碳中和目標背景下礦山生態(tài)修復的路徑選擇

卞正富，于昊辰，韓曉彤

(1.中國礦業(yè)大學 礦山生態(tài)修復教育部工程研究中心，江蘇 徐州 221116；2.江蘇省老工業(yè)基地資源利用與生態(tài)修復協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 徐州 221116；3. 中國礦業(yè)大學 江蘇賈汪資源枯竭礦區(qū)土地修復與生態(tài)演替教育部野外科學觀測研究站，江蘇 徐州 221116)

國家主席習近平在第75屆聯(lián)合國大會向全世界作出莊嚴承諾，中國CO排放力爭于2030年前達峰，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和(簡稱“雙碳目標”)。隨后，在領導人氣候峰會上，習近平主席再次強調雙碳目標既是中國推動構建人類命運共同體的責任擔當，又是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內在要求，同時中方將為實現(xiàn)這一目標付出艱苦努力，將碳達峰碳中和納入生態(tài)文明建設整體布局。據(jù)統(tǒng)計，中國碳排放量從20世紀60年代的7.81億t激增至2020年的105億t。面對巨額的碳排放現(xiàn)狀與治理難題，中國政府已于2021-10-24發(fā)布了《2030年前碳達峰行動方案》，明確了各地區(qū)、各領域、各行業(yè)目標任務，加快實現(xiàn)生產(chǎn)生活方式綠色變革，推動經(jīng)濟社會發(fā)展建立在資源高效利用和綠色低碳發(fā)展的基礎之上，確保如期實現(xiàn)2030年前碳達峰目標。中國將嚴控煤電項目，“十四五”時期嚴控煤炭消費增長，“十五五”時期逐步減少。

氣候變化帶給人類的挑戰(zhàn)是現(xiàn)實的、嚴峻的、長遠的，碳達峰與碳中和不僅是當下政府工作重點、社會關注焦點，更是學術界的熱點話題。我國作為巴黎協(xié)定簽約國，提出雙碳目標應對氣候變化挑戰(zhàn)，既彰顯我國的大國責任擔當，又是我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內在需求?！栋屠鑵f(xié)定》的長期目標是將全球平均氣溫較前工業(yè)化時期上升幅度控制在2 ℃以內，并努力將溫度上升幅度限制在1.5 ℃以內。政府間氣候變化委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change，簡稱IPCC)的研究結果表明：對應2 ℃溫控目標，實現(xiàn)碳中和的時間為21世紀2065—2080年，對應1.5 ℃溫控目標，實現(xiàn)碳中和的時間則為2052年。中國從碳達峰至碳中和的過渡期僅僅30 a，遠遠短于美國、歐盟等發(fā)達國家，昭示著中國實現(xiàn)碳中和目標必將極其艱難。因此，碳中和目標的實現(xiàn)需要不同部門的政策制定者、各行各業(yè)的從業(yè)者、不同學科的研究者與社會大眾的共同努力。

雙碳目標背景下，化石能源占比將逐步降低，低碳能源占比則逐步提高，高能耗、高排放的礦山企業(yè)面臨節(jié)能減排的巨大壓力。因此，大量的礦山在不久的將來會關閉，礦業(yè)轉型發(fā)展與礦山生態(tài)修復任重道遠。而傳統(tǒng)的礦山生態(tài)修復以地貌重塑、土壤重構、植被恢復和景觀重建為主，較少考慮節(jié)能、減排、增匯的目標，甚至采取了過度人工干預措施，增加了能源消耗與碳排放，與雙碳目標背道而馳。因此，碳中和目標對礦山生態(tài)修復提出了新的要求。新的形勢下，需要對礦山生態(tài)修復的內涵與外延及目標的實現(xiàn)路徑進行重新思考。

1 碳中和引發(fā)的社會經(jīng)濟與生態(tài)格局變化與結果

1.1 碳中和目標的實現(xiàn)路徑

碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革，未來主要的實現(xiàn)路徑包括4個方面，如圖1所示。

(1)改善能源結構。據(jù)《BP世界能源統(tǒng)計報告(BP Statistical Review of World Energy)》，2020年全球化石能源占比83.1%，其中：煤炭、石油、天然氣分別占27.2%,33.0%,24.7%，石油為主要能源。我國2020年化石能源占比為84.4%，但煤炭占56.6%，為主要能源，石油天然氣分別占19.6%和8.2%。同時，我國能源結構調整速度，特別是新能源發(fā)展迅猛，2020年新能源比例已超過15%，今后每年大致以1%的速度遞增，煤炭則以1%的速度遞減。在確保能源供應、流通、利用安全的前提下，主動優(yōu)化以煤炭為主體的能源結構，構建清潔、低碳、安全、高效的能源體系，是我國實現(xiàn)碳中和最根本、最直接的路徑。

圖1 礦山生態(tài)修復對實現(xiàn)碳中和的作用Fig.1 Role of mine ecological restoration in achieving the target of carbon neutrality

(2)推動節(jié)能減排。節(jié)能減排是發(fā)達國家實現(xiàn)“碳中和”目標最重要、最經(jīng)濟的手段，例如歐盟國家碳中和目標中50%依靠節(jié)能減排實現(xiàn)。近年來我國狠抓產(chǎn)業(yè)結構調整與節(jié)能減排，單位GDP能耗從2010年的0.906 2 t標煤/萬元下降到2015年的0.641 2 t 標煤/萬元，2020年下降至0.490 2 t標煤/萬元，節(jié)能成效顯著。但是我國2017年的能源強度是世界平均水平的1.8倍、美國的2.5倍、歐盟的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間。通過產(chǎn)業(yè)升級、原料替代、工藝優(yōu)化、資源整合、區(qū)域協(xié)同等舉措，調整轉變重點領域高耗能產(chǎn)業(yè)結構與高排放生產(chǎn)方式，持續(xù)提高能源利用效率和資源循環(huán)利用水平，實現(xiàn)零碳排放或低碳排放，也是我國實現(xiàn)碳中和最重要、最經(jīng)濟的路徑。

