摘要：我國作為世界上最大的煤炭生產國和消費國，能源結構仍以煤炭、石油、天然氣等傳統化石燃料為主，碳排放量居于世界首位，且其能源格局預計短時間內不會發生實質性改變。能源領域是我國實現碳達峰、碳中和的關鍵之處，但這并不意味著化石能源就要完全退出。目前，實現碳中和已上升到國家戰略層面，碳中和是國家提出的一個頂層目標，落實到實際的產業層面，將會給傳統的高耗能企業和新興新能源及綠色產業帶來巨大的發展機遇，同時從一定程度上極大地推動環境保護與生態修復。推進碳中和，對我國現代化建設、對全球氣候治理、對人類命運共同體建設，都具有極其重要的理論與實踐意義。以我國的能源結構組成與碳排放現狀為主要切入點，介紹了我國現階段碳中和的具體背景，分析了生態修復與碳中和的內在聯系，進而深入討論了煤炭礦山生態修復的生態邏輯、應遵循的基本原則與實施的總體要求，同時強調了消除地質安全隱患、自然恢復、輔助再生、生態重建等礦山生態修復技術措施的內涵及分類。煤礦開采不僅造成了地表植被破壞、土壤質地變化，而且導致碳損失，在開采與選洗過程中直接和間接的導致了碳的大量排放，通過科學的礦山生態修復可較大程度改善土壤質地、增加植被覆蓋率，提高減排增匯水平，實現“低碳源、高碳匯、高效益”的發展狀態，有效助力碳中和的實現。

　　關鍵詞：碳中和;碳排放;礦山開采;礦山生態修復;環境保護

　　0引言

　　碳中和是指人類活動總碳量(主要指二氧化碳CO2)進出大氣達到零的平衡狀態，但在2020年，大氣中的CO2濃度超過了400×10-6，全球地表平均溫度比19世紀的基線升高了約1.25℃，比1981—2010年的參考期升高了0.6℃，逼近2016年的最熱記錄，因此在全球范圍內控制碳排放量迫在眉睫[1-3]。我國CO2排放量位居世界各國之首，中國政府在溫室氣體減排方面面臨前所未有的國際壓力。

　　自2020年9月起，習近平同志多次在公開講話中提及中國將提高自主貢獻力度，力爭溫室氣體排放于2030年前達到峰值，爭取在2060年前實現碳中和的目標。據資料顯示，歐盟在90年代、美國在2007年左右已經達到了碳排放的峰值，他們設定的碳中和時間與碳達峰之間預留了約40～60a，而我國從2030年碳達峰的目標到2060年碳中和的目標之間只有30a，時間短，任務重。

　　《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》(簡稱“十四五規劃”)中定量提出了單位國內生產總值能源消耗和二氧化碳排放分別降低13.5%、18%的目標，體現我國對碳達峰、碳中和工作的決心和魄力。 煤炭作為我國的主體能源的地位短期內不會發生改變，截止2020年底，現有煤礦約4,700處，同比2019年下降11.3%，全國累計退出煤礦5,500處左右、退出落后煤炭產能10億t/a以上。

　　在碳達峰、碳中和背景下，無論是正在生產還是退出煤礦的生態環境問題是不容忽視的，煤礦受損區生態修復作為恢復與完善其區域生態系統功能的重要環節，對固碳釋氧具有積極影響，同時對實現碳中和目標具有重要意義[4-5]。筆者就碳中和背景下煤礦區生態修復的幾個問題進行梳理探討。

　　1我國碳排放現狀

　　據國際能源署數據顯示，2019年全球碳排放總量約330億t，2020年因新冠疫情影響，全球碳排放總量有所降低，但仍達到306.9億t，遠高于2010年以來的平均水平;1900年對比2020年，120年間全球年碳排放量增長了15.6倍。據英國石油公司(BP)發布的《世界能源統計年鑒2021》統計數據顯示，2009-2020年，我國碳排放總量由77.1億t升至99.0億t，以30.7%的占比穩居世界第一，可見我國在經濟社會全面發展的同時，碳排放總量較高也成為了全社會必須關注的問題。

