碳中和目标背景下矿山生态修复的路径选择

针对“双碳目标”背景,对矿山生态修复的内涵做出了新的阐释。新形势下,矿山生态修复的目标至少包括实现修复后生态系统的自我维持能力、正向演替达到新的生态平衡和区域社会经济可持续发展。实现目标的基本手段是以自我恢复为主,与适度人工干预相结合。从碳中和目标的实现路径出发,较为系统地分析了碳中和引发的社会经济与生态格局变化和结果,认为双碳目标必将加速后矿业时代到来,而生态修复是后矿业时代最为重要的任务之一。后矿业时代具有长久性、艰巨性和复杂性等特征。土地整治、环境治理、产业转型、社会转型、景观重建等是生态修复通常采用的人工引导措施,这些举措对碳中和目标的实现发挥着不同的作用。实现碳中和目标需要从能源替代、产业替代与升级、生态服务功能提升等方面延伸矿山生态修复措施,进一步分析了矿山生态修复在实现碳中和目标过程中发挥的能源替代、节能减排和固碳增汇3方面的作用和贡献,按贡献大小排序：能源替代>节能减排>固碳增汇。提出了碳中和目标背景下矿山生态修复的新路径,包括：(1)更新标准规范,适应碳中和目标的需求,构建“1+N”标准与规范体系,提高规范与标准的针对性和适用性;(2)改革管理机制,探索矿...     

黄河流域煤炭资源开发战略研判与生态修复策略思考

黄河流域煤炭资源富集与生态环境脆弱并存,亟待破解煤炭资源开发与生态环境保护的矛盾,构建黄河流域高质量发展新格局。按流域水系划分并结合《全国矿产资源规划(2016—2020年)》,有57个国家规划煤矿区应隶属黄河流域。为此,构建了黄河流域资源环境承载力指标体系,揭示了黄河流域资源环境承载力指数的时空规律;重新审视了煤炭资源开发强度测算方法,量化了黄河流域34个煤矿区的煤炭资源开发强度;利用耦合协调度模型测度了矿区尺度煤炭资源开发强度与区域尺度资源环境承载力的匹配程度。结果发现,下游以高级协调为主,显著高于中上游且较稳定。但2010—2018年中上游变化趋势有差异:中游从初级协调(0.62)降至勉强协调(0.51);上游以初级协调为主,耦合协调度从0.60提升至0.62。随着能源战略重心西移,晋陕蒙宁四省区的煤炭开发强度不断增大,特别是榆横、榆神、吴堡、离柳等矿区煤炭资源开发强度已然与资源环境承载力不匹配;青海木里矿区从勉强协调(0.53)降至中度失调(0.25),降幅超50%;甘肃整体改善幅度较大,各矿区均有不同程度提升。基于此,研判黄河流域煤炭资源保护性开发利用战略:(1)要从"水资源...     

生物炭+速生植物对工业场地周边土壤镉污染原位修复

黄河流域许多地区由于规划不科学、环保措施不足、监管不严等原因,工业场地往往与农田直接镶嵌,极易造成周边土壤重金属污染。为高效快速低成本修复工业场地周边大范围农田土壤镉污染,选择河南省新乡市凤泉区大块镇工业聚集区周边受污染农田开展大田修复实验,利用2种速生植物3连茬种植(即小白菜-黑麦菜-小白菜)联合2种生物炭(即杨树皮生物炭(PBC)和硫脲改性杨树皮生物炭(TPBC))原位修复土壤镉污染,测定连茬种植下土壤镉的浸出特性及其化学赋存形态,评估2茬小白菜食用健康风险,并揭示生物炭+速生植物联合修复土壤镉污染的潜力。结果表明:(1)添加2%杨树皮生物炭(PBC)和2%硫脲改性杨树皮生物炭(TPBC)在60 d后土壤镉浸出量低于《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)规定的III级标准,添加1%TPBC在90 d后土壤镉浸出量低于III级标准。(2)连茬第3季修复实验后,与CK比,施用1%和2%TPBC的土壤残渣态镉分别增加了71.73%和75.75%;弱酸溶态镉分别下降了130.86%和160.62%。添加1%和2%PBC的土壤残渣态镉分别增加了45.82%和50.07%。弱酸溶态镉...     

碳中和目标下煤炭变革的技术路径

碳中和目标下传统能源体系面临根本性变革,煤炭作为国家能源安全的压舱石,如何引领绿色发展、实现双碳目标是煤炭行业发展的责任。为此,从碳中和目标的客观要求出发,明确煤炭在未来能源体系下不同情景（可控保底、优化保底、核心保底）弹性安全区间中的重要作用;利用全生命周期评价方法厘清煤炭资源全过程碳足迹,探索不同技术路径下煤炭技术变革和创新发展的可行性;最后,提出顺应碳中和愿景目标要求的未来煤炭行业颠覆式变革技术路径,并探讨2条技术路径的优劣性。结果表明：（1）煤炭在未来能源体系下仍可发挥重要作用,尤其是作为保底安全能源不可或缺。在核心保底、优化保底和可控保底等3种情景弹性安全区间中分别占61.5%,47.1%,43.5%;（2） 2019年煤炭全生命周期碳足迹为71.3亿t,其中,发电和供热环节占56.1%,钢铁冶炼占26.6%,煤化工环节占8.1%。推行零碳高效发电、终端电气化和煤制绿氢是煤炭行业实现碳中和目标的技术变革之首选;（3）探讨了UCG-IGCC-CCUS发电技术和UCG-H₂-CCUS制绿氢技术变革的可行性,与超超临界燃煤和IGCC发电相比,UCG-IGCC-...     