(3)改變生活方式。生活方式包括住宅、食物、交通和生活用品等。有學者將這一路徑劃歸為“推動節(jié)能減排”類型，但它對碳中和目標的實現(xiàn)影響較大，因此將其作為一個重要的路徑單獨列出。當前，中國人均溫室氣體排放CO當量為8.2 t，居民消費引發(fā)的約4.3 t，占比52%，其中，住宅、食物、交通、生活品、休閑游樂等帶來的分別為1.4,1.1,1.1,0.3和0.4 t，且城市居民能源消費將成碳排放主要增長源。國際能源機構(International Energy Agency，簡稱IEA)勾畫的2050碳中和路線圖中提出，2050年應有85%以上的建筑為零排放建筑，但目前距離這一目標仍然任重道遠。碳中和目標的實現(xiàn)離不開廣泛的公眾參與，倡導低碳消費、綠色出行等生活方式是實現(xiàn)碳中和目標最基礎、最持久的動力源泉。

(4)提升碳匯能力。包括自然與人為2個層面，自然碳匯主要通過科學綠化，增強植物光合作用、挖掘提升土壤和植物固碳能力，例如基于自然的解決方案(Nature-based Solution，NbS)；人為碳匯則通過碳捕集、利用與封存(Carbon Capture，Utilization and Storage，CCUS)或大氣CO去除(Carbon Dioxide Removal，簡稱CDR)等負排放技術來實現(xiàn)去除。現(xiàn)階段類似負排放技術等人為碳匯成本高，尚未實現(xiàn)大規(guī)模應用，且穩(wěn)定性較差，固碳的不確定性較大。自然碳匯固碳周期長、總體容量有限。因此，不能完全依靠提升碳匯能力來實現(xiàn)碳中和。未來隨著前3條路徑的實現(xiàn)，提升自然與人為碳匯能力將助力碳中和目標的實現(xiàn)，是對以上3條路徑的有益補充。

1.2 碳中和必將加速后礦業(yè)時代的到來

2030年，中國非化石能源占比將提升至25%，2050年新能源成為主體能源，化石能源將受持續(xù)性擠壓。歐盟國家能源轉型早，大量的礦山已關閉，但諸如地下礦井、露天采場、排土場等采礦跡地仍長久存在，后礦業(yè)時代的問題遠未得到有效解決。截止到2020年，我國已累積關閉礦井數(shù)量12 000處，我國東部地區(qū)正步向歐盟等發(fā)達國家經(jīng)歷過的后礦業(yè)時代，未來30 a這樣的趨勢越發(fā)明顯。盡管當前煤炭仍然是國家能源安全的壓艙石，但雙碳目標必將加速后礦業(yè)時代的來臨。后礦業(yè)時代的主要特性：

(1)長久性。后礦業(yè)時代具有長久性，但目前公眾對這種長久性的認識尚不夠深刻。具體表現(xiàn)為2個層面：① 退出周期長。歐盟國家從20世紀60年代起步入后礦業(yè)時代，按此測算，后礦業(yè)時代已經(jīng)經(jīng)歷了60 a的歷史，但至今仍未完全走出，且后礦業(yè)時代的諸多問題層出不窮；② 恢復周期久。英國生態(tài)學家BRADSHAW認為，采礦結束后礦山生態(tài)系統(tǒng)恢復的時間尺度仍在百年以上?？梢?，后采礦時代生態(tài)系統(tǒng)恢復是一個極具挑戰(zhàn)性的長期過程，并且這一過程遠比從碳達峰到碳中和的時間更久。

(2)艱巨性。我國東部一些傳統(tǒng)的礦業(yè)城市已面臨資源枯竭，大量的礦井已經(jīng)或即將關閉，但治理任務極為艱巨。具體表現(xiàn)為3個難題：① 能源替代難。經(jīng)濟發(fā)展離不開能源支撐，當下新能源利用最大的問題是隨機性、間隙性、波動性，難以保障電網(wǎng)的穩(wěn)定性與接續(xù)性。除此之外，新能源在前期建設過程耗能、耗資巨大，科技與資金投入要求高，能源替代仍十分困難；② 產(chǎn)業(yè)接續(xù)難。傳統(tǒng)礦業(yè)城市依靠礦產(chǎn)資源形成采掘、加工、利用等全產(chǎn)業(yè)鏈條，礦產(chǎn)資源開發(fā)鼎盛時城市與礦業(yè)共同繁榮，但“坐礦吃空”的弊端也尤為凸顯，經(jīng)濟發(fā)展十分單一。進入后礦業(yè)時代舊產(chǎn)業(yè)直接退出，新產(chǎn)業(yè)又培育不起來，往往導致城市收縮、經(jīng)濟衰退、產(chǎn)業(yè)凋敝；③ 生態(tài)修復難。高強度、持續(xù)性采礦擾動造成嚴重甚至不可逆的土地損毀，尤其是干旱半干旱礦區(qū)。盡管國家已要求礦山企業(yè)按生產(chǎn)量繳納礦山地質環(huán)境恢復治理費用，也投入了大量科技研發(fā)經(jīng)費，但這些治理費用對于礦山生態(tài)修復工程而言杯水車薪，加之缺乏行之有效的修復技術支撐，嚴重掣肘了礦山生態(tài)修復。

