還礦區(qū)綠水青山
—— 記中國礦業(yè)大學(xué)教授胡振琪

□ 本刊記者 朱曉莉 于小川

1991年，他是我國第一位中美聯(lián)合培養(yǎng)的土地復(fù)墾學(xué)博士。

2009年，他獲得了美國采礦與復(fù)墾學(xué)會（ASMR）土地復(fù)墾科技貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，這是ASMR首次把獎(jiǎng)項(xiàng)頒給亞洲的科學(xué)家，是我國土地復(fù)墾學(xué)者在國際上獲得的第一個(gè)大獎(jiǎng)。

2018年，他領(lǐng)取了礦山生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域國際大獎(jiǎng)——生態(tài)修復(fù)先鋒獎(jiǎng)。這一獎(jiǎng)項(xiàng)每年全球評選一人，這也是中國土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)學(xué)者在世界范圍內(nèi)首次獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)。

這些耀眼光環(huán)的擁有者，就是我國礦山生態(tài)修復(fù)專家、中國礦業(yè)大學(xué)教授胡振琪。

經(jīng)過多次聯(lián)系，胡振琪教授同意擠出時(shí)間接受《當(dāng)代礦工》雜志的專訪，這才讓記者有幸采訪到了這位在環(huán)境治理一線奮斗了三十余年的著名學(xué)者。

堅(jiān)定走科學(xué)道路

胡振琪說自己和土地復(fù)墾結(jié)緣，是命運(yùn)的安排。兒時(shí)，他是大家口中的“別人家的孩子”。上高中時(shí)，他把華羅庚說過的一句話當(dāng)作座右銘：勤能補(bǔ)拙是良訓(xùn)，一分辛勞一分才。他喜歡學(xué)習(xí)、努力學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)成績一直非常優(yōu)秀。1980年，他考入中國礦業(yè)學(xué)院（現(xiàn)中國礦業(yè)大學(xué)）地質(zhì)系礦山測量專業(yè)。進(jìn)入大學(xué)后，他對自己的人生有很明確的規(guī)劃：“要走科學(xué)這條道路，我要做研究?！贝髮W(xué)期間，他擔(dān)任班長、系學(xué)生會主席，但是學(xué)習(xí)一點(diǎn)也沒落下，成績在班里排名第一。上大三時(shí)，他放棄了留校當(dāng)輔導(dǎo)員的機(jī)會，繼續(xù)攻讀碩士、博士。

1988年，胡振琪獲得教育部聯(lián)合培養(yǎng)的機(jī)會，當(dāng)時(shí)有三個(gè)可以選擇的方向：地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)學(xué)、土地復(fù)墾學(xué)。土地復(fù)墾及礦山生態(tài)修復(fù)是個(gè)新領(lǐng)域，美國剛剛成立了國家礦山土地復(fù)墾研究中心，南伊利諾斯大學(xué)是美國國家礦山土地復(fù)墾研究中心中西部分中心的所在地，胡振琪又順利申請到了獎(jiǎng)學(xué)金，于是決定去美國挑戰(zhàn)這個(gè)“新興領(lǐng)域”。

在出發(fā)前，胡振琪拜訪了當(dāng)時(shí)的國家土地管理局規(guī)劃司，時(shí)任司長劉廣金對他說：“國家剛剛頒布法規(guī)推動土地復(fù)墾工作，非常缺這方面的人才，希望你到美國好好學(xué)習(xí)，學(xué)成回來后報(bào)效國家。”胡振琪一直將這句話銘記在心，不僅順利完成了專業(yè)學(xué)習(xí)，還自學(xué)了土壤與植物學(xué)的相關(guān)課程，野外試驗(yàn)，頂著夏天的烈日，踩著寒冬的大雪，取樣、測試、分析，他一點(diǎn)都不敢耽誤，生活得非常充實(shí)。

1991年，胡振琪聯(lián)系美國捐贈24箱復(fù)墾資料

1991年學(xué)習(xí)結(jié)束，很多留學(xué)生都選擇留在美國，但胡振琪想起出發(fā)時(shí)領(lǐng)導(dǎo)的期待，想到國家急需人才，毅然決定回國。

臨行前，胡振琪得到消息，美國一家圖書館有大量土地復(fù)墾方面的技術(shù)資料要捐獻(xiàn)，便立刻與之聯(lián)系。經(jīng)過積極爭取，他帶著24箱有關(guān)土地復(fù)墾的珍貴資料回國。之后，這些資料便一直保存在中國礦業(yè)大學(xué)的圖書館里，為我國土地復(fù)墾技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

