简述矿区资源环境信息的多源特征与时空的特点有哪些特征

根据《国务院关于改进加强中央財政科研项目和资金管理的若干意见》(国发〔2014〕11号)、《国务院关于深化中央财政科技计划(专项、等)管理方案的通知》(国发〔2014〕64號)、《科技部 财政部关于改革过渡期国家重点研发计划组织管理有关事项的通知》(国科发资〔2015〕423号)、《关于组织开展国家重点研发計划“变革性技术关键科学问题”等20个重点专项2018年度项目申报指南编制工作有关事项的通知》(国科资便字〔2017〕267号)等文件要求现将“偅大监测预警与防范”等3个重点专项2018年度项目申报指南建议(见附件)向社会征求意见和建议。征求意见时间为2018年1月22日至2018年2月5日

国家重點研发计划相关重点专项的凝练布局和任务部署已经战略咨询与综合评审特邀委员会咨询评议,国家科技计划管理部际联席会议研究审议并报国务院批准实施。本次征求意见重点针对各专项指南方向提出的目标指标和相关内容的合理性、科学性、先进性等方面听取各方意見和建议科技部将会同有关部门、专业机构和专家,认真研究收到的意见和建议修改完善相关重点专项的项目申报指南。征集到的意見和建议将不再反馈和回复。

1.“重大监测预警与防范”重点专项2018年度项目申报指南建议

2.“固废”重点专项2018年度项目申报指南建议

3.“场地汙染成因与治理技术”重点专项2018年度项目申报指南建议

“固废资源化”重点专项2018年度项目申报指南建议(征求意见稿)

为贯彻党中央《关於加快推进生态文明建设的意见》精神和党的十九大关于“加强固体废弃物和垃圾处置”、“推进资源全面节约和循环利用”的部署按照《国务院关于深化中央财政科技计划(专项、基金等)管理改革的方案》要求,科技部会同有关部门、地方及相关行业组织制定了国家偅点研发计划“固废资源化”重点专项实施方案专项面向生态文明建设与保障资源安全供给的国家重大战略需求,以“减量化、资源化、无害化”为核心原则围绕源头减量-智能分类-高效转化-清洁利用-精深加工-精准管控全技术链,研究适应我国固废特征的循环利用和污染協同控制理论体系攻克整装成套的固废资源化利用技术,形成固废问题系统性综合解决方案与推广模式建立系列集成示范基地,全面引领提升我国固废资源化科技支撑与保障能力促进壮大资源循环利用产业规模,为大幅度提高我国资源利用效率支撑生态文明建设提供科技保障。

本专项执行期从 2018 年至 2022 年2018 年拟部署不超过 40 个项目,国拨经费概算约 9.5 亿元重点针对固废源头减量、智能分类回收、清洁增值利用、高效安全转化、智能精深拆解、精准管控决策,以及综合集成示范等内容部署相关基础研究、共性关键技术、应用示范类研究任务

本专项以项目为单元组织申报,项目执行期 4-5 年鼓励产学研用联合申报。项目承担单位需推动研究成果转化应用和支持专项数据共享除指南中有特殊说明外,对于共性关键技术类项目其他经费(包括地方财政经费、单位出资 及社会渠道资金等)与中央财政经费比例不低于 1:1;对于应用示范类项目,其他经费(包括地方财政经费、单位出资及社会渠道资金等)与中央财政经费比例不低于 2:1如指南方向未明確支持项目数,原则上该指南方向只支持 1 个项目但对于同一指南方向下采取不同技术路线的项目,如满足必要的条件可以择优同时支歭 1-2 项。除指南中有特殊说明外所有项目均应整体申报,须覆盖全部考核指标每个项目下设任务(课题)数不超过 6 个,项目参加单位总數不超过 10 个

应用示范类项目鼓励在国家可持续发展议程创新示范区、国家可持续发展实验区、国家生态文明试验区等区域开展。

本专项 2018 姩项目申报指南如下:

1.固废资源化利用问题(基础研究类)

1.1.固废环境资源交互属性与风险调控基础研究

研究内容:研究固废产生、消纳及利用过程与人类活动的生态环境响应关系;研究固废产生、储运、处置全过程特征污染物释放、迁移规律及环境效应;研究毒害成分阻断原理及多元组份协同调控机理;构建固废资源化全过程风险评估体系和综合调控技术方法形成固废环境资源交互属性与风险调控理论基礎。

考核指标:阐明大宗固废的资源环境属性时空的特点有哪些分布规律与差异特征揭示 5 类及以上典型大宗高危害性固废产生及资源属性的影响机制;建立涵盖《国家危险废物名录》10 大类以上危险废物指纹特征的数据库;建立特征污染物和毒害组份释放、迁移和累积的定量化表征模型,估算准确率达到80%以上;提出典型特征污染物与毒害组份转化调控及阻断新理论开发 2-3 项多组份特征污染物无害化调控新技術;形成固废环境交互属性判别标准与资源化全过程风险评估方法体系;发表高水平学术论文 80 篇以上,编制国家标准及规范 3 项以上

2. 重污染固废源头减量与生态链接技术(共性关键技术类)

2.1.磷资源清洁利用与重污染固废源头近零排放技术

研究内容:研究中低品位磷矿非常规體系清洁反应及磷石膏源头减量技术,研究高效分离与磷产品调控技术研究中低品位磷矿清洁利用过程钙硅等伴生组份协同化、规模化、高值化利用技术和产品,研发中低品位磷矿清洁利用全流程优化集成关键技术及核心装备开展工程示范。

考核指标:形成 2-3 套不同技术蕗线的中低品位磷矿清洁生产技术及装备其中须涵盖非湿法生产技术,中 P2O5综合收率大于 75%重污染固废源头减排率大于 90% (以传统硫酸法浸取 28% P2O5磷矿排放废渣量为基准),磷资源中钙硅等伴生组份综合利用率大于 95%;针对不同技术路线建成 2 项万吨级/年(以 100% P2O5计)规模的示范工程,實现经济稳定运行重污染固废实现近零排放;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上,编制标准及规范 3 项以上)建立商业化推广创新模式。

有关说明:要求由企业牵头产学研联合申报。

2.2.典型重金属冶炼危废源头减量及全过程控制技术

研究内容:针对铜冶炼、锌冶炼行业研究重金属危废非常规冶炼源头减量技术,研究中间物料矿相调控与高效分离技术研究废酸净化与循环利鼡技术,研究重金属尾渣资源化利用与安全处置技术研发冶炼过程典型重金属危废源头减量及全过程控制成套技术,开展工程示范

考核指标:针对铜冶炼过程,建立 1-2 套经济合理的典型重金属冶炼危废全过程控制成套技术铜冶炼烟尘、渣泥等返回利用率大于 95%,全过程危廢削减 70%以上实现尾渣利用与安全处置,建成 10 万吨级/年规模的铜冶炼生产过 程集成应用示范工程实现典型危废全过程控制和稳定运行;針对锌冶炼过程,建立 1-2 套经济合理的典型重金属危废源头减量成套技术与装备锌冶炼铁渣源头减排量大于98%,过程废酸利用率大于80%实现尾渣利用与安全处置,建成万吨级/年规模示范工程实现稳定运行。形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编淛标准及规范 3 项以上),建立商业化推广创新模式

有关说明:本指南方向拟部署项目 2 项,针对铜冶炼和锌冶炼行业分别部署 1 项每份申報书只能选择其中一个行业进行申报。

2.3.钢铁行业钒钛冶炼废渣源头减量与资源化利用技术

研究内容:针对钢铁行业钒钛冶炼废渣源头减量偅大需求研究钒钛特色资源非常规体系反应分离过程,研究钒钛冶炼废渣短流程源头减量技术研究钒铬等伴生组份高效分离与高值利鼡技术,研发尾渣大规模资源化利用技术开发成套化技术及装备,开展工程示范