(3)復雜性。礦山生態(tài)治理任務重、影響范圍大、涉及領域廣。① 礦竭城衰?！耙坏V一城”、“一礦一鎮(zhèn)”的孤島式礦業(yè)城鎮(zhèn)發(fā)展模式，尤其是區(qū)位條件差、生態(tài)易退化地區(qū)，極易陷入基礎設施差和土地利用效率低下的困境，礦竭城衰幾乎是不可逆轉的命運；② 產(chǎn)權纏繞。長期以來礦區(qū)礦地沖突十分普遍，導致統(tǒng)籌治理、規(guī)劃困難。雖然地上的土地資源或屬國有或為集體所有、地下礦產(chǎn)資源所有權一律歸國家是清晰的，但是經(jīng)過多年的礦產(chǎn)資源開發(fā)，土地的使用權、地下不同礦種的開采權與所有權并不一致，甚至經(jīng)過多次變更而存在復雜性。同時，礦山開采后形成的地下空間權屬并沒有明確的法律規(guī)定，也罕有討論地下空間的權屬問題，因此，上述復雜問題顯然阻礙了礦山關閉后地下空間的有效利用；③ 工農(nóng)返貧。后礦業(yè)時代，多數(shù)傳統(tǒng)礦業(yè)城鎮(zhèn)難逃“資源魔咒”與“礦竭城衰”的厄運，這將直接關乎礦工和當?shù)鼐用竦纳罡ｌ?。如雞西市礦山關閉導致相關產(chǎn)業(yè)凋敝，連帶的失業(yè)下崗人數(shù)最多時達30萬，占總人口 30.0%，影響了整個城市的生機。

1.3 實現(xiàn)碳中和目標需要拓展礦山生態(tài)修復內涵

隨著人們認識的深化，礦山生態(tài)修復的內涵與外延也在不斷拓展。綜合現(xiàn)有的各種定義，可將生態(tài)修復概括為：以利用生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復能力為主，結合人工干預措施，使遭到破壞的生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復其功能與結構，并能自我維持、正向演替，實現(xiàn)新的生態(tài)平衡與可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的生態(tài)修復工程缺乏從資源經(jīng)濟價值與生態(tài)服務價值雙重視角的系統(tǒng)性思維，導致修復工程高投入、高耗能，生態(tài)增匯能力差、恢復后生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定。雙碳目標下，礦山生態(tài)修復必須被賦予更深層次的任務與使命，尤其要將碳中和目標納入礦山生態(tài)修復的內涵和目標之中。

按照生態(tài)修復的定義，其目標是實現(xiàn)新的生態(tài)平衡與可持續(xù)發(fā)展，因此，能源替代、產(chǎn)業(yè)替代與升級、生態(tài)服務功能的提升應該在礦山生態(tài)修復中得到充分的考慮和重視。一般閉礦后缺乏有效接替產(chǎn)業(yè)，遺留的采礦跡地將長期處于閑置狀態(tài)，由于缺乏必要的養(yǎng)護甚至會造成持續(xù)性退化。然而，無論生態(tài)修復或是礦山土地資源再利用，都應摒棄大興綠植、大建水景的片面誤導，堅持科學低碳化生態(tài)修復方式。如東部高潛水位地區(qū)，沉陷濕地雖然可能造成耕地資源的損失，但已形成了稀有的濕地資源，應當充分利用、有效補充當?shù)貪竦刎毞Φ亩贪澹熘堇貌擅核莸厣鷳B(tài)修復完成的潘安湖濕地公園便是這樣的樣板工程。然而，不同地區(qū)自然條件和生態(tài)系統(tǒng)服務需求不一，不可以盲目照搬現(xiàn)成的案例，例如廣大中西部干旱半干旱區(qū)應因地制宜發(fā)展礦山生態(tài)產(chǎn)業(yè)、固碳增匯。此外，一些礦山開采后遺留下的地下空間體量巨大，部分空間設施完善、安全性強，無需大規(guī)模改造，可直接用作特殊倉儲、抽水蓄能、防空設施等多種用途，也是一種極為特有的資源與潛在資產(chǎn)。充分利用地下空間資源，可統(tǒng)籌考慮地下水資源、地熱資源、上覆土地資源、工業(yè)遺跡及其他旅游資源、太陽能、風能等組合特點，實現(xiàn)關閉礦山水、土、氣、生、地質環(huán)境的恢復治理與自然資源綜合利用的一體化。

2 礦山生態(tài)修復對實現(xiàn)碳中和目標的作用

礦山生態(tài)修復本質上是一種基于自然條件與人工引導措施來促進退化生態(tài)系統(tǒng)恢復的過程，但生態(tài)恢復目標的多元性、立地條件的異質性和修復手段的差異性會導致不同的結果。雙碳目標已被納入五位一體總體布局，是加快生態(tài)文明建設和實現(xiàn)高質量發(fā)展的重要抓手。礦山生態(tài)修復與碳中和在本質上均屬于生態(tài)文明建設的重要手段，具有目標一致性，2者協(xié)同推進生產(chǎn)、生活方式改變和對生態(tài)文明的認知。礦山生態(tài)修復通過考慮產(chǎn)業(yè)轉型、礦區(qū)居民職業(yè)轉換與生活方式的轉變，采取適當?shù)娜斯ひ龑Т胧?，實現(xiàn)自然-社會-經(jīng)濟復合生態(tài)系統(tǒng)的轉變，為碳中和目標和生態(tài)文明建設服務。

2.1 礦山生態(tài)修復的人工引導措施

(1)土地整治。包括渣土清除、新土填平、陡坡放緩、地貌重塑、坎坡夯實以及相應的配套設施，將原有礦業(yè)廢棄地轉化為具有利用價值的耕地、草地、濕地等用地類型，并加以重新利用。