1996年，胡振琪前往英國埃克塞特大學(xué)坎伯恩礦院，研究污染土壤的修復(fù)?！坝滴譅栐谏鲜兰o(jì)三四十年代的鉛鋅產(chǎn)量達(dá)到全世界的一半，有色金屬污染比較嚴(yán)重。他們在土壤修復(fù)方面有很多值得我們借鑒的經(jīng)驗(yàn)。”胡振琪說。

矸石山變花果山

1991年回國時(shí)，恰逢中國土地學(xué)會在平頂山召開土地復(fù)墾分會年會，胡振琪被增補(bǔ)為委員，而此后他要面對的則是我國煤炭開采的兩大難題。我國96%的煤礦采用井工開采方式，煤矸石和塌陷地是井工礦面臨的兩大環(huán)境問題。針對這兩個(gè)難題，他不斷進(jìn)行技術(shù)革新。

煤矸石是煤炭開采和加工過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。煤礦經(jīng)過多年開采，廢棄的煤矸石堆積如山。20世紀(jì)50年代以來，由于采掘機(jī)械化的發(fā)展和煤層開采條件的逐漸惡化，煤礦排出的矸石大量增加。我國煤炭系統(tǒng)多年來積存下來的煤矸石達(dá)60億噸以上，現(xiàn)在每年還要排放出7億噸，其中洗矸約1500多萬噸。煤矸石的堆積不但占用大量土地，而且煤矸石中所含的硫化物散發(fā)后會污染大氣和水源，對環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。

胡振琪選擇潞安礦務(wù)局王莊礦的一座煤矸石山作為試驗(yàn)基地，憑借一腔熱情和僅僅1.7萬元的科研經(jīng)費(fèi)，開始了對煤矸石山綠化造林的探索。白天太陽曬著，晚上月亮陪著，可他并不覺得苦，因?yàn)樗麍?jiān)信大自然必將回報(bào)給他滿目青蔥。

幾個(gè)月后，一套實(shí)用的煤矸石山綠化造林技術(shù)誕生：胡振琪創(chuàng)造性地將反坡環(huán)山帶整地法應(yīng)用于矸石山整地，提出了煤矸石山綠化造林五階段的基本模式。三年后，4公頃的土地產(chǎn)出了400萬元的直接經(jīng)濟(jì)效益，他的科研項(xiàng)目《煤矸石山綠化造林的基本模式及其應(yīng)用》也獲得國家環(huán)保局1996年度科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，并成為2004年度國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)《煤礦區(qū)土地生態(tài)環(huán)境損害的綜合治理技術(shù)》的重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)之一。

山西王莊煤礦矸石山治理前后效果

黑黢黢的煤矸石山變成了綠油油的花果山，而胡振琪的研究才剛剛開始。

醫(yī)治“自然傷疤”

塌陷地是另一個(gè)讓胡振琪頭疼的事情，多出來的煤矸石山可怕，缺少填充物的塌陷地同樣可怕。采煤沉陷區(qū)，就像是人類給大自然留下的一道道傷疤，觸目驚心，難以愈合，同時(shí)也影響著當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生計(jì)。

胡振琪一直忘不了當(dāng)年在安徽淮北周口村治理塌陷地時(shí)的情景。皖北礦務(wù)局劉橋一礦所在地有千余畝采煤塌陷區(qū)，胡振琪帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)按照生態(tài)工程原理規(guī)劃設(shè)計(jì)，通過挖深墊淺，將采煤塌陷地改造成了一個(gè)生態(tài)農(nóng)場。治理完成后，村民又找上門來了：“你把土地弄成了魚塘，可我們只會種地，不會養(yǎng)魚啊?！贝蟀训腻X化作魚苗和飼料撒下去，到頭來年人均收入才300元。沒有辦法，他只好再找資料研究怎么養(yǎng)魚，在村里開課講養(yǎng)魚的基本知識，比如魚塘塘埂的標(biāo)高、坡度和深度、按什么樣的密度和種類放養(yǎng)等等，沒想到就連老太太都來聽課，有些人甚至帶著家里的小孩來學(xué)習(xí)。1993年，村里人均收入增加到1000元，并且發(fā)展勢頭喜人，貧困村很快變成了小康村。

