碳中和目标背景下矿山生态修复的路径选择
碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，未来主要的实现路径包括4个方面。
(1) 改善能源结构。据《BP世界能源统计报告（BP Statistical Review of World Energy）》，2020年全球化石能源占比83.1%，其中：煤炭、石油、天然气分别占27.2%,33.0%,24.7%，石油为主要能源。我国2020年化石能源占比为84.4%，但煤炭占56.6%，为主要能源，石油天然气分别占19.6%和8.2%。同时，我国能源结构调整速度，特别是新能源发展迅猛，2020年新能源比例已超过15%，今后每年大致以1%的速度递增，煤炭则以1%的速度递减。在确保能源供应、流通、利用安全的前提下，主动优化以煤炭为主体的能源结构，构建清洁、低碳、安全、高效的能源体系，是我国实现碳中和最根本、最直接的路径。(2) 推动节能减排。节能减排是发达国家实现“碳中和”目标最重要、最经济的手段，例如欧盟国家碳中和目标中50%依靠节能减排实现。近年来我国狠抓产业结构调整与节能减排，单位GDP能耗从2010年的0.9062t标煤/万元下降到2015年的0.6412t标煤/万元，2020年下降至0.4902t标煤/万元，节能成效显著。但是我国2017年的能源强度是世界平均水平的1.8倍、美国的2.5倍、欧盟的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间。通过产业升级、原料替代、工艺优化、资源整合、区域协同等举措，调整转变重点领域高耗能产业结构与高排放生产方式，持续提高能源利用效率和资源循环利用水平，实现零碳排放或低碳排放，也是我国实现碳中和最重要、最经济的路径。(3) 改变生活方式。生活方式包括住宅、食物、交通和生活用品等。有学者将这一路径划归为“推动节能减排”类型，但它对碳中和目标的实现影响较大，因此，我们将其作为一个重要的路径单独列出。当前，中国人均温室气体排放CO2当量为8.2t，居民消费引发的约4.3t，占比52%，其中，住宅、食物、交通、生活品、休闲游乐等带来的分别为1.4,1.1,1.1,0.3和0.4 t，且城市居民能源消费将成碳排放主要增长源。国际能源机构（International Energy Agency，简称IEA）勾画的2050碳中和路线图中提出，2050年应有85%以上的建筑为零排放建筑，但目前距离这一目标仍然任重道远。碳中和目标的实现离不开广泛的公众参与，倡导低碳消费、绿色出行等生活方式是实现碳中和目标最基础、最持久的动力源泉。(4) 提升碳汇能力。包括自然与人为两个层面，自然碳汇主要通过科学绿化，增强植物光合作用、挖掘提升土壤和植物固碳能力，例如基于自然的解决方案（Nature-based Solution，简称NbS）；人为碳汇则通过碳捕集、利用与封存（Carbon Capture，Utilizationand Storage，简称CCUS）或大气CO2去除（Carbon Dioxide Removal，简称CDR）等负排放技术来实现去除。现阶段类似负排放技术等人为碳汇成本高，尚未实现大规模应用，且稳定性较差，固碳的不确定性较大。自然碳汇固碳周期长、总体容量有限。因此，不能完全依靠提升碳汇能力来实现碳中和。未来随着前3条路径的实现，提升自然与人为碳汇能力将助力碳中和目标的实现，是对以上3条路径的有益补充。
2030年，中国非化石能源占比将提升至20%，2050年新能源成为主体能源，化石能源将受持续性挤压。欧盟国家能源转型早，大量的矿山已关闭，但诸如地下矿井、露天采场、排土场等采矿迹地仍长久存在，后矿业时代的问题远未得到有效解决。截止2020年，我国已累积关闭矿井数量12000处，我们东部地区正步向欧盟等发达国家经历过的后矿业时代，未来30a这样的趋势越发明显。尽管当前煤炭仍然是国家能源安全的压舱石，但双碳目标必将加速后矿业时代的来临。后矿业时代的主要特性如下：