(2)環(huán)境整治。聚焦防塵減排、污水治理、固廢整治等，對礦業(yè)開采、加工、利用甚至閉礦后所產(chǎn)生的“三廢”進行妥善治理，或予以資源化利用。

(3)產(chǎn)業(yè)轉型。隨著資源枯竭、礦業(yè)衰敗，尋找接續(xù)產(chǎn)業(yè)，逐步向農(nóng)業(yè)、商服、旅游、高新技術等其他產(chǎn)業(yè)轉型，以避免“礦竭城衰”。

(4)社會轉型。主導產(chǎn)業(yè)轉變將直接影響區(qū)域社會主體功能的變化。我國東部自然條件與區(qū)位較好的礦區(qū)可通過高新技術產(chǎn)業(yè)接續(xù)來保障社會轉型，擺脫資源依賴的包袱；但對于中西部而言，除了煤炭以外的其他自然資源優(yōu)勢并不明顯，且社會經(jīng)濟基礎相對薄弱，接續(xù)產(chǎn)業(yè)困難，社會轉型難度遠高于東部發(fā)達地區(qū)。

(5)景觀重建。采礦擾動使得原生景觀破碎、生態(tài)結構缺損、功能失調，需因地制宜地實施礦山景觀再造，如針對露天礦區(qū)排土場的景觀近自然恢復、水土資源調控與利用、植物-微生物互作強化修復等技術。

2.2 礦山生態(tài)修復對實現(xiàn)碳中和目標的作用

(1)轉變生態(tài)修復理念，服務能源替代。我國光能、風能、核能等新能源產(chǎn)業(yè)與煤炭資源分布在地理位置上高度契合，東西向廢棄礦井區(qū)與北部風/光能源帶地理分布一致，而南北向廢棄礦井區(qū)與東部沿海風/核能源帶地理分布一致。在礦山生態(tài)修復中可以利用廢棄礦山地下空間與采礦跡地作為儲能設施發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，不僅有利于生態(tài)環(huán)境保護，對改善能源結構，保障能源供應，實現(xiàn)碳中和也具有重要推動作用。據(jù)有關專家估算，利用廢棄礦井抽水或壓縮空氣蓄能潛力巨大，蓄電量約為2014年我國全年發(fā)電總量的1.5倍，具有廣闊的應用前景。廢棄礦井的地下空間中的開拓巷道和大部分準備巷道設計支護強度較大，可以直接使用或采取適當加固措施后繼續(xù)使用。此外，礦山廢棄后還賦存著殘留煤、甲烷氣、水、地熱等多種可利用資源，基于可再生能源利用、廢棄礦井資源再利用與廢棄礦井綜合治理的多重現(xiàn)實需求，應重視廢棄礦山生態(tài)修復與能源替代、資源綜合利用相結合，推動能源革命與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

(2)合理選擇修復方式，實現(xiàn)減量排放。國際上近年來也形成了一種新理念——基于自然的解決方案(NbS)，即通過保護、可持續(xù)管理和修復自然的或被改變的生態(tài)系統(tǒng)的行動，有效和適應性地應對當今社會面臨的挑戰(zhàn)，同時提供人類福祉和生物多樣性。它側重于依靠自然力量改善生態(tài)環(huán)境。大自然保護協(xié)會(The Nature Conservancy，TNC)協(xié)同15個機構的一項研究表明，NbS能為2030年減排目標貢獻30%的減排量，具有極大的減排潛力。礦山生態(tài)系統(tǒng)是一種受人類活動強干擾的特殊生態(tài)系統(tǒng)，它具有一定的自然恢復能力，如：受采礦擾動而損傷的土壤、地裂縫、植被等生態(tài)環(huán)境要素能夠在一定的時間內實現(xiàn)自我恢復。如果忽視生態(tài)系統(tǒng)本身自然恢復能力，一味地采取高強度的人工措施搞生態(tài)工程，不僅造成高成本投入與高碳排放，生態(tài)系統(tǒng)往往也不具備自維持和正向演替能力，所產(chǎn)生的生態(tài)效益也很可能短暫低效，甚至產(chǎn)生逆向演替。因此，需要選擇恰當?shù)姆绞脚c手段開展礦山生態(tài)修復，例如筆者此前提出的引導型自修復理念，即以自然恢復為主，輔以適度人工干預，能夠大幅減少工程投入、減少過程碳排放，與NbS有異曲同工之處。

(3)優(yōu)化土地利用格局，固碳增匯。在礦山生態(tài)修復過程中，優(yōu)化土地利用方式，為碳中和目標貢獻礦山生態(tài)修復的固碳增匯能力。IPCC模擬的1.5 ℃與2 ℃路徑往往依賴于大規(guī)模土地相關措施的部署，如造林與生物能源供應，如果管理不善可能會與糧食生產(chǎn)產(chǎn)生競爭，從而引發(fā)糧食安全問題。不同減緩氣候變化方案可能與可持續(xù)發(fā)展的17個目標(Sustainable Development Goals，SDGs)的協(xié)同作用或權衡取舍相關聯(lián)，實現(xiàn)這種潛力的程度取決于所選擇的減緩方案組合、政策設計以及當?shù)氐那闆r與背景。礦產(chǎn)資源開采導致原土地利用結構破壞，引起耕地、林地、草地損毀，建設用地增加，進而導致土壤碳庫和植被碳庫損失。在修復工程實施過程中，由于工料、能源的消耗以及施工擾動，可能造成二次碳庫損失。盡管與能源替代和減量排放相比，固碳增匯對碳中和目標的貢獻有限，但也不能否定它的積極意義。特別是在未來能源低排放情景下，要想實現(xiàn)碳中和目標，仍需抵消一些無法捕集或直接去除的二氧化碳，這時生態(tài)碳匯就是實現(xiàn)“凈零排放”的重要手段。優(yōu)化土地利用格局除了具有固碳增匯作用外，其本身也具有減排效果。