在土地復(fù)墾過程中，胡振琪一直在思考一個(gè)問題：大量采煤塌陷地都是塌完了再治理，其實(shí)是一種末端治理，能不能塌之前就治理，從源頭和過程中控制，實(shí)現(xiàn)邊采邊復(fù)？經(jīng)過多年的研究，他提出了邊采邊復(fù)的理念，創(chuàng)立了相應(yīng)技術(shù)體系，攻克了邊采邊復(fù)的復(fù)墾時(shí)機(jī)、復(fù)墾標(biāo)高和動態(tài)復(fù)墾工藝等關(guān)鍵技術(shù)，可多恢復(fù)耕地10%～40%。

改滅火為防火

早期的煤矸石修復(fù)采用的是成本較低的無覆土修復(fù)技術(shù)，針對的是沒有自燃的矸石山，效果非常好。但是煤矸石的復(fù)燃率特別高，控制煤矸石復(fù)燃在國際上也是一個(gè)難題。為此，胡振琪帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)又開始攻關(guān)煤矸石的滅火和防火技術(shù)。

煤矸石中所含的黃鐵礦易被空氣氧化，放出的熱量可以促使煤矸石自燃。煤矸石燃燒時(shí)散發(fā)出難聞的氣味和有害的煙霧，使附近居民慢性氣管炎和氣喘病患者增多，周圍樹木落葉、莊稼減產(chǎn)。煤矸石山自燃已經(jīng)成為京津冀及周邊大氣污染防治的重要內(nèi)容，也是“一帶一路”能源開發(fā)必須面對和解決的環(huán)境問題。

要滅火，首先要科學(xué)確定著火點(diǎn)位置。在這方面，胡振琪團(tuán)隊(duì)擁有3項(xiàng)發(fā)明專利，包括采用熱紅外線遙感與測繪技術(shù)的耦合技術(shù)。但治理煤矸石的復(fù)燃，更重要的是防火。煤矸石的自燃是由氧化導(dǎo)致的，在這個(gè)過程中，微生物催化氧化往往是正常氧化速度的50～60倍，要抑氧首先要?dú)⑺烂喉肥械难趸?，還要采用覆蓋碾壓的方式隔絕氧氣。這兩種技術(shù)結(jié)合使用，在治理煤矸石污染方面效果非常好。

胡振琪榮獲2019年度國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)

在這項(xiàng)研究中，兩個(gè)“點(diǎn)”的判定顯得尤為關(guān)鍵。一是酸性判定。矸石山是否酸性是最基本的判斷，而傳統(tǒng)的PH值檢測帶有迷惑性。因此，胡振琪團(tuán)隊(duì)提出了用“潛在酸性”計(jì)算方法來判斷酸堿度。二是著火點(diǎn)判定。滅火找不到著火點(diǎn)，就像打蛇打不到七寸，隨時(shí)可能復(fù)燃，被“反咬一口”。胡振琪團(tuán)隊(duì)采用獨(dú)特的熱紅外與測繪技術(shù)相耦合的表層燃燒情況定位技術(shù)及基于表面溫度反演深部著火點(diǎn)位置模型，就仿佛透視眼一般，能夠準(zhǔn)確找到著火點(diǎn)的位置。這一獨(dú)特的診斷技術(shù)申請了多項(xiàng)發(fā)明專利。

在解決了兩個(gè)“點(diǎn)”的關(guān)鍵問題后，胡振琪團(tuán)隊(duì)還提出了表面噴漿與深部注漿相結(jié)合的安全滅火方法、生物化學(xué)抑制氧化和物理覆蓋碾壓相結(jié)合的抑氧隔氧防火技術(shù)以及植被恢復(fù)技術(shù)等，并與潞安礦業(yè)集團(tuán)、陽泉煤業(yè)集團(tuán)等形成了產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟，讓數(shù)十座自燃的煤矸石山“偃旗息鼓”。治理后區(qū)域大氣中的二氧化硫等有害氣體濃度降低50%以上，達(dá)到國家有關(guān)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級。這項(xiàng)成果整體達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

“煤矸石山自燃污染控制與生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”這項(xiàng)胡振琪投入十余年心血的項(xiàng)目，最終榮獲2019年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。2020年1月10日，胡振琪在人民大會堂接過了沉甸甸的榮譽(yù)證書，這是他第三次獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

“五花肉”復(fù)墾沉陷區(qū)