(1) 长久性。后矿业时代具有长久性，但目前公众对这种长久性的认识尚不够深刻。具体表现为2个层面：①退出周期长。欧盟国家从20世纪60年代起步入后矿业时代，按此测算，后矿业时代已经经历了60a的历史，但至今仍未完全走出后矿业时代，且后矿业时代的诸多问题层出不穷。②恢复周期久。英国生态学家BRADSHAW认为，采矿结束后矿山生态系统恢复的时间尺度仍在百年以上。可见，后采矿时代生态系统恢复是一个极具挑战性的长期过程，并且这一过程远比从碳达峰到碳中和的时间更久。
(2) 艰巨性。我国东部一些传统的矿业城市已面临资源枯竭，大量的矿井已经或即将关闭，但治理任务极为艰巨。具体表现为3个难题：①能源替代难：经济发展离不开能源支撑，当下新能源利用最大的问题是随机性、间隙性、波动性，难以保障电网的稳定性与接续性。除此之外，新能源在前期建设过程耗能、耗资巨大，科技与资金投入要求高，能源替代仍十分困难。②产业接续难：传统矿业城市依靠矿产资源形成采掘、加工、利用等全产业链条，矿产资源开发鼎盛时城市与矿业共同繁荣，但“坐矿吃空”的弊端也尤为凸显，经济发展十分单一。进入后矿业时代旧产业直接退出，新产业又培育不起来，往往导致城市收缩、经济衰退、产业凋敝。③生态修复难：高强度、持续性采矿扰动造成严重甚至不可逆的土地损毁，尤其是干旱半干旱矿区。尽管国家已要求矿山企业按生产量缴纳矿山地质环境恢复治理费用，也投入了大量科技研发经费，但这些治理费用对于矿山生态修复工程而言杯水车薪，加之缺乏行之有效的修复技术支撑，严重掣肘了矿山生态修复。
(3) 复杂性。矿山生态治理任务重、影响范围大、涉及领域广。①矿竭城衰：“一矿一城”、“一矿一镇”的孤岛式矿业城镇发展模式，尤其是区位条件差、生态易退化地区，极易陷入基础设施差和土地利用效率低下的困境，矿竭城衰几乎是不可逆转的命运。②产权缠绕：长期以来矿区矿地冲突十分普遍，导致统筹治理、规划困难。虽然地上的土地资源或属国有或为集体所有、地下矿产资源所有权一律归国家是清晰的，但是经过多年的矿产资源开发，土地的使用权、地下不同矿种的开采权与所有权并不一致，甚至经过多次变更而存在复杂性。同时，矿山开采后形成的地下空间权属并没有明确的法律规定，也罕有讨论地下空间的权属问题，因此，上述复杂问题显然阻碍了矿山关闭后地下空间的有效利用。③工农返贫：后矿业时代，多数传统矿业城镇难逃“资源诅咒”与“矿竭城衰”的厄运，这将直接关乎矿工和当地居民的社会福祉。如鸡西市矿山关闭导致相关产业凋敝，连带的失业下岗人数最多时达30万，占总人口30.0%，影响了整个城市的生机。随着人们认识的深化，矿山生态修复的内涵与外延也在不断拓展。综合现有的各种定义，可将生态修复概括为：以利用生态系统的自我恢复能力为主，结合人工干预措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复其功能与结构，并能自我维持、正向演替，实现新的生态平衡与可持续发展。传统的生态修复工程缺乏从资源经济价值与生态服务价值双重视角的系统性思维，导致修复工程高投入、高耗能，生态增汇能力差、恢复后生态系统不稳定。双碳目标下，矿山生态修复必须被赋予更深层次的任务与使命，尤其要将碳中和目标纳入矿山生态修复的内涵和目标之中。按照生态修复的定义，其目标是实现新的生态平衡与可持续发展，因此，能源替代、产业替代与升级、生态服务功能的提升应该在矿山生态修复中得到充分的考虑和重视。一般闭矿后缺乏有效接替产业，遗留的采矿迹地将长期处于闲置状态，由于缺乏必要的养护甚至会造成持续性退化。然而，无论生态修复或是矿山土地资源再利用，都应摒弃大兴绿植、大建水景的片面误导，坚持科学低碳化生态修复方式。如东部高潜水位地区，沉陷湿地虽然可能造成耕地资源的损失，但已形成了稀有的湿地资源，应当充分利用、有效补充当地湿地贫乏的短板，徐州利用采煤塌陷地生态修复完成的潘安湖湿地公园便是这样的样板工程。然而，不同地区自然条件和生态系统服务需求不一，不可以盲目照搬现成的案例，例如广大中西部干旱半干旱区应因地制宜发展矿山生态产业、固碳增汇。此外，一些矿山开采后遗留下的地下空间体量巨大，部分空间设施完善、安全性强，无需大规模改造，可直接用作特殊仓储、抽水蓄能、防空设施等多种用途，也是一种极为特有资源与潜在资产。充分利用地下空间资源，可统筹考虑地下水资源、地热资源、上覆土地资源、工业遗迹及其他旅游资源、太阳能、风能等组合特点，实现关闭矿山水、土、气、生、地质环境的恢复治理与自然资源综合利用的一体化。