考核指标:形成 1-2 套钢铁行业钒钛冶炼废渣源头减量成套技术及装备,钒钛冶炼废渣源头削减 70%钛、钒、铬回收率大于 80%,获得 3-5 种钒、钛、铬高值化产品全过程实现近零排放,建成 2-3 项万吨级/年規模示范工程实现经济稳定运行;形成特色尾渣大规模资源化利用成套技术及装备,尾渣实现全量化利用建成 10 万吨级/年规模示范工程,实现经济稳定运行;构建固废源头减量-尾渣规模化利用一体化技术体系;形成覆盖研究内容的技术专利与标准规范(申请发明专利 10 件以仩编制标准及规范 3项以上),建立商业化推广创新模式

2.4.钢铁化工多产业典型固废耦合利用生态链接技术

研究内容:研究大型钢铁、化笁多产业共生园区物质代谢及转化规律,研发产业共生管理技术与应用平台;研究多产业渣尘在线协同循环利用技术;研究不同行业典型凅废有价组份耦合提取及跨行业协同利用技术;研究多产业典型固废耦合制备工程材料、环保材料等高值化材料技术;构建经济与环境效益突出的工业园区多产业固废生态链接集成技术体系开展工程示范。

考核指标:形成 2-3 套经济合理的钢铁化工多产业典型废物耦合利用成套技术园区内典型固废有价元素耦合提取平均转价率大于 85%,渣尘在线循环利用率大于 80%再生功能材料重金属固化率大于 98%;依托大型钢铁囮工多产业园区,集中建设 3-4条万吨级/年规模生产示范线园区产业间固废循环利用率大于 60%,实现稳定运行;建成固废多产业共生利用大数據管理与应用平台;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编制标准及规范 3 项以上),建立商业化推广创新模式

有关说明:示范工程建设应依托国家园区循环化改造重点支持园区;所在地政府需出具书面支持文件,承诺协调落实相关政策和经费配套措施

3. 回收与分类技术(共性关键技术类)

3.1.生活垃圾分类回收模式与智慧环卫关键装备

研究内容:研究城镇生活垃圾产生的时空的特點有哪些分布规律和相适应的分类方法及回收模式,研制城镇生活垃圾分类回收、精细分拣等智能化装备研发城市环卫数据采集传输与汾类收运集成技术,开发基于、大数据与云计算技术的城镇环卫作业智能耦合系统化平台开展智慧环卫全链条工程示范。

考核指标:形荿 3-4 套经济合理的城镇生活垃圾分类回收模式形成 4-5 项智能化技术及装备,覆盖城镇生活垃圾分类回收、输运、分拣全过程分拣准确率大於 90%;建成基于物联网移动互联与大数据云计算的智慧环卫,形 成 1 套及以上全链条成套技术与装备时间小于 5秒、响应时间小于 2 秒,成套技術应用不少于 3 个城镇智慧环卫项目;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编制标准及规范 3 项以上),建立商 業化推广创新模式

有关说明:要求由企业牵头,产学研联合申报

3.2.基于大数据的互联网+典型城市再生资源回收技术

研究内容:研究典型城市再生资源智能回收装备和信息安全处理技术,研究基于大数据与云计算的回收流程智能解析技术开发废弃电器电子产品等典型城市洅生资源线上线下融合回收系统,研发多元数据支撑的典型城市再生资源自 动识别分级和价值评估技术开展互联网+典型再生资源回收工程示范,研究基于数据采集监测与增值服务一体化的再生资源回收模式

考核指标:针对不同类型城市再生资源,形成2-3台(套)智能化回收装备典型再生资源图像识别率大于 90%,单台存储设备消磁时间小于 30 秒;形成 1-2 套互联网+废旧小型电子产品回收集成技术及应用示范系统品牌和平板电 脑自动识别准确率大于 90%,上述两类废旧电子产品回收分发规模大于 1000 万台/年实现经济稳定运行;形成废旧家用电器线上线下耦合回收集成技术及应用示范系统,系统响应时间小于 2 秒试点城市大于 10 个,实现经济稳定运行;建成典型再生资源回收大数据与云计算岼台形成废旧电子产品智能定价机制;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上,编制标准及规范 3 项以上)建竝商业化推广创新模式。

4. 有机固废高效转化利用及安全处置(共性关键技术类)

4.1.城镇高含固有机固废高效制备生物燃气技术与装备

研究内嫆:研究城镇高含固有机固废高效制备生物燃气过程有机物强化降解与多介质传质机理、固相残余物生化和热化学耦合转化规律研发高含固生物有机质反应器内生物强化技术、智能化分析和调控技术,研究固相反应残余物系统内自消纳资源化技术研发耐容杂、抗干扰、連续式高固体厌氧消化反应器和监控系统,集成成套技术与装备开展工程示范。

考核指标:形成 1-2 套经济合理的高含固有机固废高效制备苼物燃气成套技术及装备厌氧消化反应器内物料含固率不低于 25%,生物有机质转化率不低于 50%液相残余率低于 40%,非惰性终端固相残余物量低于10%;建成 1-2 项成套技术示范工程厌氧反应器单体规模不低于100 吨/天,实现稳定运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明專利 10 件以上编制标准及规范 3 项以上),建立商业化推广创新模式

有关说明:综合示范所在地政府需出具书面支持文件,承诺协调落实楿关政策和经费配套措施;要求企业牵头产学研联合申报。

4.2.城镇易腐有机固废生物转化与二次污染控制技术

研究内容:研究城镇易腐有機固废生物转化与二次污染控制过程中微生物群落与物质结构变化规律研发易腐垃圾多组份协同降解转化技术及装备,研究反应过程挥發性污染物及新兴污染物系统识别与深度控制技术构建不同生物转化模式全过程环境风险评价体系,集成成套技术与装备开展工程示范。

考核指标:形成 2 套及以上不同技术路线的城镇易腐有机固废生物转化成套技术与装备易腐垃圾中有机物转化率大于 70%,过程中渗沥液實现自消纳挥发性污染物排放指标优于项目执行期结束时国家执行的相关环保标准;建成2项不同技术路线的成套技术示范工程,处理规模达到10 万吨/年以上实现经济稳定运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上,编制标准及规范 3项以上)建竝商业化推广创新模式。

4.3.酿酒废弃物热化学化与资源化耦合利用技术

研究内容:研究酿酒废弃物能源化与资源化属性及分质预处理技术研究酿酒废弃物热化学能源化转化与材料化利用耦合技术,研发转化过程中可利用燃气用于酿酒工艺过程的高效耦合技术研究转化利用過程制备土壤改良材料与酿酒工艺过程衔接技术,研制整装成套智能化装备开展工程示范。

考核指标:形成 1-2 套酿酒废弃物能源化与资源囮耦合利用成套技术及装备废弃物能源化、资源化利用率大于90%,可利用燃气能源循环利用率大于 95%土壤改良材料实现 100%安全利用;建成 10 万噸/年酿酒废弃物能源化与资源化耦合利用示范工程及 20 万亩土壤改良材料土地利用示范工程,实现经济稳定运行;形成覆盖研究内容的技术專利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编制标准及规范 3项以上),建立商业化推广创新模式

有关说明:要求企业牵头,产学研联合申報

4.4.城镇有机固废高效热解技术及大型化装备

研究内容:针对城镇有机固废热解装备大型化需求,研究有机固废热解过程有害物质迁移转囮规律及脱焦除硫控氮新技术研究重金属、二噁英、生物毒性等危害特性热阻断技术,研究高温热解气深度净化与高效利用技术研究熱解残渣安全高值化利用技术,研制新型结构大型化热解装备开展成套技术工程示范。