　　從能源消耗和碳排放現狀來看，化石能源依舊是我國能源結構的主要組成部分，而且在未來很長一段時間內，該能源結構難以發生實質性變化[6-9]。在現階段我國社會的主要矛盾是人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分發展之間的矛盾，其中能源需求是滿足一切發展的基礎，不斷增長的能源需求和以石化能源為主的能源消費結構導致我國CO2排放量較高。目前，我國碳排放的主要來源是煤炭，煤炭燃燒造成的碳排放占全國總碳排放60%左右。在碳排放結構中，工業生產是第一大碳排放源，在能源使用造成的CO2排放中，每年有近36%來源于此;生活耗能是CO2第二大排放來源，約占26%;交通出行是第三大碳排放源約占25%。

　　2生態修復與碳中和的關系

　　2.1碳中和背景分析

　　碳中和是指將因社會活動產生的CO2排放量與通過商業碳匯或碳減排信用等活動所吸收的CO2量等量，從而使兩方相互抵消，凈碳排放量趨于零。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)于2018年發布的《全球1.5℃升溫特別報告》中指出，為實現全球變暖溫度控制在1.5℃以內的目標，必須在21世紀中葉實現全球范圍內凈零碳排放，即碳中和。目前，很多國家做出了碳中和承諾并展開行動，全球應對氣候變化行動取得積極進展。我國對實現碳達峰、碳中和也做出了積極響應，已正式將碳中和理念納入頂層布局。

　　2015年6月，李克強總理在法國訪問期間，宣布了中國的減排承諾，即在2030年左右實現碳達峰;2020年9月，在第75屆聯合國大會上，習近平同志鄭重宣布中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，力爭2030年前實現CO2排放達峰，2060年前實現碳中和;2021年3月，李克強總理在《2020年政府工作報告》中提出，要扎實做好碳達峰、碳中和各項工作，制定2030年前碳排放達峰行動方案，優化產業結構和能源結構，實施金融支持綠色低碳發展專項政策，設立碳減排支持工具。

　　2021年9月，中共中央國務院發表的《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》中提出了到2025、2030、2060年的主要目標，要求加快煤炭減量步伐，統籌煤電發展和保供調峰，鞏固生態系統碳匯合能力、提升生態系統碳匯增量，抓緊修訂節約能源法、電力法、煤炭法、可再生能源法、循環經濟促進法等。我國生態文明建設已經進入以降碳為重點戰略方向、推動減污降碳協同增效、促進經濟社會發展全面綠色轉型、加快構建清潔低碳安全高效能源體系、實現生態環境質量改善由量變到質變的關鍵時期。

　　2.2生態修復對碳中和的作用

　　我國對生態文明建設和生態環境保護提出了目標，到2035年，生態環境根本好轉，美麗中國目標基本實現;到21世紀中葉，生態文明全面提升，實現國家治理體系和治理能力現代化。

　　2021年3月，習近平同志在主持召開中央財經委員會第九次會議時發表重要講話指出：實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革，要把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局。碳達峰、碳中和作為生態文明建設的歷史性任務，兩者之間密切相關。實現上述目標，需從生態系統整體性出發，注重綜合治理、系統治理、源頭治理，加快構建減污降碳一體謀劃、一體部署、一體推進、一體考核的機制。長期以來，由于煤炭資源的大規模、高強度開采，給我國土地資源帶來了負面影響，使原有的土地條件發生改變，絕大多數土地向不利于植物生長的方向發展。

　　在東部山東、安徽等地區，煤炭開采主要為井工開采，完全垮落管理頂板，由于區域地表潛水位普遍較高，開采后極易形成季節性或永久性積水，大大降低了原有的植被覆蓋率;在西部新疆、內蒙古、青海等地區，植被本身生存條件較為惡劣，不易存活，加之該地開采多為露天開采，給原有植被的生存環境造成毀滅性破壞，修復難度極大。綜上所述，煤炭開采不僅造成了地表植被破壞、土壤質地變化，而且對生態環境造成破壞，這些影響也體現在“碳效應”方面。