矿山生态修复本质上是一种基于自然条件与人工引导措施来促进退化生态系统恢复的过程，但生态恢复目标的多元性、立地条件的异质性和修复手段的差异性会导致不同的结果。双碳目标已被纳入五位一体总体布局，是加快生态文明建设和实现高质量发展的重要抓手。矿山生态修复与碳中和在本质上均属于生态文明建设的重要手段，具有目标一致性，两者协同推进生产、生活方式改变和对生态文明的认知。矿山生态修复通过考虑产业转型、矿区居民职业转换与生活方式的转变，采取适当的人工引导措施，实现自然-社会-经济复合生态系统的转变，为碳中和目标和生态文明建设服务。(1) 土地整治。包括渣土清除、新土填平、陡坡放缓、地貌重塑、坎坡夯实以及相应的配套设施，将原有矿业废弃地转化为具有利用价值的耕地、草地、湿地等用地类型，并加以重新利用。(2) 环境整治。聚焦防尘减排、污水治理、固废整治等，对矿业开采、加工、利用甚至闭矿后所产生的“三废”进行妥善治理，或予以资源化利用。(3) 产业转型。随着资源枯竭、矿业衰败，寻找接续产业，逐步向农业、商服、旅游、高新技术等其他产业转型，以避免“矿竭城衰”。(4) 社会转型。主导产业转变将直接影响区域社会主体功能的变化。我国东部自然条件与区位较好的矿区可通过高新技术产业接续来保障社会转型，摆脱资源依赖的包袱；但对于中西部而言，除了煤炭以外的其他自然资源优势并不明显，且社会经济基础相对薄弱，接续产业困难，社会转型难度远高于东部发达地区。(5) 景观重建。采矿扰动使得原生景观破碎、生态结构缺损、功能失调，需要因地制宜地实施矿山景观再造，如针对露天矿区排土场的景观近自然恢复、水土资源调控与利用、植物-微生物互作强化修复等技术。
（二）矿山生态修复对实现碳中和目标的作用
(3)优化土地利用格局，固碳增汇。
为了更好地适应碳中和背景，矿山生态修复需从标准规范更新、管理机制变革、技术体系创新三大层面入手，构建适应碳中和愿景目标下矿山生态修复的新路径。
我国关于矿山生态系统保护修复的标准，基本涵盖矿山生态系统保护修复的各个方面，包括矿区环境污染防治、地貌重塑（地表处理、边坡防护）、土壤重构（土壤剥覆、土壤改良、土壤污染治理、林草植被恢复、抚育管理等）、景观重建等内容。但由于标准牵头部门不一或出台时间有早有晚，现行标准、规范存在名词术语、标准不统一甚至冲突以及不合理的现象，导致执行困难，也存在某些生态修复工程或内容缺乏国家标准的情况，因此，建议按照生态文明建设与碳中和需求对现行标准、规范进行更新或修订。具体可按照“1+N”的思路，即：“1”是指原则把控，制定矿山生态修复工程导则，明确碳中和背景下矿山生态修复工程的基本原则、工程环节与修复内容；“N”是指各环节、各内容或修复要素的标准与规范，根据质量控制、调查评估、规划设计、技术实施、管理维护等流程制定或修订相应的标准规范，为碳中和目标背景下矿山生态修复工程的实施提供遵循。
(1) 矿业采取临时用地政策。尽管国家法律已经明确矿区土地复垦的责任与义务，实际操作中多是在土地损毁达到一定的程度后才会将土地征收为国有，但多数情况下，土地的使用权仍归农村集体经济组织。如果损毁不是十分严重的一般需按照标准逐年赔偿，待复垦并恢复地力后再行归还农村集体经济组织。由于未征收土地的所有权和使用权仍属集体经济组织，矿山企业即使具备复垦条件也很难履行复垦义务，通常会出现企业长期支付赔偿费、农民长期获得赔偿费而不愿复垦的情况，这就导致土地长期处于闲置或低效利用的现象。待矿山关闭后企业已无力复垦，损毁土地又会成为社会发展的沉重包袱。