3 碳中和背景下礦山生態(tài)修復的路徑選擇

為了更好地適應碳中和背景，礦山生態(tài)修復需從標準規(guī)范更新、管理機制變革、技術體系創(chuàng)新三大層面入手(圖2)，構建適應碳中和愿景目標下礦山生態(tài)修復的新路徑。

圖2 碳中和背景下礦山生態(tài)修復的基本路徑Fig.2 Solutions for mine ecological restoration under carbon neutral demand

3.1 更新標準規(guī)范，適應碳中和需求

我國關于礦山生態(tài)系統(tǒng)保護修復的標準，基本涵蓋礦山生態(tài)系統(tǒng)保護修復的各個方面，包括礦區(qū)環(huán)境污染防治、地貌重塑(地表處理、邊坡防護)、土壤重構(土壤剝覆、土壤改良、土壤污染治理、林草植被恢復、撫育管理等)、景觀重建等內容。但由于標準牽頭部門不一或出臺時間有早有晚，現(xiàn)行標準、規(guī)范存在名詞術語、標準不統(tǒng)一甚至沖突以及不合理的現(xiàn)象，導致執(zhí)行困難，也存在某些生態(tài)修復工程或內容缺乏國家標準的情況，因此，建議按照生態(tài)文明建設與碳中和需求對現(xiàn)行標準、規(guī)范進行更新或修訂。具體可按照“1+”的思路，即：“1”是指原則把控，制定礦山生態(tài)修復工程導則，明確碳中和背景下礦山生態(tài)修復工程的基本原則、工程環(huán)節(jié)與修復內容；“”是指各環(huán)節(jié)、各內容或修復要素的標準與規(guī)范，根據(jù)質量控制、調查評估、規(guī)劃設計、技術實施、管理維護等流程制定或修訂相應的標準規(guī)范，為碳中和目標背景下礦山生態(tài)修復工程的實施提供遵循。

3.2 改革管理機制，實現(xiàn)多目標協(xié)同

(1)礦業(yè)采取臨時用地政策。盡管國家法律已經(jīng)明確礦區(qū)土地復墾的責任與義務，實際操作中多是在土地損毀達到一定的程度后才會將土地征收為國有，但多數(shù)情況下，土地的使用權仍歸農(nóng)村集體經(jīng)濟組織。如果損毀不是十分嚴重的一般需按照標準逐年賠償，待復墾并恢復地力后再行歸還農(nóng)村集體經(jīng)濟組織。由于未征收土地的所有權和使用權仍屬集體經(jīng)濟組織，礦山企業(yè)即使具備復墾條件也很難履行復墾義務，通常會出現(xiàn)企業(yè)長期支付賠償費、農(nóng)民長期獲得賠償費而不愿復墾的情況，這就導致土地長期處于閑置或低效利用的現(xiàn)象。待礦山關閉后企業(yè)已無力復墾，損毀土地又會成為社會發(fā)展的沉重包袱。因此建議對能夠恢復原用途的礦業(yè)用地采取臨時用地政策，即在礦山企業(yè)支付賠償費期間，農(nóng)村集體經(jīng)濟組織仍擁有所有權，但礦山企業(yè)擁有使用權，這樣便于礦山企業(yè)在達到復墾條件后能及時采取復墾措施，復墾達到標準后使用權歸還農(nóng)村集體經(jīng)濟組織而不再賠償。

(2)地上與地下空間權屬分離。隨著國內外對地下空間再利用的新理念、新技術的提出，權屬問題成為利用地下空間的一項重要的限制性政策因素。如將廢棄煤礦地下空間利用為抽水蓄能水庫，原煤礦企業(yè)是否擁有使用權？若是原煤炭企業(yè)使用，是否需要交納地下空間占用費？若由其他水電企業(yè)使用，交納的占用地下空間費歸原煤炭企業(yè)還是國家或地方？也許國家和地方對地下空間占用費并不感興趣，但是利用地下空間的企業(yè)因為在生產(chǎn)過程中，仍與地下空間上方的農(nóng)村集體經(jīng)濟組織存在空間沖突，這一沖突的解決需要通過法律上的空間權屬分離加以保障。因此建議對礦山地上與地下空間權屬分離要做出明確的法律界定，規(guī)定清楚利益相關方的責權利。

(3)推進礦山生態(tài)修復的市場化機制。黨的十九大提出要構建政府為主導、企業(yè)為主體、社會組織和公眾共同參與的環(huán)境治理體系。2019年自然資源部印發(fā)了《關于探索利用市場化方式推進礦山生態(tài)修復的意見》。這是從經(jīng)濟價值與生態(tài)價值2個層面促進礦山生態(tài)修復的有效路徑。充分發(fā)揮市場化機制的效能，一方面籌措必要的生態(tài)修復資金，另一方面激發(fā)承擔生態(tài)修復的企業(yè)為了追求效益而避免成本的過度投入，進而減少生態(tài)修復過程的能源消耗與碳排放。礦山生態(tài)修復通常較為關注修復后的土地資源的可利用性，但恢復后的自維持能力需要經(jīng)過長期的驗證。因此建議在探索礦山生態(tài)修復市場化機制的過程中，引入全新的適宜性與長效性評價，以避免修復后生態(tài)再度衰敗的現(xiàn)象。