　　一方面植被的破壞影響了礦區碳的吸收轉化能力，另一方面作為地球三大碳庫之一的土壤，受煤炭開采影響其質地產生變化，進而可能影響土壤中的碳循環。因此，科學實施煤炭礦山生態修復，持續提高區域性林、草等植被對生態系統的質量和穩定性極為重要[10-13]，也迫在眉睫。 生態修復將助力碳中和目標的實現，為了達到碳中和目標，既要減排(碳源)，也要增匯(碳匯)，碳匯是指通過植樹造林等方式吸收大氣中的CO2，從而減少溫室氣體在大氣中濃度的過程、活動或機制(圖2)[14]。煤炭礦山生態修復能夠有效地增強修復后土壤碳儲存和植物固碳能力，對實現碳中和發揮著重要作用，具體體現在以下幾個方面：

　�、偻ㄟ^生態修復，可緩解已破壞的生態系統，修復后的耕地、林地、草地等生態系統結構和功能較之前相對完整，在于固碳釋氧、緩沖氣候變化影響等方面能夠發揮積極作用;②在生態修復過程中，需進行土地整治，土壤重構作為土地整治的一個重要環節對土壤中有機碳的積累有著重要作用，通過土地整治等工程能夠有效提高修復區土壤質量，增加儲碳潛力;③將礦區破壞的或到達生產年限的建筑廢棄地復墾利用，建設用地具有碳源功能，將其整治成林草地、濕地等，增加植被覆蓋率，實現碳源向碳匯轉換;④將矸石山特別是易自燃矸石山進行生態治理后綜合利用，不僅可直接減少碳排放、降低對環境的污染，而且還避免了土地資源的浪費。

　　3礦山生態修復的生態邏輯

　　3.1礦山生態修復的定義

　　筆者正在編制的行業標準《礦山生態修復技術規范》將礦山生態修復定義為：依靠自然力量或通過人工措施干預，對因礦產資源開采活動造成的地質安全隱患、土地損毀和植被破壞等礦山生態問題進行修復，使礦山地質環境達到穩定、損毀土地得到復墾利用、生態系統功能得到恢復和改善。其目標是把因礦產資源開采而破壞的生態系統作為一個整體，依據礦山周邊區域生態系統功能重要性、人居環境與經濟社會發展狀況，綜合考慮自然條件、地形地貌條件、礦山生態問題及其危害程度等，堅持山水林田湖草一體化保護修復的理念，依靠自然恢復能力，結合必要的人工修復措施，對礦產資源開發造成的生態破壞進行修復與治理，消除地質安全隱患，改善水土環境，有效恢復生態功能[15-18]。

　　3.2礦山生態修復的生態邏輯

　　生態修復是礦山環境保護和綜合治理、增加碳儲量、提升區域生態系統固碳能力的有效途徑。為避免和減少對環境的破壞，需依據礦山不同開采時期的技術特點和自然環境等因素，制定和調整相應的技術方案，做到采礦與生態修復的一體化、同步化，最終實現礦山生態功能的修復，助力碳中和。

　　生態修復一定要從單一的土地整治與復綠過渡到生態功能的全面修復，總體上重新建立一個完整的功能性生態系統�；謴蜕鷳B系統功能，不僅僅是簡單的植被重建，而是強調已經破壞或者退化生態系統功能的整體提升[19-20]，從而使得區域生態系統的固碳、儲碳能力得到提升，實現礦區的局部碳匯。 礦山生態修復主要有以下特點：強調遵循自然規律和生態邏輯開展礦山生態修復工程;以損毀土地的復墾與地質環境的恢復治理為基本內容;以自然恢復為主，輔助人工修復與生態重建[21-22];從生態系統的角度進行整體保護、系統修復、綜合治理。

