光伏+生态修复的能源化矿山生态修复模式为纾解光伏发展用地困境、解决大面积矿山废弃地亟待修复的需求提供了突破口.本研究以辽宁省中部某矿区为例,构建林光互补、农光互补和草光互补3种光伏+矿山生态修复模式,结合生命周期评价方法,核算光伏发电系统碳减排量和生态系统增汇量,评估光伏+矿山生态修复的减碳增汇潜力.结果表明:光伏+矿山生态修复模式下,矿山年均减碳增汇量为514.93 t CO2 hm-2,每兆瓦光伏电站年均减碳量为1242.94 t CO2.该矿区若采用光伏+生态修复模式,25年计入期内减碳增汇总量630.43～779.24万t CO2.光伏+矿山生态修复模式的减碳增汇量主要源于光伏清洁发电产生的碳减排,占比96.4％～99.4％,生态系统增汇量贡献较小,仅占总量的0.6％～3.7％.光伏+不同修复模式下的减碳增汇潜力不同,其中,林光互补减碳增汇潜力最大(711.89万t),其次为农光互补(704.07万t),草光互补减碳增汇潜力最小(697.98万t).构建"光伏+矿山生态修复"模式可有效发挥光伏发电的减碳及矿山生态修复的增汇双重效益,助力我国碳中和目标实现.

国土空间生态修复关键区的识别是锚固城市生态安全底线的关键,矿业废弃地作为众多资源型城市生态修复的核心内容,分区建设具有重要现实意义.本研究基于生态功能与空间的重要性对邯郸市的矿业废弃地进行评级分区,以此为城市生态修复工作的有序开展提供一定的理论支撑.研究框架方面,提出在城市尺度下基于功能层面的生态保护重要性与空间层面的生态安全格局叠加,以得到更准确的生态修复关键区识别结果.研究过程中,选择契合地域特征的水源涵养、土壤保持、生物多样性维护和水土流失敏感性4项指标进行生态保护重要性评价,选择MSPA-Conefor-SPCA-MCR-电路理论进行生态安全格局构建.结果表明:邯郸市剩余的204处矿业废弃地中,有73处属于生态修复关键区,总面积为1500.9 hm2,主要集中于鼓山、凤凰山及符山区域.这些区域虽存在严重的生态环境问题,但同样赋存着巨大的潜力价值.在简单覆绿的基础上积极寻求场地转型、延长矿山生态修复治理的价值链和产业链或许将成为这些区域的更重要目标.

岩溶区矿山生态修复、石漠化治理等生态保护修复工程,不仅改善了区内生态环境,而且有利于促进土壤、岩溶固碳增汇,对实现"双碳"目标具有重要意义.以重庆主城北碚矿山生态修复、渝东北巫山石漠化治理区等为例,通过野外标准溶蚀试片实验法和土壤取样测试分析法,研究不同生态保护修复措施下土壤碳库、碳酸盐岩溶蚀速率等变化特征,探讨不同生态修复方式对碳酸盐岩溶蚀速率的影响.结果表明:灰岩矿山修复区、石漠化治理区,土壤无机碳(SIC)含量较高,约为土壤有机碳(SOC)的4.5倍,且对碳酸盐岩溶蚀速率有一定的抑制作用;修复时间越长,土壤有机碳(SOC)含量越高,但SOC含量与碳酸盐岩溶蚀速率的相关性不显著;从夏季(监测期7、8月遭受极端高温干旱)至秋、冬、春季,土下及地表试片溶蚀速率明显增大;不同生态保护修复方式或植被恢复类型,碳酸盐岩溶蚀速率明显不同,北碚矿山修复区月桂林＞草灌从(橘树)＞草灌从(桃树)＞花椒树＞李子树,巫山生态修复区石漠化治理林地＞封山育林林地＞石漠化治理果园.