因此建议对能够恢复原用途的矿业用地采取临时用地政策，即在矿山企业支付赔偿费期间，农村集体经济组织仍拥有所有权，但矿山企业拥有使用权，这样便于矿山企业在达到复垦条件后能及时采取复垦措施，复垦达到标准后使用权归还农村集体经济组织而不再赔偿。(2) 地上与地下空间权属分离。随着国内外对地下空间再利用的新理念、新技术的提出，权属问题成为利用地下空间的一项重要的限制性政策因素。如将废弃煤矿地下空间利用为抽水蓄能水库，原煤矿企业是否拥有使用权？若是原煤炭企业使用，是否需要交纳地下空间占用费？若由其他水电企业使用，交纳的占用地下空间费归原煤炭企业还是国家或地方？也许国家和地方对地下空间占用费并不感兴趣，但是利用地下空间的企业因为在生产过程中，仍与地下空间上方的农村集体经济组织存在空间冲突，这一冲突的解决需要通过法律上的空间权属分离加以保障。因此建议对矿山地上与地下空间权属分离要做出明确的法律界定，规定清楚利益相关方的责权利。(3) 推进矿山生态修复的市场化机制。党的十九大提出要构建政府为主导、企业为主体、社会组织和公众共同参与的环境治理体系。2019年自然资源部印发了《关于探索利用市场化方式推进矿山生态修复的意见》。这是从经济价值与生态价值两个层面促进矿山生态修复的有效路径。充分发挥市场化机制的效能，一方面筹措必要的生态修复资金，另一方面激发承担生态修复的企业为了追求效益而避免成本的过度投入，进而减少生态修复过程的能源消耗与碳排放。矿山生态修复通常较为关注修复后的土地资源的可利用性，但恢复后的自维持能力需要经过长期的验证。因此建议在探索矿山生态修复市场化机制的过程中，引入全新的适宜性与长效性评价，以避免修复后生态再度衰败的现象。
(4) 矿山生态修复与多举措协同。矿山生态修复对碳中和有积极的贡献，同时，我国城乡融合发展、国土空间规划、生态文明建设、乡村振兴战略等多项举措都对碳中和目标的实现起着积极的推动作用。碳中和目标的提出深刻影响着社会经济和居民消费各个方面，需要不同部门的政策制定者、各行各业的从业者、不同学科的研究者与社会大众众志成城，因此，矿山生态修复也需要与上述多项举措协同促进碳中和目标的实现。如矿区城乡融合发展过程中，以充分考虑能源替代、产业替代、节能减排和固碳增汇为前提，一方面通过生态修复为城乡居民创造良好的生态环境，另一方面利用城乡融合发展政策机制为生态修复提供良好的基础设施框架。在制定国土空间规划过程中，必须将矿山生态修复纳入国土空间规划体系，高度关注土地退化及其对碳汇能力的影响和国土空间规划目标实现后的国土空间固碳能力。
(1) 分类施策。碳中和要求矿山生态修复引入NbS理念，以减排增汇为导向，避免过度的人工干预。既要降低能源、物料投入，降低碳的一次性或周期性损失，又要重视修复后碳汇的长期效应。广义的矿山生态修复包括生态重建、生态修复与生态保护。依据气候差异与生态退化的可逆性，全国范围大致可划分为湿润-半湿润矿区生态重建类、半干旱矿区生态修复类以及寒旱矿区生态保护类。
矿山生态修复的分区管控、分级治理、分类施策
湿润-半湿润矿区生态重建类：对于一些水热条件或水土资源较好且采后生态类型发生改变的区域，可采取因地制宜的原则，宜农则农、宜鱼则鱼、宜林则林、宜建则建，兼顾土壤-植被碳汇功能的提升，而不必强行恢复至原生态类型，从而减少过度的人工干预，以降低工程能耗与减少碳排放。这一区域虽然可以通过强人工干预实现原生态系统的恢复，但是会增加修复过程的能源与物料消耗，增加碳排放，得不偿失，半干旱矿区生态修复类：受水资源与气候条件的双重约束，半干旱区，如北方草原区、黄土高原区由于长期高强度开发导致土地损毁和生态退化严重，同时在矿产资源开发开采措施得当的情况下，生态系统退化具有一定的可逆性，至少部分生态要素仍具有一定的自恢复能力，因此，建议采取引导型修复措施，即前期采取适度人工引导、后期以自然恢复为主，以提升修复后生态系统的自维持能力，促进或实现矿区生态系统的自主正向演替，尤其要重视修复后自然碳汇的稳定与提升。