碳中和愿景下煤炭行业发展的危机与应对

碳中和愿景擘画了国家碳减排与气候治理的宏伟蓝图,但中国经济结构和能源结构决定了该目标实现的艰难。当前煤炭仍是我国能源安全的基石,并将在未来很长时间内一直发挥着巨大作用。如何绿色开采、科学用煤是国家2030年碳达峰与2060年碳中和愿景实现的关键。为此,从"脱碳"与"去煤"非对等关系着手,引入全生命周期视角厘清煤炭行业与下游产业间的减排责任。依据6个不同机构设置的10种情景,选取重要参数,预测未来30 a中国的煤炭需求。审视煤炭行业发展与碳中和愿景之间差距,制定符合国情的从碳达峰—碳中和愿景实现不同阶段的发展路线图。研究表明:(1)盲目"去煤"不符合国情,但煤炭行业要正视国家战略需求与行业发展目标之间的偏差,厘清行业责任以及切合实际义务的减排边界,明确煤电、煤化工等下游利用产生的碳排放不应归于煤炭行业。(2)不同情景下煤炭需求存在巨大差异,大致分为维系现状、适度减少和净零愿景3个区间。所有预测煤炭占一次能源份额均趋于衰减,煤炭行业发展空间大大减少。2030—2050年既是行业存亡的关键期,也是技术变革的活跃期。(3)当前煤炭行业发展、规划以及战略导向与碳中和愿景目标仍存在很大的差距,包括...     

东部平原矿区复垦对土壤微生物固碳潜力的影响

东部平原矿区复垦土壤受高潜水影响易返碱、肥力低,固碳菌群可有效提升土壤养分。但复垦如何调控微生物固碳能力及影响机制尚不清晰。为此,选取山东邹城东滩矿8,14,17 a复垦年限和对照样为研究对象,利用功能基因芯片和高通量测序技术探究6个固碳相关菌门和12种固碳基因的变化。结果表明：(1)复垦土壤pH值、溶解性有机碳、土壤β-葡萄糖苷酶和过氧化氢酶活性等均显著高于对照土壤(P<0.01)。复垦17 a后土壤有机碳、微生物量碳、多酚氧化酶活性显著高于对照样,复垦时间效应极显著(P<0.001);(2) 12种固碳基因信号强度随复垦时长不断增大,复垦17 a后已高于或持平对照样,主要分布于酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria);(3)固碳菌群丰度与pH、溶解性有机碳、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性之间呈显著相关(P<0.05),多数固碳基因信号强度与pH、微生物量碳、溶...     

从烟叶中提取烟碱的工艺条件优化

对从烟叶中提取烟碱的工艺条件进行了研究。考察了烟叶产地、萃取剂种类、萃取温度、萃取次数对烟碱收率的影响。研究结果表明:从烟叶中提取烟碱的最佳条件为烟叶产地为湖北,乙醚为萃取剂,萃取温度50℃,萃取次数为5次。     

西部重点煤矿区土地退化的影响因素及其评估

中国西部生态环境极其脆弱,煤炭资源开发与自然因素共同作用导致的矿区土地退化不容忽视,本文旨在揭示我国西部煤矿区土地退化的成因、程度、分布与趋势,为矿区土地退化防治与国土空间生态修复提供数据基础与决策依据。提出了煤矿区土地退化的概念,将煤矿区土地退化的直接因素划分为挖损、塌陷和压占,间接因素或外在表现划分为土壤侵蚀、植被退化与沙漠化或石漠化,结合实地调查并辅以高分辨率与高光谱遥感数据解译,提取了上述土地退化因素信息,并提出了土地退化外在表现的分级评价标准,进而构建了西部煤矿区土地退化的综合评价模型,对分布于黄土高原区、西南山地丘陵区、北方草原区和西北干旱区的12个重点煤矿区进行了土地退化信息提取、土地退化因素分析与土地退化综合评价。结果表明:①影响井工煤矿的万吨塌陷率的因素有累计采厚、平均采深、煤层倾角及上覆岩性,影响露天煤矿的万吨损毁率的因素包括煤层厚度、剥离岩土厚度及其堆放方式。②不同地域的矿区土地退化主要表现有所不同:黄土高原区为植被退化和土壤侵蚀,西南山地丘陵区为土壤侵蚀,北方草原区与西北干旱区植被退化、土壤侵蚀与沙漠化3者兼有。③矿山尺度的土地退化要比矿区尺度的更为剧烈,露天开采引起的土地退化要强于井工开采;矿区尺度的土地退化程度与煤炭资源开发强度(用煤矿扰动面积与矿区总面积之比表示)有关,开发强度越大,矿区土地退化程度越严重,而土地退化程度与开发强度并不呈正比,它还与矿区的生态脆弱性或承载力有关。因此,不同区域、不同采煤方法造成的土地退化形式及退化程度不一,因此需要采取不同的修复策略;为防止过度土地退化,需要根据矿区生态承载力确定合适的开发强度。