(4)礦山生態(tài)修復與多舉措?yún)f(xié)同。礦山生態(tài)修復對碳中和有積極的貢獻，同時，我國城鄉(xiāng)融合發(fā)展、國土空間規(guī)劃、生態(tài)文明建設、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略等多項舉措都對碳中和目標的實現(xiàn)起著積極的推動作用。碳中和目標的提出深刻影響著社會經(jīng)濟和居民消費各個方面，需要不同部門的政策制定者、各行各業(yè)的從業(yè)者、不同學科的研究者與社會大眾眾志成城，因此，礦山生態(tài)修復也需要與上述多項舉措?yún)f(xié)同促進碳中和目標的實現(xiàn)。如礦區(qū)城鄉(xiāng)融合發(fā)展過程中，以充分考慮能源替代、產(chǎn)業(yè)替代、節(jié)能減排和固碳增匯為前提，一方面通過生態(tài)修復為城鄉(xiāng)居民創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境，另一方面利用城鄉(xiāng)融合發(fā)展政策機制為生態(tài)修復提供良好的基礎設施框架。在制定國土空間規(guī)劃過程中，必須將礦山生態(tài)修復納入國土空間規(guī)劃體系，高度關注土地退化及其對碳匯能力的影響和國土空間規(guī)劃目標實現(xiàn)后的國土空間固碳能力。

3.3 創(chuàng)新技術體系，推動全過程減排增匯

(1)分類施策。碳中和要求礦山生態(tài)修復引入NbS理念，以減排增匯為導向，避免過度的人工干預。既要降低能源、物料投入，降低碳的一次性或周期性損失，又要重視修復后碳匯的長期效應。廣義的礦山生態(tài)修復包括生態(tài)重建、生態(tài)修復與生態(tài)保護。依據(jù)氣候差異與生態(tài)退化的可逆性，全國范圍大致可劃分為濕潤-半濕潤礦區(qū)生態(tài)重建類、半干旱礦區(qū)生態(tài)修復類以及寒旱礦區(qū)生態(tài)保護類，如圖3所示。

圖3 礦山生態(tài)修復的分區(qū)管控、分級治理、分類施策Fig.3 Zoning control,classified treatment and hierarchical strategy of mine ecological restoration

濕潤-半濕潤礦區(qū)生態(tài)重建類：對于一些水熱條件或水土資源較好且采后生態(tài)類型發(fā)生改變的區(qū)域，可采取因地制宜的原則，宜農(nóng)則農(nóng)、宜漁則漁、宜林則林、宜建則建，兼顧土壤-植被碳匯功能的提升，而不必強行恢復至原生態(tài)類型，從而減少過度的人工干預，以降低工程能耗與減少碳排放。這一區(qū)域雖然可以通過強人工干預實現(xiàn)原生態(tài)系統(tǒng)的恢復，但是會增加修復過程的能源與物料消耗，增加碳排放，得不償失。

半干旱礦區(qū)生態(tài)修復類：受水資源與氣候條件的雙重約束，半干旱區(qū)，如北方草原區(qū)、黃土高原區(qū)由于長期高強度開發(fā)導致土地損毀和生態(tài)退化嚴重，同時在礦產(chǎn)資源開發(fā)開采措施得當?shù)那闆r下，生態(tài)系統(tǒng)退化具有一定的可逆性，至少部分生態(tài)要素仍具有一定的自恢復能力，因此，建議采取引導型修復措施，即前期采取適度人工引導、后期以自然恢復為主，以提升修復后生態(tài)系統(tǒng)的自維持能力，促進或實現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的自主正向演替，尤其要重視修復后自然碳匯的穩(wěn)定與提升。

寒旱礦區(qū)生態(tài)保護類：西部寒旱區(qū)，如甘蒙干旱區(qū)、北疆荒漠區(qū)、塔里木荒漠區(qū)、青藏高原區(qū)氣候干旱、生態(tài)脆弱、水資源十分短缺，采礦擾動引起的生態(tài)退化呈不可逆態(tài)勢，對于需要保護的動植物生境，應限制開發(fā)規(guī)?；蚪归_發(fā)；對于開采不可避免受損的生態(tài)系統(tǒng)，應遏制荒漠化進一步蔓延和生態(tài)系統(tǒng)進一步退化，遵循荒野保護和再野化理念，實施礦山生態(tài)保護與修復工程。

(2)分區(qū)管控。我國礦山生態(tài)環(huán)境條件具有復雜、多維度和地域分異特征。以《土地復墾質量控制標準(TD/D 1036—2013)》中劃分的10個土地復墾類型區(qū)為基礎，考慮礦山生態(tài)環(huán)境本底條件和煤礦分布實際，對西北干旱區(qū)進一步細分，并將東南沿海山地丘陵區(qū)與中部山地丘陵區(qū)合并，得到全國礦山生態(tài)修復11個生態(tài)環(huán)境地理分區(qū)，11個分區(qū)是對以上3種類型的進一步細分。11個分區(qū)間的生態(tài)環(huán)境條件與土地利用本底存在較大差異，生態(tài)修復的限制條件、修復措施及修復后的土地利用方向也各不相同。

(3)分級治理。在分區(qū)基礎上，進一步考慮生態(tài)敏感性、生態(tài)系統(tǒng)服務重要性、生態(tài)安全屏障等國家生態(tài)安全戰(zhàn)略格局，實施分級治理。通過國家重要生態(tài)功能區(qū)劃與生態(tài)屏障2者疊加，若2者僅有其一則歸為重要修復區(qū)，2者兼有之劃歸為極重要修復區(qū)，其余為一般修復區(qū)(圖3)。

極重要修復區(qū)。該區(qū)生態(tài)敏感性強、生態(tài)系統(tǒng)服務功能十分重要，并且還是國家重要生態(tài)安全屏障，建議以保護優(yōu)先、避免退化為主線，通過保護性措施或限制開發(fā)來穩(wěn)定或提升生態(tài)系統(tǒng)功能與服務，保障生態(tài)安全。對于已發(fā)生的礦山土地損毀和生態(tài)退化問題，可采取自然恢復和人工干預相結合的方法優(yōu)先修復為原用途，恢復水土保持、防風固沙等生態(tài)系統(tǒng)服務功能，并重視修復后生態(tài)系統(tǒng)的自維持能力。