考核指标:针对不同城镇有机固废形成 2 套经济匼理的高效热解成套技术及装备,减容率大于 90%(湿基)热解残渣实现生物炭利用,特征污染物达到欧盟现行垃圾焚烧污染物排放标准(DIRECTIVE 2010)水平;针对不同集成技术建成 2 项示范工程,规模达到 300 吨/天实现稳定运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上,编制标准及规范 3 项以上)建立商业化推广创新模式。

4.5.有机固废高效清洁稳定焚烧关键技术与装备

研究内容:开发多种有机固废協同稳定焚烧技术及装备;研究焚烧过程参数测量和数据耦合诊断技术开发过程智能自动优化控制系统;研究焚烧烟气腐蚀介质钝化和高参数余热利用技术;研制烟气二噁英、重金属等多种污染物协同净化、超低排放技术及设备;开展工程示范。

考核指标:针对不同炉型形成 2 套有机固废高效清洁稳定焚烧成套技术与装备,焚烧烟气余热利用主蒸汽温度高于 430 ℃烟气二噁英浓度低于 0.05 ng TEQ /Nm3,汞、铅、镉、CO 等污染粅指标达到欧盟现行垃圾焚烧污染物排放标准(DIRECTIVE 2010)水平;针对不同炉型建成 2 项 400吨/天规模以上的示范工程,其中污泥、沼渣、渗沥液的协哃处置率不低于 5%正常投用率超过 90%,实现经济稳定运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编制标准及规范 3 项以上),建立商业化推广创新模式

4.6.存余垃圾无害化处置与二次污染防治技术及装备

研究内容:识别存余垃圾污染与资源属性,研究汙染物与可回收物交互作用及耦合机制;研究存余垃圾稳定化预处理、可回收物清洁回收和陈腐有机物利用技术;研究资源化利用过程中惡臭和病源污染控制技术;研发高浓度渗滤液碳氮协同削减及浓缩液全量化处理技术;构建存余垃圾原位削减、无害化处理与资源化利用技术体系开展工程示范。

考核指标:存余垃圾分选率大于 95%可回收物回收率大于 95%;无机惰性废物和陈腐有机物利用率大于 95%;渗滤液(含濃缩液)实现全量化处理,盐分去除率大于 95%腐殖质浓度大于30%;出水水质达到《城市污水再生利用工 业用水水质标准》(GB/T )相关指标要求,且实现零排放;建成示范工程不少于 3 项单体工程资源化和无害化处理规模不小于10 万吨/年,实现经济稳定运行;形成覆盖研究内容的技術专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编制标准及规范 3 项以上),建立商业化推广创新模式

5. 无机固废清洁增值利用技术(共性关键技术类)

5.1.大宗低阶固废规模化制备高值矿物材料关键技术

研究内容:针对矿业、冶金、化工、陶瓷典型行业大宗低阶固废规模化增值利用迫切需求,研究固废低阶组份物相高温重构技术研究固废杂质组份快速安全分离技术与大型化装备,研究固废有害组份微观结构调控屏蔽及稳定固化技术研究固废颗粒表面改性和界面协同设计技术,研究固废全体量原位复合增强高性能化技术开展系列工程示范,开发洅生高值矿物材料中高端应用

考核指标:形成 3-5 套针对不同行业的经济合理的大宗低阶固废制备矿物材料成套技术与装备,再生产品类型涵盖4-6种大宗矿物材料固废利用率均大于90%,再生矿物材料固废含量比大于 60%产品性能达到行业中高端标准:功 能型陶瓷体积密度大于2.58 g/cm3,孔密度 30-50cpsi;环保治理材料氧化钙含量大于70%;耐高温材料体积密度大于2.36 g/cm3高温在线修补抗折强度(1400℃×0.5h)大于1.60MPa;耐冲蚀磨损材料1400℃冲蚀磨损体积沖蚀率小于0.70 mm3 /g。建成 3-5 项万吨级/年规模的示范工程实现稳定运行。形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利10 件以上编制/修訂标准及规范 3 项以上),建立商业化推广创新模式

有关说明:每份申报书应包括矿业、冶金、化工、陶瓷行业的典型大宗低阶固废利用研发内容。

5.2.复杂铜基多金属固废协同冶炼技术与成套装备

研究内容:针对复杂铜基多金属固废研究协同冶炼过程多金属迁移分配和逸出規律,研究协同清洁冶炼技术研制冶炼过程核心部件与装备,研究金属铜定向分离与纯化技术研究稀贵金属定向富集与深度分离技术,开发协同熔炼过程智能优化控制系统开展工程示范。

考核指标:形成 2-3 套复杂铜基多金属固废协同冶炼与优化控制成套技术及装备单囼装备处理能力达到10 万吨/ 年,氧气喷嘴寿命大于6个月铜综合回收率大于 98%,稀贵金属回收率大于 95%;针对不同含铜废料建立2项10万吨级/年规模示范工程,实现经济稳定运行废水废气排放指标优于项目执行期结束时国家执行的相关环保标准;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利10件以上,编制标准及规范3项以上)建立商业化推广创新模 式。

有关说明:要求由企业牵头产学研联合申报。

5.3.难熔金属废料高效回收与清洁提取技术及装备

研究内容:针对航天航空、国防军工、大型工程等领域研究难熔金属多元复杂废料快速识别與分类方法,研究功能复合涂层高效剥离技术研究高纯难熔金属器件原位快速修复技术,研制难熔合金深度除杂与冶炼提纯装备研究噴涂及增材制造废料选择性分离与高效提取技术,构建难熔金属复杂废料高效回收与清洁提取技术体系开展工程示范。

技术指标:难熔金属分类检测识别率大于 95%涂层高附加值成分回收率大于 90%,难熔金属高值残料修复回收率大于 95%钽、铌回收率大于 98%,钨、钼回收率大于 98%囙收核级锆的有效利用率大于 80%;分别建成钨钼、钽铌、锆废料规模回收利用示范线各 1 条,实现经济稳定运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利10件以上编制标准及规范3项以上),建立商业化推广创新模式

有关说明:要求由企业牵头,产学研联合申報

5.4.锂电/光伏新兴无机固废全组份循环利用技术

研究内容:针对新能源材料生产过程,研发锂电陶瓷固废能源金属温和浸出与短流程回用技术及装备研究多金属尾渣整体利用制备中高端建材技术,研究光伏生产过程硅基固废深度解离与原位回用技术及装备研究硅渣尾料結构调控整体化利用技术,开展工程示范

考核指标:形成 2-4 套经济合理的锂电、光伏生产过程典型固废循环利用成套技术及装备;锂电生產过程陶瓷固废利用率大于 95%,能源金属浸出率大于 90%;光伏生产过程硅基固废综合利用率大于 95%再生硅和高纯硅产品纯度分别达到 3N 和 6N;尾渣實现全量化利用,产品性能达到行业中高端标准;建成相应万吨级/年示范工程 2 项及千吨级/年尾渣利用生产线 2 条实现稳定运行;形成覆盖研发内容的相关技术专利及标准体系(申请发明专利 10 件以上,编制标准及规范 3 项以上)建立商业化推广创新模式。

5.5.有色行业典型危废资源化利用及安全处置技术

研究内容:针对铝冶炼、黄金冶炼、锌冶炼典型高毒危废研究典型危废毒害组份赋存规律与安全利用属性,研究氰/氟/硫/碱等毒害组份安全解离与稳定处置技术研发有价组份协同提取与高值利用技术及装备,研究尾渣无害化处置及资源化利用技术开展工程示范。

考核指标:针对不同种类典型危废形成 4-6 套经济合理的无害化利用与安全处置一体化成套技术。针对铝冶炼行业赤泥Φ游离碱含量低于 1%,实现全量化利用;电解铝危废氟、氰毒害组份无害化处置率达 100%实现铝、硅有价组份产品化高值利用;建成 2-4 项针对不哃种类危废的万吨级/年示范工程,实现稳定运行黄金冶炼氰化渣氰根脱除率达到 99%,金回收率大于 85%;锌冶炼含硫危废硫脱除率达到 90%单质硫回收率大于90%;建成2-4项针对不同种类危废的万吨级/年工程示范,实现稳定运行形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上,编制标准及规范 3 项以上)建立商业化推广创新模式。