　　4碳中和背景下的生態修復理論與技術

　　4.1煤炭礦山生態修復的基本原則

　　由于采煤引起的生態環境問題具有區域性、地域性、復雜性等特點，煤炭礦山生態修復方法也各不相同，但總的來講其需要遵循的基本原則具體如下：尊重科學，順應自然，保護自然。尊重生態系統自然演替規律，改變單純工程修復思維，堅持自然恢復為主，人工修復為輔，最大限度發揮自然修復能力。整體保護，系統修復，綜合治理。統籌考慮礦山所處區域生態功能以及各生態要素相互依存、相互影響、相互制約等特點，統籌兼顧，系統設計，綜合治理，逐步修復受損生態功能。

　　因地制宜，分類施策，分區治理。統籌考慮煤炭礦山生態問題的多樣性、復雜性、多因性和地域性特征，充分發揮國土空間規劃引領作用，依據規劃確定的土地用途，宜林則林、宜耕則耕、宜水則水、宜建則建、宜荒則荒�；謴透�地，融合產業，保障安全。針對煤礦開采引發的生態環境問題通常具有規模大、地類多、程度重、時間長等特點，應充分考慮土地復墾、資源開發利用、城市功能建設、產業導入轉型等不同建設要求，通過地上地下協調治理布局，確保生態修復區域的地質穩定安全。經濟合理，技術可行，注重成效。按照經濟合理、技術可行的原則，合理確定生態修復方向、方式和措施，提高投入產出效率，最大限度發揮廢棄礦山修復后的長期效益。

　　4.2碳中和背景下煤炭礦山生態修復的總體要求

　　煤炭開采活動擾動影響劇烈，造成的生態破壞規模大、范圍廣，涉及到氣候、土地類型、土壤類型、水文條件及安全隱患等眾多因素，引發的土地功能、地質環境、生態系統損毀程度不盡相同，煤炭礦山的生態修復應分區分類、因地施策、地上地下綜合治理，一般均需要通過人工干預和工程措施才能達到理想的效果[23-24]。

　　1)開采塌陷的山地地區和生態脆弱區林草地及其他未利用地的生態修復，應盡量減少二次擾動，充分發揮生態自然恢復功能，采取生態自修復、人工干預促進、局部生態治理等綜合措施，構建優于或不低于煤炭開采前的礦區生態環境，鞏固區域生態環境承載力。

　　2)開采塌陷的平原和丘陵地區的生態修復，依靠自然恢復通常很難完全得到修復，應在尊重自然、順從自然的前提下，主要采取輔助再生、人工干預修復、生態重建等措施，通過自然恢復與工程措施相結合的方式進行礦山生態修復，盡可能恢復破壞前生態系統固碳、儲碳能力。3)露天采場、排土場、排矸場和工業場地等區域擾動劇烈，應堅持仿自然地貌整形、土壤重構、植被重建、景觀格局優化、生物多樣性保育重組一體化綜合治理原則，采取輔助再生、生態重建等措施，修復和恢復受損的生態功能，實現生態系統的正向演變，實現由碳源向碳匯的轉變。

　　4.3煤炭礦山生態修復減排增匯的技術路徑

　　4.3.1消除地質安全隱患，為生態恢復夯實基礎

　　針對不同的地質安全隱患與治理利用方向，采取合理的技術措施保障生態修復區域的地質穩定。消除由采礦活動引發或加劇的對人居、生命、財產安全構成威脅的危巖體、不穩定邊坡、廢棄礦井、地面塌陷、地表開裂等地質安全問題。

　　主要包括以下幾個方面：①消除采煤塌陷地質安全隱患的措施，根據治理利用方向采取削坡、回填、挖深墊淺、整平以及抗變形建設等措施;②消除地下采空區地質安全隱患的措施，根據采動地基穩定性評價成果，采取地下采空區注漿充填、覆巖離層帶注漿充填、監測預警等工程措施;③消除排土場和排矸場地質安全隱患的措施，包括削坡、清理、攔擋、固化、壓實等;④消除露天采場地質安全隱患的措施，包括削坡卸荷、坡體錨固、回填壓腳、疏導排水等;⑤消除工業場地廢棄礦井地質安全隱患技術措施，包括立井、斜井、平硐的封堵、回填、設置標志等。