采煤沉陷區(qū)復(fù)墾和黃河泥沙這兩個(gè)完全不相干的東西，讓胡振琪完美地結(jié)合在了一起，既能復(fù)墾采煤沉陷區(qū)，又利于黃河調(diào)沙調(diào)水、治理黃河淤泥。“2005年，國內(nèi)首次提出煤糧復(fù)合區(qū)這一概念。我國煤糧復(fù)合區(qū)面積巨大：10.8%的煤炭可采儲量與耕地重合。如果將煤糧復(fù)合區(qū)的這些煤炭全部挖出來，2億畝耕地可能就沒了。我們要做的就是利用充填復(fù)墾技術(shù)對采煤沉陷區(qū)進(jìn)行修復(fù)，既把煤炭挖出來，又能把耕地保住。充填復(fù)墾是保護(hù)耕地最有效的方法，煤矸石、粉煤灰是常用的充填復(fù)墾材料。但它們存在兩個(gè)問題，一是這兩種材料可能含有重金屬，呈堿性或酸性，有潛在污染風(fēng)險(xiǎn)；二是這兩種材料數(shù)量有限，加之被拿去制作泡沫磚、水泥等，所以可用于充填復(fù)墾的煤矸石、粉煤灰越來越少。”胡振琪說。

夾層式土壤剖面構(gòu)型示意圖

在尋找新材料的過程中，胡振琪想到了黃河泥沙。2011年，“十二五”國家科技支撐計(jì)劃課題“大型煤炭基地沉陷區(qū)黃河泥沙充填修復(fù)技術(shù)及示范”獲批。一切就緒，但取沙、輸沙、沉沙排水等都不容易，每個(gè)問題都要一一化解。他將試驗(yàn)區(qū)選在離黃河較近的山東省梁山縣，因?yàn)檫@里與采煤沉陷區(qū)具有相似的地貌特征，都是坑塘澇洼地。

試驗(yàn)區(qū)建成了，但土地復(fù)墾效果卻不理想，“主要是種植的農(nóng)作物產(chǎn)量只有周圍正常農(nóng)田的一半，可能是復(fù)墾后的土地呈‘上土下沙’結(jié)構(gòu)，一般來說，泥沙上面需要覆蓋70厘米厚的土壤才有利于農(nóng)作物生長，可是有些地方?jīng)]有那么多土壤。”胡振琪繼續(xù)探索研究，最終找到了最佳方法——分層充填，“我叫他‘五花肉’，就是構(gòu)造夾心式土壤結(jié)構(gòu)?！焙耒鹘忉屨f。充填一層泥沙，覆蓋一層土壤，再充填一層泥沙，如此反復(fù)循環(huán)，泥沙中夾雜著若干層土壤，既有利于保水保肥，又有利于微生物活動加速土壤熟化，復(fù)墾后的農(nóng)田產(chǎn)量很快達(dá)到正常農(nóng)田水平。2015年，“五花肉”式充填方法成功申請了發(fā)明專利。

胡振琪認(rèn)為，不僅是針對黃河泥沙，其他充填材料也可以考慮這種方法，不但成本低，而且對土地生產(chǎn)力恢復(fù)也大有好處?！八鼘χ卫聿擅撼料輩^(qū)、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境意義重大，未來有必要在黃河兩岸條件適宜的礦區(qū)大規(guī)模推廣該技術(shù)?！睂τ谶@一技術(shù)，胡振琪信心十足。

在科研攻關(guān)的同時(shí)，胡振琪也不忘為國家培養(yǎng)人才。除了帶博士、碩士研究生之外，他還一直堅(jiān)持每年給本科生上課，結(jié)合自己的科研成果，把最新的土地修復(fù)知識傳授給學(xué)生。

對于本科生，胡振琪總是說：“人一定要自立，要有志向、有目標(biāo)，這個(gè)目標(biāo)需要通過人生規(guī)劃、事業(yè)規(guī)劃去一步步落實(shí)。勤奮也很重要，要利用好時(shí)間，這樣才能完成學(xué)習(xí)規(guī)劃，才會有所成就?！焙耒髡f，“我要求我所有的學(xué)生每星期二的下午都要來我這匯報(bào)、交流、研討，我鼓勵(lì)他們多提問題，能提出問題說明思考到了一定的高度。問題越尖銳越好，能爭論起來效果更好?！?/p>

回首三十載，雖然辛苦，但當(dāng)看到光禿禿的煤矸石山變成了綠山，看到廢棄的塌陷地變身為高產(chǎn)良田或百姓休閑的公園，胡振琪的心中就特別有成就感，覺得自己又做了一件值得驕傲的事。

對于未來，胡振琪這樣期待：“我心中有一個(gè)愿望，就是在退休以后到自己復(fù)墾的土地上，搭個(gè)小棚子，釣釣魚、養(yǎng)養(yǎng)花、種點(diǎn)菜，看著青山、綠地、藍(lán)天，感覺很美。”

胡振琪接受本刊記者采訪