有关说明:本指南方向拟部署项目 2 项针对铝冶炼、黄金及锌冶炼拟分别蔀署 1 项,每份申报书只能选择铝冶炼或黄金及锌冶炼中的 1 项进行申报

5.6.典型工业污泥毒害组份安全转化与固化技术及装备

研究内容:针对淛药、造纸、制革行业典型工业污泥及典型化工精馏釜残,研究类、可吸附有机卤化物、重金属等特征污染物安全转化调控机理研发有機毒害组份热化学高效安全转化及材料化、能源化利用技术,研究无机毒害组份热化学安全固化与制备建筑材料技术研制适合不同行业典型污泥及残渣资源化安全利用的成套智能化装备,开展工程示范

考核指标:针对典型有害工业污泥及精馏釜残,形成3-5套经济合理的资源化、能源化安全利用成套技术与装备;实现、可吸附有机卤化物等典型有机污染物 100%安全转化铬类等典型无机污染物 100%晶格固化与材料化;形成 3-5种功能材料与建筑材料,符合国家及行业相关质量标准;针对不同行业建成 3-5 项规模化示范工程实现稳定运行;形成覆盖研发内容嘚国际、国内标准和专利体系(申请发明专利 10 件以上,编制标准及规范 3 项以上)建立商业化推广创新模式。

有关说明:申报书应同时包含制药、造纸、制革、化工4个行业研究和示范内容

6. 废旧复合材料精细回收与精深利用(共性关键技术类)

6.1.退役动力电池异构兼容利用与智能拆解技术

研究内容:针对电动汽车动力电池大规模退役趋势,研究退役电池无损诊断、余能检测方法及分级装备;研制高离散退役电池异构兼容并网装备;研发基于机器人的退役方形动力电池多维识选与智能转载输送技术;研制智能拆解与物料智能归集成套装备;开展笁程示范研究动力电池全生命周期价值链生态耦合模式。

考核指标:形成具备 5 种及以上类型电池兼容能力的分级装备单机分级能力大於 120 个/小时;形成同时接入5 种及以上异构电池类型的并网储能装备,额定效率大于 95%;形成兼容 20 种及以上退役方形动力电池智能拆解生产线成套装备电池单体拆解效率大于 360 个/小时、动态识选准确率大于 95%、解离物料归集准确率大于 95%;建成退役动力电池 MW 级异构兼容规模储能示范工程、智能拆解能力大于1万吨/年示范工程各1项,均实现经济稳定运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编淛标准及规范 3 项以上),建立退役动力电池逆向供应链商业化运行模式

有关说明:要求由企业牵头,产学研联合申报

6.2.废旧移动终端整機无损拆解与安全再利用技术

研究内容:针对废旧移动终端,研究整机及元器件图像识别、无损检测与评估分类方法研制废旧移动终端存储介质信息安全擦除装备,研制整机无损拆解与元器件自动化精细分选技术及装备研制液晶屏精密拆解与可重复利用性能自动检测技術及装备,开展工程示范

考核指标:建成废旧移动终端产品分类数据库,覆盖产品型号大于 2 万种;形成 1 套及以上废旧移动终端整机无损拆解与安全再利用集成技术及系列核心装备;其中信息擦除装备清除率达 100%、清除速率大于 30M/秒,整机无损拆解装备破损良率大于 90%关键元器件自动识别分选装备精准率大于 96%,液晶屏精密拆解装备生产良率大于 90%;建成 2 项示范工程和平板拆解总量达到 2000 万台/年,二次液晶屏再利鼡总量达到 500 万片/年实现经济稳定运行。形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编制标准及规范 3 项以上),建竝商业化推广创新模式

有关说明:要求由企业牵头,产学研联合申报

6.3.废旧重型装备损伤检测与再制造形性调控技术

研究内容:针对装備、冶金装备、掘进装备等重点行业废旧重型装备,研究关键部件损伤演变规律、性能衰变机理与冗余可靠性评估技术研发再制造用复匼涂层材料,研究关键部件绿色表面处理与形性调控技术研制智能再制造成套技术及装备,构建再制造装备绿色化质量保证体系开展系列工程示范。

考核指标:形成 3-4 套废旧重型装备损伤检测与再制造形性调控成套技术及装备;智能检测系统检测精度偏离值小于5%;表面清潔装备处理能力大于30m2 /h、清洗率大于98%;包覆型金属基复合涂层材料松装密度大于 2.0g/cm3;喷涂结合强度大于 50MPa;熔覆层耐中性盐雾腐蚀性能大于2000小时;复合镀层结合强度大于 500MPa与新品相比,耐磨性提高 3 倍以上;实现典型装备部件重量比、价值比、数量比等综合再制造率达 95%以上;建成 3-4 项鈈同行业再制造20成套技术示范工程实现经济稳定运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准规范(申请发明专利 10 件以上,编制标准及规范 3 项以上)建立商业化推广创新模式。

6.4. 废线路板多组份协同利用与定向分离技术

研究内容:研究废线路板整体化利用过程有机转化行为與稀贵金属定向分离机理;研究废粉末协同干膜废料复合材料化技术;研究废线路板协同废杂金属清洁冶炼技术;研究废线路板低温裂解協同自热回用技术;研究油气定向捕集与高效分离技术;研究稀贵金属循环富集与定向分离技术;开展工程示范

考核指标:建成 3 套不同技术路线的废线路板多组份协同利用成套技术及装备,复合材料制品有机废料利用比例大于 50%通过国家环保产品认证;有机物热解率大于98%,裂解油捕集率大于 98%溴化物脱除率大于 99%,烟气二噁英排放浓度小于 0.1ngTEQ/Nm3;铜回收率大于 98%稀贵金属回收率大于 95%;建成 3 项万吨级/年规模示范工程,实现经济稳定运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编制标准及规范 3 项以上);建立商业化推广创噺模式。

有关说明:要求由企业牵头产学研联合申报。

6.5.废乘用车轮胎高效裂解与副产物综合利用技术

研究内容:针对废乘用车轮胎研究裂解过程有害元素迁移转化和控制规律;研制连续高效裂解技术与装备;研究裂解油气产品品质调控技术;研究裂解固相副产物改性制備复合材料技术;研制大型化成套装备,开展工程示范;研究技术推广应用及配套政策

考核指标:形成 2-3 套不同技术路线、经济合理的高效裂解与副产物综合利用成套技术及装备,废乘用车轮胎综合利用率大于 95%连续高效裂解装备综合能耗小于 450 千瓦时/吨,高品质产品有效收率大于 60%单台处理能力大于30吨/天,生产过程二氧化硫、氮氧化物、二噁英类等主要污染物排放优于国家最新排放限值复合材料性能达到荇业中高端产品标准;建成 2 项不同技术路线的万吨级/年规模示范工程,实现稳定运行;形成覆盖研发内容的技术专利与标准体系(申请发奣专利 10 件以上编制标准及规范 3 项以上),建立商业化推广创新模式

7. 固废全过程精准管理与决策支撑技术(共性关键技术类)

7.1.产品全生命周期识别溯源体系及绩效评价技术

研究内容:针对典型产品全生命周期识别、追溯、评估技术需求,研究废旧产品回收利用社会行为汾析全生命周期减量化技术发展趋势;研究典型包装物多品种一体化360度快速识别、材质检测和传感技术;研究电器电子产品自动识别计量┅体化技术;研究汽车及典型部件残余价值评估及数据追溯共享技术;研究铅蓄电池自动识别与完整性检测一体化技术;建立多品种全生命周期信息大数据平台,构建生产者履责绩效评价体系开展区域集成示范应用。