重要修復區(qū)。該區(qū)作為生態(tài)安全屏障或擁有重要的主導生態(tài)系統(tǒng)服務功能，建議以減少與減輕退化為核心，并采取自然恢復為主、適度人工引導修復為輔的鑲嵌模式，恢復或提升生態(tài)系統(tǒng)原有的結構、功能、服務，在保障地質安全與生態(tài)安全的基礎上可優(yōu)先修復為林草等生態(tài)用地。

一般修復區(qū)。該區(qū)域要消除地質災害隱患，保障生態(tài)安全。建議采用自然恢復和人工修復結合的方式，因地制宜確定優(yōu)先修復方向。例如，對于城郊型礦山，可結合土地利用需求，開展旅游景觀與休閑游樂場所建設，對于位于遠郊農(nóng)村的礦山，在農(nóng)用地缺乏時，可優(yōu)先修復為農(nóng)用地。

(4)分步推進。礦山生態(tài)保護與修復貫穿礦山全生命周期，應從源頭預防、過程管控、修復后監(jiān)管3個階段構建技術體系，分步實施生態(tài)修復規(guī)劃，見表1。

表1 礦山生態(tài)修復技術體系

源頭預防。根據(jù)礦產(chǎn)資源賦存狀況、生態(tài)環(huán)境特征等條件，以資源利用最大化、環(huán)境破壞最小化為目的，因地制宜地優(yōu)選資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的開發(fā)與開采方式。

過程管控。基于礦山生態(tài)系統(tǒng)演替特征，判別生態(tài)修復關鍵影響因素與閾值，采取適當?shù)娜斯ひ龑Т胧?，充分利用礦山生態(tài)系統(tǒng)的自然恢復力，減少能源與物料投入。

修復后監(jiān)管。對修復后的生態(tài)系統(tǒng)實施有效的監(jiān)管，開展適應性管理，防止修復后生態(tài)系統(tǒng)的退化，促進修復后的生態(tài)系統(tǒng)達到新的穩(wěn)定狀態(tài)，實現(xiàn)碳匯功能提升。

4 結 語

碳中和目標將引發(fā)一場深刻的社會變革，必將加速后礦業(yè)時代的來臨。礦山生態(tài)修復是后礦業(yè)時代最重要的任務之一。后礦業(yè)時代與從碳達峰到碳中和的時長相比，更具長久性，而后礦業(yè)時代的生態(tài)修復也具有艱巨性和復雜性，后礦業(yè)時代的這些特征尚未得到充分認識和足夠重視。因此，碳中和背景下礦山生態(tài)修復應被賦予更深層次的歷史使命，其內涵和目標也需要得到進一步的拓展與延伸，并在不同層面為實現(xiàn)碳中和目標賦能。按礦山生態(tài)修復對碳中和目標的貢獻大小排序，一是轉變生態(tài)修復理念，服務能源替代；二是合理選擇修復方式，實現(xiàn)減量排放；三是優(yōu)化土地利用格局，固碳增匯。為了更好地適應碳中和背景，礦山生態(tài)修復需從3個層面構建新路徑：一是更新相關標準規(guī)范，以適應碳中和目標的需求；二是改革管理機制，使礦山生態(tài)修復與城鄉(xiāng)融合發(fā)展、國土空間規(guī)劃、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略等多措并舉協(xié)同促進碳中和，并從政策層面提供保障；三是創(chuàng)新技術體系，推動生態(tài)修復全過程深度減排與長效固碳增匯。

[1] 李勇,高嵐. 中國“碳中和”目標的實現(xiàn)路徑與模式選擇[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學學報(社會科學版),2021,20(5):77-93.

LI Yong,GAO Lan. Implementation path andmode selection of China’s carbon neutralization goal[J]. Journal of South China Agricultural University (Social Science Edition),2021,20(5):77-93.

[2] 中華人民共和國國務院. 關于印發(fā)2030年前碳達峰行動方案的通知(國發(fā)〔2021〕23號)[EB/OL]. http://www.gov.cn/zhengce/content/2021-10/26/content_5644984. htm，2021-10-26/2021-11-01.

[3] GLEICK P H,ADAMS R M,AMASINO R M,et al. Climate change and the integrity of science[J]. Science,2010,328:689-690.

[4] 潘家華,廖茂林,陳素梅. 碳中和:中國能走多快?[J]. 改革,2021(7):1-13.

PAN Jiahua,LIAO Maolin,CHEN Sumei. Carbon neutrality:How fast can China go?[J]. Reform,2021(7):1-13.

[5] 謝和平,任世華,謝亞辰,等. 碳中和目標下煤炭行業(yè)發(fā)展機遇[J]. 煤炭學報,2021,46(7):2197-2211.

XIE Heping,REN Shihua,XIE Yachen,et al. Development opportunities of the coal industry towards the goal of carbon neutrality[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(7):2197-2211.

[6] 陳浮,于昊辰,卞正富,等. 碳中和愿景下煤炭行業(yè)發(fā)展的危機與應對[J]. 煤炭學報,2021,46(6):1808-1820.

CHEN Fu,YU Haochen,BIAN Zhengfu,et al. How to handles the crisis of coal industry in China under the vision of carbon neutrality[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(6):1808-1820.

[7] ROGEIJ Joeri,HUPPMANN Daniel,KREY Volker,et al. A new scenario logic for the Paris Agreement long-term temperature goal[J]. Nature,2019,573:357-363.

