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胡振琪:复垦先锋

2020-1-21 7:59:43 来源:中国矿业报 作者:李秀

近日,“学习强国”学习平台以《国际复垦先锋奖获得者胡振琪》为题,对中国矿业大学环境与测绘学院胡振琪教授从事土地复垦与生态修复研究与实践的事迹进行了报道。

作为我国第一位中美联合培养的土地复垦学博士,胡振琪在土地复垦与生态修复领域辛勤耕耘三十载,先后成为“新世纪百千万人才工程”国家级人选、教育部长江学者特聘教授,荣获中国青年科技奖等荣誉。2018年6月4日,第35届美国采矿与复垦学会学术会议在美国密苏里州圣路易斯市召开,来自中国矿业大学的胡振琪教授走上颁奖典礼领奖台,领取矿山复垦领域国际大奖——复垦先锋奖。

胡振琪

美国采矿与复垦学会每年在世界范围内对矿山土地复垦与生态修复领域杰出贡献者颁奖,“复垦先锋奖”颁给在推动矿山土地复垦与修复领域研究和实践方面作出突出贡献和杰出成就的人员,每年全球评选1人,这也是中国土地复垦与生态修复学者在世界范围内首次获得该奖项。而这距离胡振琪当年选择到美国学习土地复垦和生态修复,正好整整30年。

带着24箱土地复垦珍贵资料回国

在胡振琪看来,“土地复垦”这个词源自reclamation,restoration或者rehabilitation这三个英文词,指的是对各种扰动的土地或场地,如采矿、公路、铁路、管道等建设工程采取整治措施,使其恢复利用。它其实是一个非常大的概念,而中文翻译成土地复垦,常被人误解或狭义地理解为恢复耕地。

胡振琪与土地复垦结缘30年,起源于一个偶然的机会。

1980年,17岁的胡振琪接到了中国矿业学院(后来的中国矿业大学)地质系矿山测量专业的录取通知书,而怀着工业报国梦的他高考志愿填写的是合肥工业大学,只因在志愿书上的服从调剂一栏画了个钩,意外进了自己压根没有报考的学校专业。

但胡振琪很快调整了自己的情绪,老师们“干一行爱一行”的教导被他深深铭记在心,大三时他放弃了留校当辅导员的机会,继续攻读研究生。

1988年,胡振琪获得赴美留学的机会,当时有三个方向可以选择,土地复垦就是其中之一。胡振琪上大学的时候,煤炭学会正好在淮北做采煤塌陷地治理,他对这方面有些了解。而当时美国的矿产土地复垦和生态修复比较热门,设有国家矿山土地复垦研究中心,南伊利诺斯大学正是美国国家矿产土地复垦中心中西部分中心的所在地。胡振琪顺利申请到了奖学金,开始了他与土地复垦和生态修复的缘分。

去美国学习之前,胡振琪到当时的国家土地管理局规划司拜访,当时的司长刘广金对他说:“国家刚刚颁布法规推动土地复垦工作,非常缺这方面的人才,希望你到美国好好学习,学成后回来报效国家。”

1991年学习结束,当时很多去美国留学的人选择了留下,但胡振琪想起出发时领导的期待,想到国家急需人才,还是毅然决定回国。

当时美国有一家图书馆有大量土地复垦方面的技术资料要捐献,胡振琪得到消息后,积极争取到这批资料。就这样,他带着24箱关于土地复垦的珍贵资料回国,现在这些资料还在中国矿业大学的图书馆里。

1996年,胡振琪再次前往英国埃克塞特大学坎伯恩矿院,研究污染土壤的修复。英国康沃尔在上世纪三四十年代的铅锌产量是全世界的一半,有色金属污染比较严重。他们在土壤修复方面,也有很多值得借鉴的经验。

在科研攻关的同时,胡振琪也不忘为国家培养人才,除了带博士、硕士研究生之外,他还坚持每年给本科生上两门基础课,结合自己的科研情况,把最新的土地修复知识传授给学生。

让煤矸石山变绿,让采煤塌陷区变美

1991年胡振琪回国时,正逢中国土地学会在平顶山召开土地复垦专业分会年会,他被增补为委员。我国96%的煤矿都是采用井工开采的方式,因此煤矸石和塌陷地是井工矿的两大环境问题。围绕着这两个难题,他不断进行技术革新。

1991年,胡振琪带学生到山西潞安矿业集团实习,看到矿区煤矸石山污染很严重,就和矿区一起探讨如何绿化,分析情况,总结经验,在短时间内完成了矸石山的绿化造林,项目“煤矸石山绿化造林的基本模式及其应用”获得原国家环保局1996年度科技进步二等奖。

最早的煤矸石修复是采用成本低的无覆土修复技术,针对的是没有自燃的情况,效果非常好。但是煤矸石的复燃率特别高,这在国际上也是一个难题。胡振琪带领团队,着力攻克煤矸石的灭火和防火技术。