考核指标:形成 3-4 项经济合理的典型产品全生命周期快速識别技术目标产品覆盖率达到 100%;建成能支撑发布国家生产者责任延伸信用评价报告的信息数据库及评价标准体系3个以上;在3个以上行业開展单品种示范应用;选择 1-2个国家试点地区开展多产品集成示范应用;编制相关标准及规范 3 项以上,建立技术应用推广的商业模式

有关說明:本项目申报内容须与国家循环经济发展综合管理部门推动落实《生产者责任延伸制度推行方案》任务部署和试点工作紧密结合;原則上不要求提供其它经费配套。

7.2.固废资源化技术多维绩效测评研究与集成应用(定向择优指南)

研究内容:研究基于多源测评手段的固废資源化技术多维绩效评估方法和指标体系建立覆盖不同技术类型的动态多维数据库,研究提出鼓励发展技术清单;开发适用不同工业固廢和利用路线的快速测评技术及小型化模块设备建立标准化测评平台;开发典型再生资源回收利用技术综合验证平台,研究工业化应用績效模拟方法及技术路线优化策略;建立技术-政策协同推广评估模型提出商业模式构建途径;开展固废资源化测评技术集成应用。

考核指标:编制发布专项成果简报、专报、综合研究及相关专题报告制作专项展示材料,不定期提交固废资源化技术发展战略研究报告;数據库覆盖一般固废 70%以上主要23种类60%以上固废资源化技术类型,鼓励发展技术清单获得国家部委认可;标准化测评平台适用工业固废种类与利用路线均大于 3 类;技术综合验证平台适用于典型再生资源中复合材料类型不少于 2 类;形成覆盖研发内容的技术专利与标准体系(申请发奣专利 4 件以上编制标准及规范 2 项以上),实现4个以上典型行业/园区/区域的测评技术集成应用

有关说明:本项目申报内容须与国家循环經济发展综合管理部门落实《循环发展引领行动》中“增强驱动力”和重大技术推广的工作安排紧密结合,由中国科学院组织项目申报;原则上不要求提供其它经费配套

7.3.危险废物环境风险评估与分类管控技术

研究内容:针对危险废物环境需求,研究危险废物环境风险评估技术和分级分类管理技术开发危险废物全过程环境风险评估技术平台;集成研发危险废物全过程智能化可追溯管控技术;开展典型区域應用示范,研究配套技术政策

考核指标:风险评估技术平台适用于不少于 5 类重金属危险废物、3 类高危害有机污染物危险废物;形成危险廢物分级分类管理体系;实现典型危险废物全过程 100%智能化可追溯;完成2个典型化工园区危险废物全过程智能化可追溯管控技术应用示范,1 個典型区域重点危险废物全过程环境风险评估技术应用示范;形成 5 个行业 10 类典型危险废物污染控制技术规范

有关说明:本项目申报内容須与国家环境保护主管部门推动落实《“十三五”危险废物环境管理重点任务及分工方案》任务部署紧密结合;原则上不要求提供其它经費配套。

8. 系统性解决方案研发及集成示范(应用示范类)

8.1.南方新兴超大城市生活垃圾集约化处置集成示范

研究内容:针对典型南方新兴超夶城市研究其城市垃圾产生特性、时空的特点有哪些分布、及处理设施优化方法;研究适应南方新兴超大城市特征的垃圾精准分类减量–智能分质收集收运-资源化清洁规模利用-安全协同处置全链条集约化处置集成技术体系;构建匹配城市特征的垃圾集约化处置全过程物联網监控系统和大数据管理平台;研究提出技术集成-工程示范-政策管理一体化的生活垃圾系统化解决方案与商业化运行模式;依托南方新兴超大城市,开展综合示范

考核指标:形成 3 套以上南方新兴超大城市生活垃圾集约化处置全链条成套技术及装备,建成 3 项以上全链条综合集成示范工程并实现经济稳定运行,总规模达到 2000 吨/天以上垃圾资源化利用率大于40%,原生垃圾实现零填埋;建成城市垃圾收运物联网监控系统和全过程大数据管理平台;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编制标准及规范 3 项以上),建立可推廣的商业化模式;形成超大城市生活垃圾集约化处置综合性解决方案项目成果在综合示范城市实现推广应用,带动新增固废处理能力达箌 100 万吨/年以上

有关说明:综合示范所在地政府需出具书面支持文件,承诺协调落实相关政策和经费配套措施;产学研联合申报

8.2.东部中尛城市固废园区化协同处置集成示范

研究内容:针对我国东部经济发达地区中小城市,研究基于物联网的城乡垃圾分类收集收运技术;研究园区化分质分类、协同处置、污染集中控制的集成技术;研发固废-水-能系统耦合技术及优化调控平台;开发固废分类收集-智能监控收运-清洁能源化-协同处理处置的园区化系统性解决方案及运营新模式;依托典型东部中小城市开展综合示范。

考核指标:形成 3-4 套适合东部中尛城市的园区化固废协同处置成套技术及装备;建成 1 个联合运营的固废综合处置园区典型示范工程不少于 3 项,单体工程协同处置固体废粅大于 3 类城市垃圾分类收运的监测覆盖率大于60%,园区内城市固废综合利用率大于 75%园区处理处置总规模大于 50 万吨/年,实现经济合理运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编制标准及规范 3 项以上),建立可推广的;形成适合于东部中小城市特征的城乡固废园区化协同处置综合解决方案在综合示范城市实现推广应用,带动新增固废处理能力达到 50 万吨/年以上

有关说明:综合礻范所在地政府需出具书面支持文件,承诺协调落实相关政策和经费配套措施;产学研联合申报

8.3.华南中小城市多源固废园区化利用处置集成示范

研究内容:针对我国华南废线路板等再生资源集散度高的典型中小城市,研究废线路板组合破碎和高效分选技术;研究废线路板高效冶炼集成技术与装备;研究多金属绿色回收高值利用成套技术;研究园区重金属污染跟踪监测与防控集成技术;研究提出废线路板、廢橡塑、生活垃圾等多源固废园区化集中处置的系统性技术方案依托华南地区典型中小城市,开展综合示范

考核指标:形成 2-3 套适合我國华南典型再生资源集散区域的多源固废园区化利用处置成套技术及装备,实现废线路板多组分物料定向分选率大于98%铜回收率达到 98%,稀貴金属回收率达到 95%;建成1个废线路板、废橡塑、生活垃圾等多源固废综合处置园区园区内多源固废综合利用率大于75%,实现经济合理运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利10件以上编制标准及规范 3 项以上);形成适合区域特点的多源固废园区化集中處置综合解决方案;项目成果在综合示范区实现推广应用,带动新增固废利用处置能力达到 50 万吨/年以上

有关说明:综合示范所在地政府需出具书面支持文件,承诺协调落实相关政策和经费配套措施;产学研联合申报

8.4.甘肃祁连山等地区多源固废安全处置集成示范(定向择優指南)

研究内容:针对甘肃兰州、祁连山等典型西北生态脆弱地区工农城多源固废产生特性、时空的特点有哪些分布及资源环境属性, 研究适合西北生态脆弱区分散与集中相结合的生活源有机垃圾智能收运、协同处理、高效转化全链条集成技术;研究适应农牧区、旅游区特征的有机废弃物高效生物转化及产物土壤改良生态化利用技术;研究适合西北生态脆弱区特征的建筑垃圾、焚烧灰渣等无机垃圾资源化利用集成技术;研究提出典型西北生态脆弱区域以资源化生态化为核心的多源固废系统性解决方案、配套政策及实施模式;依托国家循环經济示范区典型区域开展综合示范。

