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最新观点丨李树志：碳中和背景下煤炭矿山生态修复的几个基本问题

煤炭科学技术01-17

本文创新点

以我国的能源结构组成与碳排放现状为主要切入点，介绍了我国现阶段碳中和的具体背景，分析了生态修复与碳中和的内在联系，讨论了煤炭矿山生态修复的生态逻辑、应遵循的基本原则与实施的总体要求，同时强调了消除地质安全隐患、自然恢复、辅助再生、生态重建等矿山生态修复技术措施的内涵及分类。

作者简介

李树志

研究员

李树志（1960—），河北定州人，中共党员，研究员，博士生导师。主持完成国家、省部级科研项目35项，23项获省部级科技奖励。发表论文60余篇，出版专著4部。

主要成果：

提出了矿山测量和“三下”采煤专业向采煤塌陷区土地治理利用与生态修复方向拓展的战略思路，开拓了我国矿区土地复垦、生态修复与治理利用技术新领域。在国内率先开展了矿区土地复垦与生态修复技术研究，提出了采煤塌陷区土地复垦利用的基本途径与技术，奠定了我国采煤塌陷区土地复垦技术体系的基础，在后续主持完成的国家“863”、科技支撑、各部委与企业课题研究中，拓展了采煤沉陷区城市建筑建设、农林景观复垦、人工湿地修复“三大技术”。

研究方向：

开采沉陷、土地复垦、矿山生态修复。

作者

李树志¹，李学良^2,3，尹大伟⁴

单位

１.中国煤炭学会土地复垦与生态修复专业委员会;２.煤炭科学研究总院；３.中煤科工生态环境科技有限公司；４.山东科技大学

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摘要

我国作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，能源结构仍以煤炭、石油、天然气等传统化石燃料为主，碳排放量高，且其能源格局预计短时间内不会发生实质性改变。能源领域减排是我国实现碳达峰、碳中和的关键之处，但这并不意味着化石能源就要完全退出。目前，实现碳中和已上升到国家战略层面，碳中和是国家提出的一个顶层目标，落实到实际的产业层面，将会给传统的高耗能企业转型和新能源及绿色产业带来巨大的发展机遇，同时从一定程度上极大地推动环境保护与生态修复。推进碳中和，对我国现代化建设、对全球气候治理、对人类命运共同体建设，都具有极其重要的理论与实践意义。以我国的能源结构组成与碳排放现状为主要切入点，介绍了我国现阶段碳中和的具体背景，分析了生态修复与碳中和的内在联系，讨论了煤炭矿山生态修复的生态逻辑、应遵循的基本原则与实施的总体要求，同时强调了消除地质安全隐患、自然恢复、辅助再生、生态重建等矿山生态修复技术措施的内涵及分类。传统煤矿开采不仅造成了地表植被破坏、土壤质地变化，而且导致碳损失，在开采与选洗过程中直接和间接的导致了碳的大量排放，通过科学的矿山生态修复可较大程度改善土壤质地、增加植被覆盖率，提高减排增汇水平，实现“低碳源、高碳汇、高效益”的发展状态，有效助力碳中和的实现。

研究背景

碳中和是指人类活动总碳量（主要指二氧化碳CO₂）进出大气达到０的平衡状态，但在2020年，大气中的CO₂浓度超过了4００×10^-6，全球地表平均温度比19世纪的基线升高了约1.25℃ ，比1981—2010年的参考期升高了0.6℃ ，逼近2016年的最热记录，因此在全球范围内控制碳排放量迫在眉睫。我国CO₂排放量位居世界各国之首，中国政府在温室气体减排方面面临前所未有的国际压力。2020年９月，习近平总书记多次在公开讲话中提及中国将提高自主贡献力度，力争温室气体排放于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和的目标。据资料显示，欧盟在20世纪90年代、美国在2007年左右已经达到了碳排放的峰值，他们设定的碳中和时间与碳达峰之间预留了约40～60a，而我国从2030年碳达峰的目标到2060年碳中和的目标之间只有30a，时间短，任务重。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（简称“十四五规划”）中定量提出了单位国内生产总值能源消耗和二氧化碳排放分别降低13.5％、18％的目标，体现我国对碳达峰、碳中和工作的决心和魄力。

煤炭作为我国的主体能源的地位短期内不会发生改变，截至２０２０年底，我国现有煤矿约4700处，同比2019年下降11.3％，全国累计退出煤矿 5500处左右、退出落后煤炭产能1０亿t/a以上。在碳达峰、碳中和背景下，无论是正在生产还是退出煤矿的生态环境问题是不容忽视的，煤矿受损区生态修复作为恢复与完善其区域生态系统功能的重要环节，对固碳释氧具有积极影响，同时对实现碳中和目标具有重要意义。笔者就碳中和背景下煤矿区生态修复的几个问题进行梳理探讨。

1 我国碳排放现状

图1 2009—2020年我国碳排放总量变化趋势

从能源消耗和碳排放现状来看，化石能源依旧是我国能源结构的主要组成部分，而且在未来很长一段时间内，该能源结构难以发生实质性变化。在现阶段我国社会的主要矛盾是人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾，其中能源需求是满足一切发展的基础，不断增长的能源需求和以石化能源为主的能源消费结构导致我国CO₂排放量较高。