要灭火,首先要科学诊治着火点位置,这方面胡振琪团队拥有三个发明专利,包括采用热红外线遥感与测绘技术的耦合技术。但治理煤矸石的复燃,更重要的是防火。煤矸石的自燃是由氧化导致的,在这个过程中,微生物催化往往是正常氧化速度的106倍,要抑氧首先要杀死煤矸石中的微生物,同时还要采用覆盖碾压的方式隔绝氧化,这两种技术结合使用,在治理煤矸石污染方面效果非常好。

在采煤塌陷地治理方面,传统的做法是挖深垫浅,最初是采用泥浆泵复垦,但是泥浆容易土层混合,使得土壤质量比较差。胡振琪发现这个问题后,提出采取分层剥离交错回填的技术。

一些采煤区特别是在黄泛区,上面只有40厘米厚的表土,下面都是漏水漏肥的砂浆或泥沙,复垦时稍不注意,就会影响土地生产力,而采用分层剥离技术正好将珍贵的表土保护起来,构造出较好的土壤剖面。他的相关成果论文发表后,被煤炭学报评为50年来最有影响力的百篇论文之一,项目成果《煤矿区土地生态环境损害的综合治理技术》也获得了2004年国家科技进步二等奖。

在土地复垦过程中,胡振琪一直在思考一个问题:大量采煤塌陷地都是塌陷了再治理,其实是一种末端治理。能不能从源头和过程中控制,实现边采边复。经过多年的研究,他提出了“边采边复”的原理和技术体系,攻克了复垦时机、复垦标高和动态复垦工艺等关键技术,可多恢复耕地10%~40%。

“鱼与熊掌兼得”是很有成就感的事情

在中国,一提到土地复垦,人们首先想起的是恢复耕地,要想将采煤塌陷地治理成可耕地,充填复垦是首选,因此充填材料就很重要。过去最常采用的是粉煤灰、煤矸石,但是这两种材料存在着潜在的污染风险。能不能找到一种更环保的充填材料?胡振琪将目光投向了黄河泥沙。

从2012年到2016年,胡振琪潜心研究,终于完成了“十二五”国家支撑计划课题——大型煤炭基地沉陷区黄河泥沙充填修复技术及示范。有了好的想法,首先就要解决一系列工艺难题,比如取沙、输沙以及沉沙排水等问题。他将试验区选在离黄河较近的山东省梁山县,与采煤沉陷区具有相似的地貌特征,都是坑塘涝洼地。

试验区建成了,但土地复垦效果却不理想,主要是种植的农作物产量只有周围正常农田的一半,查找原因改进技术,可是依旧没有达到预期目标。“原因可能是复垦后的土地呈‘上土下沙’结构,一般来说,泥沙上面需要覆盖70厘米厚的土壤才有利于农作物生长,可是有些地方没有那么多的土壤,怎么办?”胡振琪继续寻找答案。

最终,他们找到了分层充填的方法。胡振琪戏称其为“五花肉式”夹心土壤,充填一层泥沙,覆盖一层土壤,再充填一层泥沙,如此反复循环,泥沙中夹杂着若干层土壤,既有利于保水保肥,又有利于微生物活动加速土壤熟化,复垦后的农田产量很快达到正常农田水平。

2015年,这种夹层式充填方法成功申请了发明专利。胡振琪认为,不仅是针对黄河泥沙,其他充填材料也可以考虑这种方法,不仅成本低,而且对土地生产力恢复也大有好处。

“2005年,我们就在国内首次提出煤粮复合区的概念。要知道,我国10.8%的煤炭可采储量与耕地重合,如果将煤粮复合区的这些煤炭都挖出来,2亿亩耕地可能就没了。鱼与熊掌不可兼得,要煤炭还是要粮食,成为一对矛盾,但是我国的国情是既要煤炭又要粮食,怎么办?利用充填复垦技术对采煤塌陷区进行生态修复,能将耕地修复如初,甚至更好,就能实现鱼与熊掌兼得。”胡振琪信心满满地说。

胡振琪一直忘不了当年在安徽淮北周口村治理塌陷地时的情景。皖北矿务局刘桥一矿所在地的周口村有千余亩采煤塌陷区,他们按照生态工程原理规划设计,通过挖深垫浅,将采煤塌陷地改造成了一个生态农场。治理完成后,村民又找上门来了:“你们给我把土地弄成鱼塘了,可我们原来只会种地,不会养鱼啊。”没有办法,他只好又找资料研究怎么养鱼,在村里开课讲养鱼的基本知识,比如鱼塘塘埂的标高、坡度和深度,按什么样的密度和种类放养等等,没想到就连老太太都来听课,有些甚至带着家里的小孩子来。

回首三十载,胡振琪感慨很多,虽然爬矸石山采样很辛苦,虽然土地复垦路上有着一道道难关,但每当看到光秃秃的煤矸石山变成了绿山,看到废弃的塌陷地变身为高产良田或百姓休闲的公园,他心中就特别有成就感,为自己做了一件美好的事情感到自豪。□

网站编辑:宫莉

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