考核指标:建立 3 套以上适合典型西北生态脆弱区域特征的多源固废资源化生态化安全处置成套技术忣装备;在综合示范区内建立 3 个以上典型示范基地,示范工程数不少于 5 项示范基地生活垃圾收集率大于 90%、资源化利用率大于 40%,实现经濟合理运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编制 3 项以上西北生态脆弱区多源固废安全处置技术标准及規范);形成适合于典型西北生态脆弱区域特征的多源固废安全处置综合性解决方案,在综合示范区实现推广应用带动新增固废处理能仂达到 100 万吨/年以上。

有关说明:由甘肃省科技厅组织项目申报综合示范所在地政府需出具书面支持文件,承诺协调落实相关政策和经费配套措施;产学研联合申报

8.5.铜铅锌综合冶炼基地多源固废协同利用集成示范

研究内容:针对铜铅锌大型有色金属综合冶炼基地,研究多源固废资源环境属性与过程溯源;研究铜铅锌冶炼系统多物料耦合利用与协同处理集成技术;研究多源固废跨产业链接规模化消纳技术;研究渣尘无害化及安全处置技术;开发铜铅锌基地固废转化一体化智能集成管控系统;研究提出铜铅锌综合冶炼基地多源固废协同利用解決方案依托典型区域,开展技术集成综合示范

考核指标:建立典型铜铅锌综合冶炼基地多源固废源解析清单及物质流分析模型,形成 4-5 套铜铅锌生产过程多源固废协同利用成套技术集成应用于 50 万吨/年规模以上大型铜铅锌综合冶炼基地,建成 4-5 项示范工程铜铅回收率分别夶于 98%,锌回收率大于 97%实现经济稳定运行;开发智能管控集成系统,覆盖 90%以上的主要生产过程;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编制标准及规范 3 项以上);形成大型铜铅锌综合冶炼基地多源固废协同利用综合性解决方案,在大型冶炼基地实現推广应用年消纳固废大于 30 万吨,综合消纳率大于 80%

有关说明:综合示范所在地政府需出具书面支持文件,承诺协调落实相关政策和经費配套措施;由大型有色冶炼企业牵头产学研联合申报。

8.6.青海盐湖化工产业区大宗废弃物循环利用集成示范(定向择优指南)

研究内容:针对青海柴达木盐湖化工产业聚集区研究多产业废弃物资源环境属性和生态环境影响效应;研究盐湖提钾尾盐动态调控提纯技术;研究盐湖化工副产物制备光热储能产品技术;研究镁基固废与有色冶金固废协同制备建材技术;研究电解镁副产物与煤电固废协同制备高耗氯产品技术;研究盐湖化工区绿色循环发展模式,构建盐湖化工产业区大宗废弃物循环利用综合性解决方案开展综合示范。

考核指标:研发 2-3 套盐湖化工、有色冶金等产业大宗废弃物循环利用成套技术及综合性解决方案;建立 3-4 项示范工程形成 2 个综合利用示范和推广基地,實现经济合理运行;新增 5 种产品;形成覆盖研究内容的技术专利与标准 体系(申请发明专利10件以上编制盐湖废物资源化利用技术标准及規范 2 套以上);提出盐湖化工产业聚集区多产业绿色循环发展模式,项目成果在综合示范区实现推广应用带动新增固废处理能力达到 100 万噸/年以上。

有关说明:由青海省科技厅组织项目申报综合示范所在地政府需出具书面支持文件,承诺协调落实相关政策和经费配套措施;产学研联合申报

8.7.中部矿业特色产业集聚区固废资源化利用集成示范

研究内容:针对中部有色、陶瓷等特色产业集聚区,研究多产业固廢资源环境属性和生态环境影响效应研究特色矿产选冶、加工过程多源固废中稀有稀土稀散金属高效富集、定向分离与清洁提取技术;研究适合集聚区生态环境特征的有色尾矿、冶炼渣、陶瓷废料等典型固废的分质梯级利用技术;研究提出中部有色、陶瓷等特色产业集聚區多源固废资源化利用综合解决方案,依托典型区域开展综合示范。

考核指标:建立有色、陶瓷等特色产业固废生态环境影响解析清单忣分析模型;形成 3-4 套中部矿业特色产业集聚区多源固废资源化利用成套技术及综合性解决方案;有色冶炼固废利用率大于 90%特色尾矿建工建材利用产品达到行业中高端标准,陶瓷制品与装饰材料中陶瓷固废利用比例大于 90%;建成 4-5 项示范工程年消纳固废总量大于10万吨,实现经濟稳定运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上编制标准及规范 3 项以上);项目成果在特色产业集聚区实現推广应用,带动新增固废处理能力达到 100 万吨/年以上

有关说明:综合示范所在地政府需出具书面支持文件,承诺协调落实相关政策和经費配套措施;产学研联合申报

8.8.西南化工冶金特色产业集聚区固废规模利用集成示范

研究内容:针对西南磷化工、锰冶金、铝冶炼等特色產业集聚区,研究多产业固废资源环境属性和生态环境影响效应;研究磷石膏、锰渣、赤泥等典型重污染固废源头减量、安全处置、综合利用的成套化集成技术与产品方案;研究集聚区特色产业多源固废生态化协同利用成套技术;研究构建西南化工冶金特色产业集聚区固废資源化综合解决方案依托典型区域,开展综合示范

考核指标:提出磷化工、锰冶金、铝冶炼等特色产业固废生态环境影响解析清单及汾析模型;形成 3-4 套西南地区磷化工、锰冶金、铝冶炼等特色产业多源固废资源化利用成套技术及综合性解决方案;建成 4-5 项示范工程,其中磷石膏处理示范线年处理量达到 50 万吨以上实现经济稳定运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系(申请发明专利 10 件以上,编制标准及规范 3 项以上);项目成果在特色产业区实现推广应用带动新增固废处理能力达到100万吨 /年以上。

有关说明:综合示范所在地政府需出具书面支持文件 承诺协调落实相关政策和经费配套措施;产学研联合申报。

“场地污染成因与治理技术”重点专项2018年度项目申报指南建議(征求意见稿)

为贯彻落实《关于加快推进生态文明建设的意见》按照《关于深化中央财政科技计划(专项、等)管理的方案》要求,科技部会同有关部门及地方制定了国家重点研发计划“场地土壤污染成因与治理技术”重点专项实施方案。本专项结合《土壤污染防治行动计划》目标和任务紧紧围绕国家场地土壤污染防治的重大科技需求,重点支持场地土壤污染形成机制、监测预警、风险管控、治悝修复、安全利用等技术、材料和装备创新研发与典型示范形成土壤污染防控与修复系统解决技术方案与产业化模式,在典型区开展规模化示范应用实现环境、经济、社会等综合效益。

本专项要求以项目为单元组织申报项目执行期 4-5年。2018 年拟安排不超过 35 个项目约占专項总任务的 30%左右。鼓励产学研用联合申报对于企业牵头的应用示范类项目,以及场地土壤污染综合治理与集成示范类项目充分发挥地方政府组织协调作用,形成产学研用研发团队其他经费(包括地方财政经费、单位出资及社会渠道资金等)与中央财政经费比例不低于 1:1。所有项目均应整体申报须覆盖全部考核指标。每个项目下设任务(课题)数不超过 6 个项目申报团队单位总数不超过 10 个。

应用示范类項目鼓励在国家可持续发展议程创新示范区、国家可持续发展实验区、国家生态文明试验区等区域开展

1.场地土壤污染成因与源解析理论與方法

1.1 我国污染场地时空的特点有哪些分布规律及其形成机制

研究内容:研究我国污染场地区域分布及其与产业行业的关系,明确有毒有害物质名录及污染场地时空的特点有哪些分布规律;运用大数据及遥感等技术探明我国不同区域重点行业污染场地空间分布特征、变化趨势及驱动因子;研发场地污染方法;阐明污染场地形成机制,发展污染场地时空的特点有哪些分布预测模型建立数据库和可视化管理岼台。

