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为了山青地绿天蓝

——记矿山生态修复专家、中国矿业大学(北京)教授胡振琪

2020-11-17 8:04:17 来源:中国矿业报 作者:刘澍涛

秋天的校园,宁静而美好。矿山生态修复专家、中国矿业大学(北京)教授胡振琪正在他的办公室里,忙着修改上课用的PPT。多年来,无论是上课还是参加会议,胡振琪都喜欢用一个带有天枰背景的PPT模板。“天枰的一边是采矿,一边是环境,人类在发展经济的同时一定要保护环境。”他这样解释。

该如何与自然和谐相处?正是胡振琪钻研奋斗30余年的大课题。

驯服“黑色巨兽”

1989年,一架飞往美国的航班上,一位年轻人望着窗外的蓝天白云,难以抑制激动的心情。时任国家土地管理局规划司司长刘广金的叮嘱犹在耳畔:“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。”

这位年轻人就是胡振琪,这一年他26岁。

两年后,他成为我国第一位中美联合培养的土地复垦学博士,并回到母校中国矿业大学就职,随他一同回来的还有24箱珍贵的土地复垦资料。

回国后的胡振琪首先把目光投向了煤矸石山。

煤矸石,煤炭开采和加工过程中的必然产物。大型的煤矿旁边,必然伴随着煤矸石山,仿佛是人工制造的巨兽,黝黑而充满危险,张牙舞爪地争夺着土地。

煤矸石山是人类在开采煤炭过程中制造的极不和谐元素,如何让它重新融入自然呢?胡振琪思考着:既然不能把它铲平,那就把它变绿。而且要改变以往大量覆土的做法,研究更有开创意义的无土栽植法。

敢想敢做的胡振琪选择了原潞安矿务局王庄矿的一座煤矸石山作为试验基地。凭借一腔热情,和仅仅1.7万元的科研经费,他开始了对煤矸石山绿化造林的探索。他和学生一担一担挑水上山,脑子里还在飞速思考着各种问题。白天太阳晒着,晚上月亮陪着,胡振琪并不觉得苦,因为他坚信大自然必将回报满目青葱。

胡振琪

几个月后,一套实用的煤矸石山绿化造林技术诞生,胡振琪创造性地将反坡环山带整地法应用于煤矸石山整地,提出了煤矸石山绿化造林的五阶段基本模式。3年后,4公顷的土地产出了400万元的直接经济效益。他的科研项目《煤矸石山绿化造林的基本模式及其应用》也获得了原国家环保局1996年度科技进步二等奖。

黑秃秃的煤矸石山变成了绿茵茵的花果山,“黑色巨兽”被驯服了,而胡振琪的研究才刚刚开始。

祛除“自然伤疤”

煤矸石和塌陷地是我国井工矿的两大环境问题,一个“凸出来”,一个“凹下去”。

“凸出来”的煤矸石山可怕,“凹下去”缺少填充物的塌陷地也同样可怕。采煤沉陷区就像是人类给大自然留下的一道道伤疤,触目惊心,难以愈合,同时也牵动着当地农民的生计。

原皖北矿务局刘桥一矿所在地有千余亩采煤塌陷区,没有了农田的农民将其利用起来蓄水养鱼,可是大把的钱化作鱼苗和饲料撒下去,到头来人均收入才300元/年。胡振琪摸索出了塌陷地养鱼的一套“黄金数据”,并将它传授给了当地农民。1993年,当地农民的人均收入立马增加到1000元,并且连年发展势头喜人。贫困村变成了小康村。

2005年,胡振琪在国内首次提出了煤粮复合区的概念。在我国,10.8%的煤炭可采储量与耕地重合,如果全部用于煤炭开采,那么可能意味着2亿亩耕地的消失。

要黑色还是要绿色,要煤炭还是要粮食?这似乎是一对不可调和的矛盾,但是胡振琪偏要试试“煤口夺粮”。他利用充填复垦技术对采煤沉陷区进行修复,在开采煤炭的同时,又能保住耕地。在填充材料的选择上,他没有使用有潜在污染风险的煤矸石和粉煤灰,而是极富创造性地选择了黄河泥沙。