目前，我国碳排放的主要来源是煤炭，煤炭燃烧造成的碳排放占全国总碳排放60％左右。在碳排放结构中，工业生产是第一大碳排放源，在能源使用造成的CO₂排放中，每年有近36％来源于此；生活耗能是CO₂第二大排放来源，约占26％；交通出行是第三大碳排放源约占25％。

2 生态修复与碳中和的关系

2.1 碳中和背景分析

碳中和是指将因社会活动产生的CO₂排放量与通过商业碳汇或碳减排信用等活动所吸收的CO₂量等量，从而使两方相互抵消，净碳排放量趋于零。政府间气候变化专门委员会（IPCC）于２０１８年发布的《全球1.5℃升温特别报告》中指出，为实现全球变暖温度控制在1.5 ℃以内的目标，必须在21世纪中叶实现全球范围内净零碳排放，即碳中和。目前，很多国家做出了碳中和承诺并展开行动，全球应对气候变化行动取得积极进展。

我国对实现碳达峰、碳中和也做出了积极响应，已正式将碳中和理念纳入顶层布局。2015年６月，李克强总理在法国访问期间，宣布了中国的减排承诺，即在2030年左右实现碳达峰；2020年９月，在第７５届联合国大会上，习近平总书记郑重宣布中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，力争２０３０年前实现CO₂排放达峰，2060年前实现碳中和；2021年３月，李克强总理在《2020年政府工作报告》中提出，要扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，制定2030年前碳排放达峰行动方案，优化产业结构和能源结构，实施金融支持绿色低碳发展专项政策，设立碳减排支持工具。

2021年９月，中共中央、国务院发表的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中提出了到２０２５、２０３０、２０６０年的主要目标，要求加快煤炭减量步伐，统筹煤电发展和保供调峰，巩固生态系统碳汇合能力、提升生态系统碳汇增量，抓紧修订节约能源法、电力法、煤炭法、可再生能源法、循环经济促进法等。

我国生态文明建设已经进入以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、促进经济社会发展全面绿色转型、加快构建清洁低碳安全高效能源体系、实现生态环境质量改善由量变到质变的关键时期。

2.2 生态修复对碳中和的作用

我国对生态文明建设和生态环境保护提出了目标，到２０３５年，生态环境根本好转，美丽中国目标基本实现；到２１世纪中叶，生态文明全面提升，实现国家治理体系和治理能力现代化。２０２１年３月，习近平总书记在主持召开中央财经委员会第九次会议时发表重要讲话指出：实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。碳达峰、碳中和作为生态文明建设的历史性任务，两者之间密切相关。实现上述目标，需从生态系统整体性出发，注重综合治理、系统治理、源头治理，加快构建减污降碳一体谋划、一体部署、一体推进、一体考核的机制。

长期以来，由于煤炭资源的大规模、高强度开采，给我国土地资源带来了负面影响，使原有的土地条件发生改变，绝大多数土地向不利于植物生长的方向发展。在东部山东、安徽等地区，煤炭开采主要为井工开采，完全垮落管理顶板，由于区域地表潜水位普遍较高，开采后极易形成季节性或永久性积水，大幅降低了原有的植被覆盖率；在西部新疆、内蒙古、青海等地区，植被本身生存条件较为恶劣，不易存活，加之该地开采多为露天开采，给原有植被的生存环境造成毁灭性破坏，修复难度极大。综上所述，煤炭开采不仅造成了地表植被破坏、土壤质地变化，而且对生态环境造成破坏，这些影响也体现在“碳效应”方面。一方面植被的破坏影响了矿区碳的吸收转化能力，另一方面作为地球三大碳库之一的土壤，受煤炭开采影响其质地产生变化，进而可能影响土壤中的碳循环。因此，科学实施煤炭矿山生态修复，持续提高区域性林、草等植被对生态系统的质量和稳定性极为重要，也迫在眉睫。

生态修复将助力碳中和目标的实现，为了达到碳中和目标，既要减排（碳源），也要增汇（碳汇），碳汇是指通过植树造林等方式吸收大气中的CO₂，从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制（图２）。

煤炭矿山生态修复能够有效地增强修复后土壤碳储存和植物固碳能力，对实现碳中和发挥着重要作用，具体体现在以下４个方面：①通过生态修复，可缓解已破坏的生态系统，修复后的耕地、林地、草地等生态系统结构和功能较之前相对完整，在于固碳释氧、缓冲气候变化影响等方面能够发挥积极作用；②在生态修复过程中，需进行土地整治，土壤重构作为土地整治的一个重要环节对土壤中有机碳的积累有着重要作用，通过土地整治等工程能够有效提高修复区土壤质量，增加储碳潜力；③将矿区破坏的或到达生产年限的建筑废弃地复垦利用，建设用地具有碳源功能，将其整治成林草地、湿地等，增加植被覆盖率，实现碳源向碳汇转换；④将矸石山特别是易自燃矸石山进行生态治理后综合利用，不仅可直接减少碳排放、降低对环境的污染，而且还避免了土地资源的浪费。