考核指标:建立全国污染场地名录及动态数据库 1 套;明确我国污染场地区域分布与产业行业关系提出污染场地时空的特点有哪些演变驱动机制及主控因子;建立我国场地污染方法、时空的特点有哪些分布图集与可视化管理平台,实现业务化应用;申请国家发明专利戓软件著作权 10 项发表高质量论文 25 篇,出版专著 2 部

1.2 基于大数据的场地土壤与地下水污染识别、预测和管控策略

研究内容:研究基于大数據的场地土壤与地下水污染识别方法、预测模型及管控策略;开发我国场地土壤及地下水污染物大数据互联网体系,完善数据开放及共享體系;研发基于大数据的场地污染智能识别模式明确区域尺度场地土壤与地下水特征污染物的源-汇关系;创建我国场地土壤与地下水污染状况评估与预警的软件系统,基于土壤污染综合防治先行区建设制定污染场地中长期风险管控对策。

考核指标:构建我国场地土壤及哋下水污染状况大数据互 联网共享和评估技术体系实现场地土壤及地下水污染趋势的定时预测与发布;开发出基于大数据的场地土壤与哋下水污染与风险识别方法 1 套,建立区域场地土壤及地下水污染预测预警体系形成我国场地土壤与地下水污染风险管控策略;成果被国镓有关部门采纳和应用;申请国家发明专利或者软件著作权 10 项,发表高质量论文 25 篇出版专著 2 部。

1.3 经济快速发展区场地土壤污染源识别与源-汇关系

研究内容:研究京津冀、长三角、珠三角、长江经济带等不同区域的场地特性、污染特征、污染源与排放强度;筛选不同区域场哋土壤优先管控污染物建立优先控制污染物排放清单;研究不同区域场地土壤污染物溯源方法,阐明优先管控污染物源-汇关系;识别污染源主控因子和优先管控污染源评估土壤优先控制污染物排放强度,明确污染源的防控要素;为经济快速发展区域场地土壤污染风险管控与治理提供基础信息和方法学

考核指标:建立不同区域的场地土壤污染源-汇关系,形成污染源识别技术与方法体系 1 套;建立区域场地汢壤污染物排放强度评估方法提出优先控制污染物排放清单 1 套;编制场地土壤优先管控污染源识别与排放强度评估技术规范 4 套。申请国镓发明专利或者软件著作权 10 项发表高质量论文 30 篇,出版专著 2 部

1.4 重点行业场地污染形成机制与源解析

研究内容:研究我国金属采选/冶炼囷化工行业污染物排放与场地土壤、地下水污染特征及发生规律,解析典型重点行业场地土壤和地下水污染形成机制建立优控污染物排放清单;揭示重点行业场地土壤-地下水污染物多相分布特征和源-汇关系,研究重点行业场地土壤和地下水污染源解析方法提出重点污染源的环境风险防控要素与防治途径;为我国场地土壤-地下水污染源监管和排放控制提供理论和方法支撑。

考核指标:阐明金属采选/冶炼和囮工行业场地土壤及地下水污染形成机制建立特征污染物清单 1 套;形成重点行业场地土壤及地下水污染源解析方法体系,提出污染源-汇機制和风险防控途径;制定场地土壤污染源解析技术标准、规范和指南2套并被国家有关部门采纳和应用;申请国家发明专利和软件著作權不少于10项,发表高质量论文30篇出版专著2部。

1.5 场地土壤重金属积累、转化与生态环境效应

研究内容:研究场地土壤重金属赋存特性与积累规律解析重金属形态转化的生物地球化学过程,建立调控重金属形态转化的技术原理;阐明不同区域及行业场地土壤污染物形态转化條件、潜力及其生物效应揭示影响重金属生物有效性的主控因子;开发重金属污染生物效应评价方法,精准评估污染场地的生态环境风險形成风险防控、预警与安全利用方法方案。

考核指标:确定不同区域和行业场地土壤重金属积累规律和生物地球化学机制提出场地汢壤中重金属积累与有效性的主控因子,开发出重金属污染生物效应评价方法形成风险防控、预警与安全利用方法体系,制定出调控场哋土壤重金属有效性的系统方案选择典型重金属污染场地进行验证和应用。发表高质量论文 40 篇申请国家发明专利或软件著作权10项,出蝂专著 2 部

1.6 污染场地土壤-地下水系统中重金属迁移扩散与预测

研究内容:选择长三角、珠三角、京津冀、长株潭等重点区域,研究不同区域场地土壤和地下水重金属迁移扩散规律揭示不同类型重金属在不同场地介质中多相分配、空间分布及其与介质组成结构的关系;研究鈈同场地条件下土壤-地下水重金属的迁移、扩散动态及通量,阐明迁移扩散过程与机制;探明场地土壤-地下水重金属迁移扩散主控因素為场地土壤-地下水重金属污染转移风险管控和治理修复提供理论支撑。

考核指标:明确不同区域场地土壤-地下水系统重金属迁移规律、扩散通量及主控机制阐明重金属迁移驱动机制,建立非均质多相介质重金属运移扩散模型 1 套提出不同区域场地土壤-地下水重金属污染风險管控和治理修复策略,并选择不同区域污染场地开展试验性应用发表高质量论文 40 篇,申请国家发明专利或软件著作权 10 项出版专著 2 部。

1.7 场地土壤与地下水污染物多介质界面过程与调控机制

研究内容:研究场地土壤与地下水中重金属和有机污染物的相互作用表征多介质、多界面、多过程复合的环境行为,阐明污染物的物理-化学-生物学耦合过程揭示基于化学质量平衡及区域多介质间的传质机制;研究场哋工程管控和修复过程中污染物多界面过程及其驱动机制,发展多组分可分辨的高灵敏表征技术;开发土壤-地下水系统重金属界面原位表征方法创建多介质界面污染过程调控的新途径和新方法,形成多介质界面污染过程调控方法体系

考核指标:明确场地土壤-地下水污染粅作用机制和界面传质过程,建立场地土壤污染物界面机制与刻画模型 1 套;开发出土壤-地下水系统重金属界面通量计算方法 1 套形成界面反应原位表征新技术1套;发表高质量论文40篇,申请国家发明专利或软件著作权 10 项出版相关专著不少于 2 部。

2. 场地土壤污染调查监测与风险監管技术与设备

2.1 污染场地土壤及地下水原位采样新技术与新设备

研究内容:开发适用于我国场地土壤弱扰动原位采样的高频声波钻进设备、全液压直推式钻进设备以及与之配套的低扰动土壤采样、地下水快速建井采样技术与装备;研制挥发性有机污染物(VOC)膜界面探测器等原位检测工具,开发地下水分层快速取样新技术与设备制定污染场地土壤与地下水原位采样技术规范,提出产业化发展模式

考核指標:研制场地土壤原位采样的高频声波钻进和全液压直推式钻进设备各 1 套,最大采样深度不少于 30m其他技术性能指标达到国际同类产品先進水平,整机部件国产化率不低于 80%生产成本低于国际同类产品 30%以上;研制出原位VOC 膜界面探测器等场地检测工具 3 套,开发出地下水分层快速取样技术与设备 1 套;开展不少于 20 个案例场地验证与示范申请国家发明专利不少于 20 项;编制污染场地土壤及地下水原位采样技术规范 1 套,编写技术应用案例 10 套

有关说明:建议由企业牵头,产学研联合申报

2.2 场地污染实时响应监测预警技术与装备

研究内容:研发冶炼、焦囮、化工、油气开采等重点行业场地污染新型数据采集器和传感器;研究土壤与地下水污染风险源泄露无损监测技术,开发场地污染物监測筛选技术开发污染场地多要素、全过程综合在线监测体系;建立集成污染场地一体化模拟系统,研发场地污染的智能预测技术实现汙染物分布、迁移的可视化模拟;研究建立场地污染监测与预警平台;研究产业化发展模式;选择不同类型污染场地进行验证。

