土地復墾視角的低排放控制研究

黃 燕，吉冬青，趙 宇（廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所，廣東廣州 510650）

土地是人類生存與發(fā)展的基礎，是寶貴的不可再生資源。隨著我國土地復墾事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，土地復墾步入了法制化、規(guī)范化管理，但不容忽視的是，現(xiàn)階段土地復墾仍存在不足之處，主要表現(xiàn)在土地復墾工作仍然沿襲傳統(tǒng)的復墾模式與復墾理念，過于側重經(jīng)濟效益和對耕地的保護，在對環(huán)境具有積極貢獻的低污染減排、節(jié)能減耗、增強外部正效應等方面的探索尚有欠缺。

縱觀國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，土地復墾較先進的國家一般都有健全的法律法規(guī)、專門的管理機構、有效的資金渠道、較高的技術標準，在保證土地恢復利用的同時，注重生態(tài)環(huán)境的恢復與治理，并組織專門的學術團體和研究機構，學術活動十分活躍。相對于國外土地復墾先進國家，我國《土地復墾條例》的頒布具有里程碑式的意義，但在土地的生態(tài)修復與治理、學術團體和研究機構、多學科參與和技術標準等方面仍存在較大欠缺。

當前環(huán)境問題日益突出，對人類的生產(chǎn)生活和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展構成了嚴重威脅。為保護人類共同的家園，各行業(yè)都應加強行業(yè)自律、節(jié)能減排，為經(jīng)濟、社會和環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展積極探索。因此，探索新的土地復墾模式和復墾理念，使土地復墾達到低消耗、低排放和低污染是當前研究的重點，也是目前土地復墾工作、土地生態(tài)和環(huán)境保護的突破點。筆者介紹了《土地復墾條例》中土地損毀類型及其生態(tài)環(huán)境影響，分析了土地復墾低排放的關鍵技術，為樹立低碳排放的土地復墾新理念提供參考。

1 土地損毀類型及其生態(tài)環(huán)境影響

根據(jù)《土地復墾條例》，損毀土地類型分為生產(chǎn)建設項目損毀土地（建設類項目和生產(chǎn)類項目）和自然災害損毀土地（崩塌、滑坡、泥石流和塌陷），其直接表現(xiàn)是造成土地原有功能部分或完全喪失的過程，從對環(huán)境的影響來看，不同的土地破壞類型各有所側重。

1．1 建設類項目對環(huán)境的影響 建設類項目對環(huán)境的影響包括:①增加碳排放。土壤結構和原生植被的破壞，使土地形成新的裸露表面，減少碳固存載體，增加大氣碳排放量，形成新的碳源。②造成水土流失。被破壞的土地在遭大雨沖刷后，由于沒有植被的攔截防護，勢必形成水土與養(yǎng)分的流失，加快了土壤侵蝕的速度。

1．2 生產(chǎn)類項目對環(huán)境的影響 生產(chǎn)類項目相對于建設類項目來說，其對環(huán)境的影響除增加碳排放和造成水土流失外，還包括水污染和固體廢棄物污染。主要表現(xiàn)在:①水文地質(zhì)環(huán)境的破壞。井巷開掘、礦床排水疏干所形成的降壓漏斗的水力影響半徑有時可達數(shù)十公里以外，可能造成區(qū)域性的水文環(huán)境的破壞。②對水體的嚴重污染。廢礦堆和尾礦長期處在氧化、風蝕、溶濾過程中，會使各種有毒礦物成分或有害物質(zhì)隨水轉(zhuǎn)入地下、地表水體、農(nóng)田及土壤之中，影響深遠。③對土壤的嚴重污染。礦山開采產(chǎn)生的廢石和尾礦中，常含有 Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Ag、Cd、As 等有害元素，經(jīng)風化淋濾后有害元素易轉(zhuǎn)移到土壤中，造成土壤質(zhì)量下降和農(nóng)產(chǎn)品污染［1－2］。

1．3 自然災害損毀土地對環(huán)境的影響 自然災害損毀土地按災害類型劃分，包括崩塌、滑坡、泥石流和塌陷，其對環(huán)境的影響主要有:①水土流失影響。自然災害導致土地廢棄，植被退化，水土流失嚴重，使原本脆弱的環(huán)境進一步遭到破壞;由于土壤貧瘠，植被立地條件差，土地難以利用。②群落結構影響。泥石流發(fā)生以后，景觀的穩(wěn)定性立即被打破，最直接的表現(xiàn)就是自然植被受到不同程度的影響和破壞致使土壤養(yǎng)分流失殆盡，同時破壞土壤與植被的碳匯功能，易形成新的碳源。

2 土地復墾低排放關鍵技術

基于前人研究，結合多年的土地復墾經(jīng)驗，筆者認為，土地復墾中的低排放控制技術主要體現(xiàn)在邊坡治理、礦區(qū)污染控制、土壤和植被固碳減排等方面。