胡振琪获美国采矿与复垦学会2009年度科技贡献奖

纵横绵延的黄河,在哺育中原大地的同时,其沉入河床底的泥沙也给人们带来了深重的灾难。用黄河泥沙作为沉陷区的填充材料,同时治理黄河淤泥,可谓是一箭双雕。胡振琪与山东济宁市达成了合作协议,2011年,他们申请的“十二五”国家科技支撑计划课题“大型煤炭基地沉陷区黄河泥沙充填修复技术及示范”获得批准。

随后,胡振琪潜心研究黄河泥沙。取沙、输沙、沉沙取水、土壤重构……一项项工艺难关被攻克,但是试验区的农作物产量依然只有正常农田的一半,仿佛天生发育不良的早产儿。经过反复实验,胡振琪用“夹层填充”取代了“上土下沙”,并用科学家的幽默将这种结构称为“五花肉式的分层土壤结构”,终于让试验区的农作物产量追上了正常农田。2015 年,这项新技术获得发明专利。

2016年,“十二五”国家科技支撑计划课题“大型煤炭基地沉陷区黄河泥沙充填修复技术及示范”完成。胡振琪团队试验的强力加压泵最大输送距离可达70千米。保守估计,这项技术可以造福黄河沿岸70千米范围内的1200万亩采煤沉陷区。

黄河沿岸,绿地“砰砰”的脉搏日益强健。天枰上,环境保护那一侧,胡振琪又用自己的力量加上了一枚砝码。

扼住“火龙咽喉”

人们常用“天壤之别”来形容巨大的差异,还有什么比天和地的差别更大呢?殊不知,大气污染和土壤污染密切相关。

胡振琪不仅为青山绿地奋斗着,也在为蓝天奋斗着。

“一阵大风袭来,煤矸石山上的碎石粉尘随之肆虐。鸟儿在煤矸石山上飞着飞着,突然就一头栽倒下来,被煤矸石山吞噬……”曾经在矿区看到的这一幕,让胡振琪久久不能忘怀。

如果说物理性的扬尘只是“皮肉之痛”,那么煤矸石山自燃带来的有害气体更是“痛入骨髓”。煤矸石含有煤,是可燃物,再加上含有硫铁矿,极易氧化,氧化引起热量蓄积就会燃烧。同时,煤矸石山自燃会释放二氧化硫、一氧化碳等气体,会对周边大气造成污染。煤矸石山自燃已经成为京津冀及周边大气污染防治的重要内容,也是能源开发必须面对和解决的环境问题。

这让胡振琪下定了决心,不仅要管“地”,还要管“天”。

在这项研究中,两个“点”的判定显得尤为关键。一是燃点判定,矸石山是否酸性是最基本的判断,而传统的pH值检测却带有迷惑性,胡振琪团队提出了用“潜在酸性”计算方法来判断酸碱度。二是着火点判定。灭火找不到着火点,就像打蛇打不到七寸,随时可能复燃,反咬一口。胡振琪团队独特的热红外与测绘技术相耦合的表层燃烧情况定位技术,及基于表面温度反演深部着火点位置模型,就仿佛透视眼一般,能够准确找到着火点的位置。这一独特的诊断技术申请了多项发明专利。

在解决了两个“点”的关键问题后,胡振琪团队还提出了表面喷浆和深部注浆相结合的灭火方法,以及针对防火措施提出的抑氧隔氧技术,植被恢复技术等,并与潞安矿业集团、阳泉煤业集团等形成了产学研用联盟,让数十座自燃的煤矸石山“偃旗息鼓”,“火龙”的咽喉被牢牢扼住了。这项成果整体达到国际先进水平,部分成果达到国际领先水平。

“煤矸石山自燃污染控制与生态修复关键技术及应用”这项胡振琪投入十余年心血的项目,最终荣获2019年国家科技进步二等奖。2020年1月10日,胡振琪在北京人民大会堂接过了沉甸甸的荣誉证书。

他将证书珍藏好,旁边摆放的是同样沉甸甸的中华人民共和国70周年纪念奖章。领取纪念奖章时正值北京的金秋,蓝天的那种干净、透彻,让人心旷神怡。

网站编辑:宫莉

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