[8] 張雅欣,羅薈霖,王燦. 碳中和行動的國際趨勢分析[J]. 氣候變化研究進展,2021,17(1):88-97.

ZHANG Yaxin,LUO Huilin,WANG Can. Progress and trends of global carbon neutrality pledges[J]. Climate Change Research,2021,17(1):88-97.

[9] MALLAPATY Smriti. How China could be carbon neutral by midcentury[J]. Nature,2020,586:482-483.

[10] 于昊辰,卞正富,陳浮,等. 礦山土地生態(tài)系統(tǒng)退化診斷及其調控研究[J]. 煤炭科學技術,2020,48(12):214-223.

YU Haochen,BIAN Zhengfu,CHEN Fu,et al. Diagnosis and its regulations for land ecosystem degradation in mining area[J]. Coal Science and Technology,2020,48(12):214-223.

[11] 英國石油公司(BP). BP世界能源統(tǒng)計年鑒2021(第70版)[R]. 倫敦：英國石油公司(BP),2021.

[12] 蘇健,梁英波,丁麟,等. 碳中和目標下我國能源發(fā)展戰(zhàn)略探討[J]. 中國科學院院刊,2021,36(9):1001-1009.

SU Jian,LIANG Yingbo,DING Lin,et al. Research on China’s energy development strategy under carbon neutrality[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences,2021,36(9):1001-1009.

[13] 王燦,張雅欣. 碳中和愿景的實現(xiàn)路徑與政策體系[J]. 中國環(huán)境管理,2020,12(6):58-64.

WANG Can,ZHANG Yaxin. Implementation pathway and policy system of carbon neutrality vision[J]. Chinese Journal of Environmental Management,2020,12(6):58-64.

[14] 國際能源署(IEA). 世界能源展望(2020)[R]. 華盛頓：國際能源署,2020.

[15] 蔡兆男,成里京,李婷婷,等. 碳中和目標下的若干地球系統(tǒng)科學和技術問題分析[J]. 中國科學院院刊,2021,36(5):602-613.

CAI Zhaonan,CHENG Lijing,LI Tingting,et al. Key scientific and technical Issues in earth system science towards achieving carbon neutrality in China[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences,2021,36(5):602-613.

[16] 安巖,顧佰和,王毅,等. 基于自然的解決方案：中國應對氣候變化領域的政策進展、問題與對策[J]. 氣候變化研究進展,2021,17(2):184-194.

AN Yan,GU Baihe,WANG Yi,et al. Advances,problems and strategies of policy for nature-based solutions in the fields of climate change in China[J]. Climate Change Research,2021,17(2):184-194.

[17] 袁亮,姜耀東,王凱,等. 我國關閉/廢棄礦井資源精準開發(fā)利用的科學思考[J]. 煤炭學報,2018,43(1):14-20.

YUAN Liang,JIANG Yaodong,WANG Kai,et al. Precision exploitation and utilization of closed /abandoned mine resources in China[J]. Journal of China Coal Society,2018,43(1):14-20.

[18] BRADSHAW Anthony. Restoration of mined lands-using natural processes[J]. Ecological Engineering,1997,8(4):255-269.

[19] 于昊辰,陳浮,尹登玉,等. 采礦與氣候變化對戈壁礦區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)的影響——以準東煤炭基地為例[J]. 煤炭學報,2021,46(8):2650-2663.

YU Haochen,CHEN Fu,YIN Dengyu,et al. Effects of mining activities and climate change on land ecosystem in Gobi mining area:A case study of Zhundong Coal Base[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(8):2650-2663.

[20] 卞正富,周躍進,曾春林,等. 廢棄礦井抽水蓄能地下水庫構建的基礎問題探索[J]. 煤炭學報,2021,46(10):3308-3318.

BIAN Zhengfu,ZHOU Yuejin,ZENG Chunlin,et al. An discussion of the basic problems for the construction of underground pumped storage reservoir in abandoned coal mines[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(10):3308-3318.

[21] 謝和平,侯正猛,高峰,等. 煤礦井下抽水蓄能發(fā)電新技術:原理、現(xiàn)狀及展望[J]. 煤炭學報,2015,40(5):965-972.

XIE Heping,HOU Zhengmeng,GAO Feng,et al. A new technology of pumped-storage power in underground coal mine:Principles,present situation and future[J]. Journal of China Coal Society,2015,40(5):965-972.

[22] 楊崇曜,周妍,陳妍,等. 基于NbS的山水林田湖草生態(tài)保護修復實踐探索[J]. 地學前緣,2021,28(4):25-34.

YANG Chongyao,ZHOU Yan,CHEN Yan,et al. Ecosystem consevation and restoration through Nature-based Solutions[J]. Earth Science Frontiers,2021,28(4):25-34.

[23] 卞正富,雷少剛,金丹,等. 礦區(qū)土地修復的幾個基本問題[J]. 煤炭學報,2018,43(1):190-197.

BIAN Zhengfu,LEI Shaogang,JIN Dan,et al. Several basic scientific issues related to mined land remediation[J]. Journal of China Coal Society,2018,43(1):190-197.

[24] AHIRWAL Jitendra,MAITI Subodh Kumar. Development of technosol properties and recovery of carbon stock after 16 years of revegetation on coal mine degraded lands,India[J]. Catena,2018,166:114-123.

[25] AHIRWAL Jitendra,MAITI Subodh Kumar,SINGH Ashok Kumar. Changesin ecosystem carbon pool and soil COflux following post-mine reclamation in dry tropical environment,India[J]. Science of the Total Environment,2017,583:153-162.

[26] ZHANG Zhaotong,WANG Jinman,LI Bo. Determining the influence factors of soil organic carbon stock in opencast coal-mine dumps based on complex network theory[J]. Catena,2019,173:433-444.