2．1 邊坡防護低排放控制措施 邊坡治理的難點在于棄渣場、取土場或開挖形成的邊坡，原生植被被完全破壞，坡面裸露，復墾后在多雨氣候下，表土易被沖刷，影響植被的形成，容易發(fā)生水土流失和其他次生災害?？偟膩碚f，邊坡生境條件惡劣，植被的自然恢復和人工恢復均存在較大困難。

常用生態(tài)護坡施工技術有鋪草皮、液壓噴播植草、噴混植生、三維植被網(wǎng)噴植、漿砌片石骨架植草。

綜合邊坡治理的研究現(xiàn)狀，在邊坡治理中，生態(tài)護坡設計應遵循綜合治理、生態(tài)效應與景觀效應相結合、植物自然演替規(guī)律、增強景觀和諧度等原則［3］，其設計與治理應通過調(diào)查分析，確定護坡目標和邊坡穩(wěn)定性，采取針對性的選擇治理措施。生態(tài)護坡總體設計流程見圖1。

2．2 礦區(qū)固體廢棄物污染復墾與修復工程的低排放控制

2．2．1 固體廢棄物。礦區(qū)復墾中，固體廢棄物具有污染特殊性和再利用價值，徐曉軍等認為，礦區(qū)減污減排措施應遵循資源化利用、先利用后處置的原則［4］。根據(jù)低排放控制的原則，對應的低排放控制技術包括資源化利用技術和固體廢棄物堆置復墾減排技術。

（1）資源化利用減排措施是指合理利用礦業(yè)工程中產(chǎn)生的可資源化利用的固體廢棄物，包括煤矸石、選礦尾礦、煤泥、礦山廢石。針對不同的固體廢棄物，通過采取相應分離提取固體廢棄物中的有效組分或資源再利用措施，達到污染防治與減排控制的目的。我國于20世紀80年代中期提出了“資源化、無害化和減量化”作為控制固體廢物污染的技術政策。

（2）固體廢棄物堆置復墾減排措施是指用安全、可靠的方法堆存礦山固體廢物，同時加以復墾，以達到污染減排、保護環(huán)境和供將來利用的目的。礦業(yè)固體廢物的處置方法主要包括礦業(yè)固體廢物的排土場和尾礦堆存庫。尾礦堆存庫具有保護生態(tài)環(huán)境、保護礦產(chǎn)資源的作用，在復墾中應針對不同的尾礦堆存庫類型，采取具有針對性的方法。

2．2．2 水污染。礦區(qū)復墾中，水污染具有排放量大、持續(xù)時間長、污染范圍大、影響范圍廣、成分復雜等特點。

根據(jù)礦區(qū)水污染特點和低排放目的，礦區(qū)水污染復墾與修復工程的低排放控制關鍵技術在于“減源、減污、減量”。①“減源”即采取一切措施盡可能地減少通過各種途徑進入礦山水體的水源，以減少礦山（特別是井下）的水量，盡可能減少礦巖與空氣的接觸面積及時間，是預防礦山水污染的關鍵措施。主要措施有攔截地表水、密封措施、礦坑封閉、水流改道、排水疏干和抑制或殺滅微生物等措施。②“減排”即設立專門的排水系統(tǒng)，集中排酸性水，并在地表攔蓄起來使其蒸發(fā)濃縮，而后加以處理，免除污染。主要措施包括:采用深井灌注及集水辦法儲存礦山酸性廢水，防止擴散;減少礦井水在井下的停留時間，在一定程度上降低微生物對煤種硫化物的氧化作用，從而有助于減少酸性礦井水的形成。③“減量”即從改進工藝入手，杜絕或降低污染的產(chǎn)生，以求最大限度地降低污染物的排放量或濃度，是防止水污染的根本途徑。如采用盡量不用或少用易產(chǎn)生污染的原料、設備及生產(chǎn)工藝;采用無毒藥劑代替有毒藥劑;選用高效、高選擇性的藥劑以減少藥劑的投放量和減少金屬在廢水中的流失;選擇產(chǎn)生污染少的選礦方法。

2．3 自然災害損毀控制關鍵技術 自然災害損毀的土地，具有地貌損毀嚴重、水土流失嚴重、喪失原生植被等特點。

自然災害損毀的土地，應用較多的治理技術包括采取對滑坡、崩塌和危陡變形邊坡實施削方卸荷、排水及修建擋土墻等，對地面塌陷、開裂變形的耕地、林地和道路采取充填、夯實恢復其土地功能等綜合治理方案，努力做到工程加固與復墾相結合。

