生態環境本底條件和煤礦山分布實際，對西北干旱區進一步細分，并將東南沿海山地丘陵區與中部山地丘陵區合并，得到全國礦山生態修復11個生態環境地理分區，11個分區是對以上3種類型的進一步細分。11個分區間的生態環境條件與土地利用本底存在較大差異，生態修復的限制條件、修復措施及修復后的土地利用方向也各不相同。(3) 分級治理。在分區基礎上，進一步考慮生態敏感性、生態系統服務重要性、生態安全屏障等國家生態安全戰略格局，實施分級治理。通過國家重要生態功能區劃與生態屏障2者疊加，若2者僅有其一則歸為重要修復區，二者兼有之劃歸為極重要修復區，其余為一般修復區（圖3）。極重要修復區。該區生態敏感性強、生態系統服務功能十分重要，并且還是國家重要生態安全屏障，建議以保護優先、避免退化為主線，通過保護性措施或限制開發來穩定或提升生態系統功能與服務，保障生態安全。對于已發生的礦山土地損毀和生態退化問題，可采取自然恢復和人工干預相結合的方法優先修復為原用途，恢復水土保持、防風固沙等生態系統服務功能，并重視修復后生態系統的自維持能力。重要修復區。該區作為生態安全屏障或擁有重要的主導生態系統服務與功能，建議以減少退化為核心，并采取自然恢復為主、適度人工引導修復為輔的鑲嵌模式，恢復或提升生態系統原有的結構、功能、服務，在保障地質安全與生態安全的基礎上可優先修復為林草等生態用地。一般修復區。該區域要消除地質災害隱患，保障生態安全。建議采用自然恢復和人工修復結合的方式，因地制宜確定優先修復方向。例如，對于城郊型礦山，可結合土地利用需求，開展旅游景觀與休閑游樂場所建設，對于位于遠郊農村的礦山，在農用地缺乏時，可優先修復為農用地。(4) 分步推進。礦山生態保護與修復貫穿礦山全生命周期，應從源頭預防、過程管控、修復后監管三個階段構建技術體系，分步實施生態修復規劃。源頭預防。根據礦產資源賦存狀況、生態環境特征等條件，以資源利用最大化、環境破壞最小化為目的，因地制宜地優選資源節約型、環境友好型的開發與開采方式。過程管控。基于礦山生態系統演替特征，判別生態修復關鍵影響因素與閾值，采取適當的人工引導措施，充分利用礦山生態系統的自然恢復力，減少能源與物料投入。修復后監管。對修復后的生態系統實施有效的監管，開展適應性管理，防止修復后生態系統的退化，促進修復后的生態系統達到新的穩定狀態，實現碳匯功能提升。
礦山生態修復技術體系
卞正富，男，1965年9月26日生，江蘇建湖人，教授，博士生導師，中國礦業大學副校長。獲國家科技進步獎和省部級科技獎勵10余項，在SCIENCE等高水平期刊發表學術論文230余篇?，F為國際礦山測量協會主席團成員、中國煤炭學會理事、中國煤炭學會煤礦土地復墾與生態修復專業委員會副主任、中國土地學會土地整理與復墾分會副主任、教育部科技委環境與土木水利學部委員，曾任國際環境巖土工程協會副主席，獲中國青年科技獎，享受國務院政府特殊津貼。
研究方向
主要成果
長期從事礦區土地復墾與生態重建的教學與科研工作，提出并實施了我國華東高潛水位礦區采煤塌陷地非充填復墾與利用技術體系、資源枯竭礦區土地資源再利用與生態修復技術、西部半干旱礦區生態引導型自修復技術。在國家科技基礎專項的支持下，完成了我國西部重點礦區土地退化調查工作，出版了我國西部重點煤礦區土地退化分布圖集。
晉公網安備 14010602060836號