[背景]煤矸石堆场用于堆放煤矿开采过程中产生的一种热值低、含重金属的固体废弃物,会产生大量的酸性废水,对堆场周边的生态环境造成严重影响.[目的]探究煤矸石堆场的微生物群落结构和功能特征.[方法]选择贵州省六枝特区典型煤矸石堆场作为研究对象,采集堆场表层土壤、矸石层土壤、废水浸出口沉积物和堆场下游河道沉积物,通过宏基因组学技术进行分析.[结果]细菌的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),优势菌属为钩端螺菌属(Leptospirillum)和硫化杆菌属(Sulfobacillus);古菌的优势菌门为 Candidatus_Thermoplasmatota 和泉古菌门(Crenarchaeota),优势菌属为热原体属(Thermoplasma)和金属球菌属(Metallosphaera).不同采样点细菌和古菌的优势菌属存在显著差异,矸石层土壤和废水浸出口沉积物中的铁氧化细菌和硫氧化细菌比其他 2个样点丰富.煤矸石堆场中微生物的碳、氮、硫代谢基因丰度较高,共检测到 6条固碳途径、6 条氮代谢途径和 3 条硫代谢途径.主要的固碳基因为ACAT和E2.2.1.1,固碳途径以还原性三羧酸循环为主;主要的氮代谢基因为nirB、nasA和narG,氮代谢途径以反硝化为主;主要的硫代谢基因为cysH和sir,硫代谢途径以同化硫酸盐还原为主.[结论]本研究可进一步拓展对矿山生态环境的认识,为矿区生态修复、土壤和河流污染的治理提供理论依据.

酸性矿山废水(AMD)中含有高浓度的硫酸盐和金属离子,对矿山生态环境造成了严重的危害.硫酸盐还原菌(SRB)可以将SO42-还原为S2-,沉淀金属离子,并生成生物硫铁,其处理效率较高.文章利用农业废弃物秸秆制备SRB的缓释碳源,考察了不同形式的碳源条件下SRB对酸性矿山废水特征污染组分的处理效果,并结合SRB原位生成的生物硫铁包覆颗粒,制备得到SRB-生物硫铁复合材料,通过批量实验和动态柱实验考查SRB-生物硫铁复合材料对高浓度模拟废水和实际矿井水的处理效果.结果显示:在pH为 5.5时,将秸秆渣作为游离SRB的碳源是可行的,但与秸秆渣相比,秸秆生物炭的处理效率明显更高,将秸秆生物炭与乳酸钠结合制备的SRB碳源,激活SRB的时间更短,12 h内对SO42-和Fe2+的去除率分别达到了 59.25%和 79.56%.在此实验范围内,随着生物炭投加量的增大,去除效率逐渐提高,在pH为 4.5～6.5的范围内,体系初始pH对SRB反应体系的处理效果影响不大.SRB-碳源与生物硫铁包覆颗粒结合后对高浓度的SO42-和Fe2+模拟废水能保持高效且持久的反应活性.动态柱实验表明SRB-生物炭-生物硫铁复合材料对酸性矿井水的特征污染指标有明显的修复效果,出水水质的大部分指标可满足地下水Ⅲ类标准,运行 15d后仍能保持稳定的修复效果.

最近连续三届世界生态恢复大会都将矿山生态系统列为大会交流的主题之一.为了解矿山生态修复的最新进展,本文采用文献分析方法和统计分析法,全面对比了这三届大会的论文和报告,包括参会国家、主要机构、热点矿区、修复要素、矿山类型、修复技术等.在此基础上,归纳了新开发的生态修复技术,包括植被恢复、土壤修复和景观恢复等新技术;总结了当前的研究热点,主要有复垦的土壤和修复的植物之间相互作用的机理、矿山生态修复的监测新技术、本土物种保持、污染土壤修复新技术、应对全球气候变化的矿山生态修复新思维和矿山生态系统服务价值等;介绍了会议提出的新观点,如自然恢复和人工恢复选择的新标准、矿山生态恢复力新理论、新型矿山生态系统及其设计等.最后对未来研究趋势进行了预测.