　　4.3.2自然恢復，守住自然生態安全邊界

　　所謂自然恢復，是對生態系統停止人為干擾，以減輕負荷壓力，依靠生態系統的自我調節能力和自我組織能力使其向有序的方向自然演替和更新恢復，提高其生態系統中植物的固碳潛力。煤炭礦山生態修復宜采用自然恢復措施的區域：①干旱半干旱區煤礦輕度采煤塌陷地、中度采煤塌陷林草地和其他未利用土地;②山地區煤礦輕度采煤塌陷地、中度采煤塌陷林草地和其他未利用土地;③丘陵區煤礦輕度采煤塌陷林草地和其他未利用土地。

　　4.3.3輔助再生，提升受損區域生態抗逆性

　　所謂輔助再生，是在充分利用生態系統的自我恢復能力的基礎上，輔以人工促進措施，使退化、受損的生態系統逐步恢復并進入良性循環，從而提高受損區域生態系統的抗逆性、環境承載力，增加碳儲存能力。煤炭礦山生態修復宜采用輔助再生措施的區域：①干旱半干旱區煤礦中度采煤塌陷地、重度采煤塌陷林草地和其他未利用土地;②山地區煤礦中度采煤塌陷地、重度采煤塌陷林草地和其他未利用土地;③丘陵區煤礦中度采煤塌陷林草地和其他未利用土地。

　　4.3.4生態重建，恢復受損區域生態功能

　　生態重建措施是煤炭礦山生態修復的主要技術措施，在絕大多數采煤塌陷地及所有的排矸場、排土場、露天采場、煤礦工業場地的礦山生態修復中均應采用的技術措施。對因采礦破壞導致生態功能受損、生態系統自我恢復能力喪失或發生不可逆變化的，以人工措施為主，通過生物、物理、化學等方法，圍繞修復生境、恢復植被、生物多樣性重組等過程，重構生態系統并使生態系統進入良性循環。

　　生態重建措施包括地貌重塑、土壤重構、植被重建3方面，可進一步提高生態系統“碳匯”能力，每個方面的具體工作內容應因地制宜，具體按以下各類場地分別進行布設：①采煤塌陷地的非積水、積水和季節性積水區等;②排矸場的平臺、坡面以及自燃與非自燃區等;③排土場的平臺、坡面等;④露天采場的道路、平臺、邊坡與坑底等;⑤煤礦工業場地不同區域等。

　　5結論

　　1)我國作為世界上碳排放量最大的國家，現在已把碳中和上升到國家戰略，在規定時段內實現碳中和，任重道遠，需要從政策、管理、技術等多個方面協同推進。礦山開發造成的碳排放與碳流失通過土地復墾與生態修復措施可得到有效緩解，其是減少碳源、提升碳匯，實現碳中和的有效手段之一。

　　2)礦山生態修復意義重大，需要考慮眾多因素，以往生態功能修復的目標除了考慮植被的恢復和生物多樣性的修復，同時還需要兼顧自然生態系統和社會經濟系統兩大方面，然而現在碳中和概念的提出，無疑給礦山生態修復帶來了新的挑戰，生態修復過程有時也是一個促進碳排放的過程，如何權衡其中的關系，需要去做更多的工作找到一個合理的最佳平衡點。

　　3)在礦山生態修復過程中，“自然恢復為主”是基本方針，也是生態修復必須首要考慮、全程考慮的原則，其理念不僅適用于具體修復案例，更適用于整體修復規劃。堅持“自然恢復為主”，充分考慮生態修復的艱巨性、復雜性、長期性，把握好節奏和平衡，有計劃的開展礦山生態環境治理工作，持之以恒推進生態文明建設，才能有效助力碳中和。

　　4)在后續的礦山生態修復工作中，減少碳源、增加碳匯，盡早實現碳中和，需要加強科技支撐，建立面向碳中和的生態修復理論體系，加強關鍵技術攻關;完善生態系統長期動態監測，豐富生態系統碳通量監測、碳循環模擬等內容，全面掌握礦山生態修復對碳中和的作用機理及有效程度;實時動態更新調整技術手段，尋求切實有效的礦山生態修復方法。

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　　作者：李樹志1，李學良2,3，尹大偉4