不同的地質(zhì)災害治理，其復墾與修復低排放控制措施具有一定的差異。①崩塌治理可采用“搬遷避讓危巖卸載+砌擋石墻+定期清理渣石+加強監(jiān)測”等方法進行治理［5］;②滑坡防治工程主要采用抗滑體系、排水體系、減載與反壓體系、預應力體系、滑體性質(zhì)改良體系等［6］;③泥石流隱患的治理可采取分層修建階梯式攔截方式，整理渣堆后種草種樹，修建排水系統(tǒng)等方法［7］;④塌陷區(qū)治理處理辦法是在剝離放坡、爆破后，采取人工處理危石、活石，使其崩落確保安全，但仍存在裂隙、斷裂、節(jié)理等引起的潛在崩塌隱患［5］。

2．4 土壤與低排放控制 全球變化研究引起了許多科學家對陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳平衡以及碳存儲和分布的關注，土壤中所存儲的碳大約是植被中的1．5～3．0倍［8］。土地利用/土地覆蓋變化既可改變土壤有機物的輸入，又可通過對小氣候和土壤條件的改變來影響土壤有機碳的分解速率，從而改變土壤有機碳儲量。此外，農(nóng)業(yè)用地不僅是溫室氣體的主要排放源之一，同時也可能是溫室氣體的吸收匯。農(nóng)業(yè)土壤固碳減排作為可以有效減緩溫室效應的重要途徑受到國內(nèi)外高度關注。

損毀土地對土壤固碳的影響表現(xiàn)在原有植被的破壞與地表擾動，破壞了土壤固碳能力，釋放溫室氣體，使土地成為碳源。根據(jù)土地復墾規(guī)定，在一般情況下，土地復墾為耕地的面積有增無減，對于耕地增長具有巨大的潛力，但從低碳經(jīng)濟的角度出發(fā)，土地復墾為耕地后土壤極易變?yōu)樘荚?，而復墾為林地則易形成碳匯。因此，在土地復墾中，如何做到耕地保護與土壤固碳成為土地復墾的關鍵問題，同時，土壤固碳也成為土地復墾與修復工程低排放控制的關鍵技術。

土地復墾與修復工程的低排放控制措施應結合不同的復墾類型，施以不同的低排放控制工程。①復墾為農(nóng)業(yè)用地的，應加強農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中碳和氮的有效管理，減少溫室氣體排放，例如通過合理施氮提高作物氮肥利用效率來抑制N2O排放［9］。②保存土壤碳庫增容的最主要措施是加大對土壤的有機物質(zhì)投入，增加土壤的生物循環(huán)量。這就要求在復墾為耕地的土壤上增施有機肥、綠肥，在草原土壤上降低草場載畜量與實現(xiàn)分區(qū)輪牧，減少牲畜對草被的過度采食;同時，還要通過各種保護性耕作管理措施，調(diào)控溫度、水分與通氣狀況，增加土壤有機質(zhì)的積累，減少土壤有機質(zhì)的分解;此外，在可能的條件下，調(diào)整土地利用方式，如退耕還林還草、實行輪作等也可增加土壤有機碳的積累。所以，利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物，增加有機肥投入，是培育土壤碳庫的核心措施［10］。③增加土壤碳。通過少耕、減少氮肥用量和防止水土流失，最大限度地提高土壤碳吸收能力［11］。④種植多年生植物。在糧食、能源和牲畜飼料生產(chǎn)中，可通過種植多年生喬木、灌木、棕櫚樹和種草提高根枝的固碳能力。

2．5 植被重建與低排放控制 植物重建的低排放作用表現(xiàn)在植物通過光合作用，把碳固定在生物體內(nèi)，起到碳固存的作用;在植物容限范圍內(nèi)植物是大氣的天然“凈化器”，對污水具有較好的吸附作用，是凈化空氣、凈化污水的有效途徑;同時，植物還具有阻隔噪音、監(jiān)測污染的作用。

植被重建作為土地復墾的主要組成部分，也是低排放控制的關鍵技術，積極探索破壞土地復墾為林地，不僅可以形成新的碳匯，減少大氣二氧化碳含量，同時，科學的植物選種，對于防治大氣污染同樣意義重大。常見的主防塵和抗有害氣體的綠化植物見表1［12］。

3 結論

（1）土地復墾作為土地資源可持續(xù)發(fā)展的必要保障措施，目前缺乏相關低排放控制研究。

（2）現(xiàn)行土地復墾模式在當前社會經(jīng)濟發(fā)展的新形勢、新要求下，其傳統(tǒng)的復墾模式具有一定的局限性、缺乏新理念。

表1 主要的防塵和抗有害氣體綠化植物

（3）根據(jù)土地復墾的內(nèi)容及特征，結合前人研究成果，從低排放視角來看，土地復墾低排放控制關鍵技術應包括邊坡治理低排放、自然災害損毀土地低排放、礦區(qū)固體廢棄物和水污染低排放、土壤與低排放、植被重建與低排放等關鍵技術。

（4）低碳排放與土地復墾息息相關，做好土地復墾與低碳排放工作，對我國碳排放控制目標具有積極作用。

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