在国内外碳减排压力和我国能源结构调整需求下,我国可再生能源的开发压力较大.矿山具有丰富的废弃土地,发展可再生能源的潜力巨大,在矿山废弃地上开发可再生能源对我国的能源战略具有重要意义.本研究以辽宁省矿山废弃地为例,提出矿山废弃地的生物质能与太阳能发展预案,估算辽宁省矿山废弃地的可再生能源发展潜力.结果表明:辽宁省1227.6 km2的矿山废弃地面积发展可再生能源的潜力较大,不同预案的潜力差异显著.预案1以光伏发电最大化为目标模式,总计可发电量为79.4 TWh,折标煤量32.1 Mt,碳减排量为79.1Mt CO2.预案2以生物质能源利用最大化为目标模式,光伏与生物质能总的发电量可达到31.2～33.1 TWh,折标煤量12.7～13.4 Mt,碳减排量为31.1～33.0 Mt CO2.预案3以矿山能源综合利用最大化为目标并兼顾生态修复的发展模式,光伏与生物质能总的发电量可达到62.3～63.7 TWh,折标煤量25.1 ～ 25.7 Mt,碳减排量为62.1～63.5 Mt CO2.3种预案的发电量在31.2～79.4 TWh,占辽宁省2016年总电力消费量的15.3％～38.9％,折标煤量12.7～32.1 Mt,碳减排量为31.1～79.1 Mt CO2.本研究对在矿山废弃地上发展可再生能源潜力及其替代化石能源能力的评估,对于碳减排、能源结构的调整以及矿山废弃地的生态修复具有重要的研究意义.

加强山水林田湖草生态保护修复标准体系建设,是统一行使国土空间生态保护修复的基础性工作.我国现行山水林田湖草生态保护修复有关标准多达350多项,存在标准体系不统一、内容交叉重复、协调性差、发布时间长、关键标准缺少等问题.在梳理相关领域标准的基础上,结合我国山水林田湖草生态保护修复试点工程实践,提出以矿山、水环境、森林、农田、湖泊、草原、湿地、海洋、农村、城市等为对象,以生态问题和修复工程为重点,围绕生态目标控制、调查监测评价、规划设计、工程技术、生态维护管理等功能需求,研究提出建立统一的山水林田湖草生态保护修复标准体系,指导当前我国山水林田湖草生态保护修复工程建设和国土空间生态修复.

山水林田湖草生态保护修复是新时代生态文明建设和国土空间综合整治的重要内容.基于重庆市“两江四山”山水林田湖草生态保护修复工程试点,探索平行岭谷区山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理的科学思路以及“山岭”“谷地”“江河”差异化的生态保护修复模式与措施.研究发现:平行岭谷区特殊的地形地貌条件决定了生态系统各要素具有纵向差异大、层次性强的特点,其山水林田湖草生态保护修复宜按照“山为骨、水为脉、林田湖草为肌体”的脉络进行布局,并依据海拔高程自上而下,在“山岭”“谷地”“江河”分区分层采用差异化生态保护修复与治理模式:“山岭”区域采用“保育恢复”模式,以矿山地质环境治理、森林抚育和生物多样性保护为主,“谷地”区域采用“综合整治”模式,以土地综合整治与土壤污染修复为主,“江河”区域采用“防治结合”模式,以两江沿线地质灾害防治、水环境保护和岛屿生态系统治理为主;未来应从拓展重庆地票生态功能、实施自然资源确权制度、全面试行生态环境损害赔偿制度、健全生态保护补偿机制、建立激励引导机制等方面进行制度创新和机制创新,形成山水林田湖草生态保护修复的长效机制.

“统筹山水林田湖草系统治理”是习近平生态文明思想的重要组成部分,对于山水林田湖草生态保护修复工作具有重要指导意义.在阐述山水林田湖草系统原理的基础上,以湖北省三峡地区为例,针对该区域主要的生态环境问题,从生态系统整体性和流域系统性着眼,探讨了试点区山水林田湖草生态保护修复的总体思路及目标,并提出应从水环境、水土流失综合治理,长江岸线、污染土地、废弃矿山、江河湖库生态修复,三峡地区濒危动植物保护,江河沿线生态农业示范区建设,机制体制创新等方面入手实施具体修复措施,探索构建“整体保护、系统修复、综合治理、区域联动、部门协同”的生态保护修复体系.研究结果可为试点地区山水林田湖草生态保护修复实践提供科学依据,对其他区域的相关工作也具有借鉴和示范意义.