寒旱矿区生态保护类：西部寒旱区，如甘蒙干旱区、北疆荒漠区、塔里木荒漠区、青藏高原区气候干旱、生态脆弱、水资源十分短缺，采矿扰动引起的生态退化呈不可逆态势，对于需要保护的动植物生境，应限制开发规模或禁止开发；对于开采不可避免受损的生态系统，应遏制荒漠化进一步蔓延和生态系统进一步退化，遵循荒野保护和再野化理念，实施矿山生态保护与修复工程。(2) 分区管控。我国矿山生态环境条件具有复杂、多维度和地域分异特征。以《土地复垦质量控制标准（TD/D 1036—2013）》中划分的10个土地复垦类型区为基础，考虑矿山生态环境本底条件和煤矿山分布实际，对西北干旱区进一步细分，并将东南沿海山地丘陵区与中部山地丘陵区合并，得到全国矿山生态修复11个生态环境地理分区，11个分区是对以上3种类型的进一步细分。11个分区间的生态环境条件与土地利用本底存在较大差异，生态修复的限制条件、修复措施及修复后的土地利用方向也各不相同。(3) 分级治理。在分区基础上，进一步考虑生态敏感性、生态系统服务重要性、生态安全屏障等国家生态安全战略格局，实施分级治理。通过国家重要生态功能区划与生态屏障2者叠加，若2者仅有其一则归为重要修复区，二者兼有之划归为极重要修复区，其余为一般修复区（图3）。极重要修复区。该区生态敏感性强、生态系统服务功能十分重要，并且还是国家重要生态安全屏障，建议以保护优先、避免退化为主线，通过保护性措施或限制开发来稳定或提升生态系统功能与服务，保障生态安全。对于已发生的矿山土地损毁和生态退化问题，可采取自然恢复和人工干预相结合的方法优先修复为原用途，恢复水土保持、防风固沙等生态系统服务功能，并重视修复后生态系统的自维持能力。重要修复区。该区作为生态安全屏障或拥有重要的主导生态系统服务与功能，建议以减少退化为核心，并采取自然恢复为主、适度人工引导修复为辅的镶嵌模式，恢复或提升生态系统原有的结构、功能、服务，在保障地质安全与生态安全的基础上可优先修复为林草等生态用地。一般修复区。该区域要消除地质灾害隐患，保障生态安全。建议采用自然恢复和人工修复结合的方式，因地制宜确定优先修复方向。例如，对于城郊型矿山，可结合土地利用需求，开展旅游景观与休闲游乐场所建设，对于位于远郊农村的矿山，在农用地缺乏时，可优先修复为农用地。(4) 分步推进。矿山生态保护与修复贯穿矿山全生命周期，应从源头预防、过程管控、修复后监管三个阶段构建技术体系，分步实施生态修复规划。源头预防。根据矿产资源赋存状况、生态环境特征等条件，以资源利用最大化、环境破坏最小化为目的，因地制宜地优选资源节约型、环境友好型的开发与开采方式。过程管控。基于矿山生态系统演替特征，判别生态修复关键影响因素与阈值，采取适当的人工引导措施，充分利用矿山生态系统的自然恢复力，减少能源与物料投入。修复后监管。对修复后的生态系统实施有效的监管，开展适应性管理，防止修复后生态系统的退化，促进修复后的生态系统达到新的稳定状态，实现碳汇功能提升。
矿山生态修复技术体系
卞正富，男，1965年9月26日生，江苏建湖人，教授，博士生导师，中国矿业大学副校长。获国家科技进步奖和省部级科技奖励10余项，在SCIENCE等高水平期刊发表学术论文230余篇。现为国际矿山测量协会主席团成员、中国煤炭学会理事、中国煤炭学会煤矿土地复垦与生态修复专业委员会副主任、中国土地学会土地整理与复垦分会副主任、教育部科技委环境与土木水利学部委员，曾任国际环境岩土工程协会副主席，获中国青年科技奖，享受国务院政府特殊津贴。
研究方向
主要成果
长期从事矿区土地复垦与生态重建的教学与科研工作，提出并实施了我国华东高潜水位矿区采煤塌陷地非充填复垦与利用技术体系、资源枯竭矿区土地资源再利用与生态修复技术、西部半干旱矿区生态引导型自修复技术。在国家科技基础专项的支持下，完成了我国西部重点矿区土地退化调查工作，出版了我国西部重点煤矿区土地退化分布图集。
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