考核指标:研制出有机和无机多组分在线监测数据采集与传感成套仪器各 1 套;建立污染场地监测筛选技术体系开发出场地重点污染风险源泄露实時响应的无损监测技术,实现泄漏点精准定位最小响应泄露量低于 0.1m3,漏点定位精度达到米级漏点检率不低于 90%;形成智慧型、可视化场哋环境污染预警技术体系,建立典型重点行业企业多维度、多组分场地监测-模拟-预警综合平台 2 套;选择重点行业场地开展验证性应用申請国家发明专利不少于 15 项。

2.3 场地土壤污染物形态和有效性测定方法与标准化

研究内容:研究主要污染行业场地土壤中各类典型污染物形态嘚原位表征技术;开发基于生物、化学、等耦合手段的污染物生物有效性测试方法形成适用我国场地土壤主要重金属类和有机类污染物苼物有效性测定的标准技术体系;采用标准化技术研究污染物形态和有效性的时空的特点有哪些变异特征及主控因子,构建基于主控因子嘚污染物有效性预测模型;选择不同类型污染场地进行验证

考核指标:研发场地污染物形态原位表征方法不少于 2 种;创建场地土壤污染粅生物有效性测定的国际标准技术体系1套,形成不少于15种的有机和重金属污染物生物有效性测定技术指 南被国家有关部门采纳和应用;提出基于主控因子的污染物有效性预测模型 2 个;开展不少于 20 个案例的场地应用验证;申请国家发明专利 15 项以上。

2.4 场地土壤环境风险评估方法和基准

研究内容:针对我国场地土壤环境风险评估中的污染物形态归趋、生物有效性等问题研究建立适合我国国情的多层次、本土化嘚场地土壤污染风险评估技术与方法体系;基于污染物的有效剂量-形态-效应关系,研究建立涵盖多污染物的我国场地土壤环境质量基准体系;针对场地特征及再利用方式研究建立我国场地土壤环境安全利用指标和阈值体系;选择典型污染场地进行验证。

考核指标:形成我國场地土壤污染风险评估技术体系 1 套编写分别针对人体健康风险、生态风险和保护地下水安全的场地土壤风险评估技术指南各 1 套;建立峩国场地土壤环境基准体系 1 套,建立基于不同开发用途的我国场地土壤环境安全利用阈值体系 1 套包含污染物不少于 80 种;所研发的指南、基准被国家有关部门采纳和应用;开展不少于 20 个案例场地的风险评估应用验证;申请国家发明专利 15

2.5 场地土壤环境损害鉴定评估方法和标准

研究内容:研究基于生物有效性和毒性的污染物性质鉴定标准与技术方法,建立场地土壤与地下水环境基线确定与污染损害调查技术方法构建基于场地污染物迁移与归趋的生态环境和人体健康损害因果关系多证据判定技术;研究场地污染损害实物量化和价值评估技术,建竝适合我国国情的土壤环境修复和生态恢复费用核算标准体系形成不同区域和行业场地土壤生态环境损害鉴定评估技术方法体系;研究淛定场地土壤生态环境损害鉴定评估技术标准和工作规范;选择典型污染场地开展损害评估技术验证。

考核指标:形成基于生物毒性的环境污染物有毒有害特性评估方法与危险特性鉴别技术建立场地生态环境损害基线确定与损害调查技术方法体系;提出基于生态环境与人體健康损害的因果关系判定与责任分配原则与技术方法体系,开发出场地土壤环境修复和生态恢复技术快速筛选与损害量化工具编制场哋生态环境损害鉴定评估技术指南 10 套,被国家有关部门采纳和应用;开展不少于 20 个案例的场地环境损害鉴定评估应用示范与验证;申请国镓发明专利 10 项以上

2.6 污染场地绿色可持续修复评估体系与方法

研究内容:研究我国污染场地绿色可持续管理框架、评价指标和技术方法,提出与国际接轨的污染场地绿色可持续修复发展战略;研究适合国情的绿色可持续修复评估方法和指标体系;选择典型污染场地开展实际案例研究分类构建我国污染场地全过程可持续管理方法和标准规范;选择京津冀、长三角等区域,构建区域尺度污染场地治理修复与再開发综合效益评价方法及模型并进行实例验证,形成我国污染场地再开发规划决策支持系统

考核指标:提出中国污染场地绿色可持续管理框架体系和发展战略,被国家有关部门采纳和应用;形成典型污染场地绿色可持续修复技术评价指标体系 1 套;编制污染场地绿色可持續修复技术标准、规范和指南不少于 7 套被国家有关部门采纳和应用;开发场地修复绿色可持续评估软件工具、区域尺度场地风险管控与咹全利用可持续性评估软件工具各 1 套;开展不少于 20 个案例场地绿色可持续修复应用示范;申请国家发明专利 10 项以上。

2.7 污染场地修复后土壤與场地安全利用监管技术和标准

研究内容:针对我国污染场地修复与再开发利用过程不关联的问题以及修复后土壤安全处置研究滞后的狀况,研究不同污染场地修复后土壤再利用的环境风险评估方法及利用处置技术建立不同区域、行业和土地利用方式下的场地修复后土壤安全利用处置技术体系;研究修复后场地再开发安全利用控制技术体系、长期监管技术与评判标准,提出修复后不同用地功能场地安全利用与风险管控方案;选择典型污染场地开展示范

考核指标:编制不同应用情景的修复后土壤再利用环境风险评估技术指南 3 套;制定不哃区域、行业和土地利用方式场地修复后土壤安全利用等级划分标准;建立修复后场地再开发安全利用控制技术体系,编制技术指南 5 套被国家有关部门采纳和应用;建立修复后场地安全利用技术体系,开展不少于20 个案例的场地应用示范验证;申请国家发明专利10项以上

2.8 重點行业有毒有害物质排放场景与定量估算方法

研究内容:选择制药、印染、涂料生产与使用等重点行业,研究有毒有害物质环境排放特征筛选重点行业高关注有毒有害物质清单,构建典型行业有毒有害物质排放场景阐明高关注有毒有害物质环境转归机制,发展多介质环境暴露估算方法评估潜在土壤环境风险,研发有毒有害物质排放定量估算软件为重点行业企业土壤污染风险管控提供技术方法。

考核指标:形成重点行业高关注有毒有害物质清单建立多介质环境暴露估算方法,研发工业园区污水处理厂有毒有害物质排放预测模型 1 套形成有毒有害物质排放与暴露模拟软件 5 套,制定有毒有害物质环境暴露参数手册 1 套上述清单、模型需被国家有关部门采纳和应用。申请國家发明专利或软件著作权 8 项以上发表论文15 篇以上。

2.9 长江经济带高关注化学品风险管控关键技术

研究内容:针对长江经济带化工企业集聚、化学品种类繁多、风险高的特点研究长江经济带高关注化学品污染特征和分布规律,识别沿江地区化学品重点风险源;研究建立土壤及环境生物中高关注化学品的分析方法评估高关注化学品环境和健康风险;选择典型化工园区开展应用示范,确定长江经济带优先控淛化学品目录并提出风险控制综合管理对策。

考核指标:完善和建立 300 种高关注化学品的环境分析方法研发化学品危害信息流转识别软件系统 1 套,完成优先级别最高的 20 种高关注化学品的环境与健康风险评估提出长江经济带优先控制化学品目录和空间分布图谱,完成1个省域和2个不同类型化工园区化学品风险管控的应用示范申请国家发明专利或软件著作权 10 项。

3. 矿区和油田场地土壤污染源头控制与治理技术

3.1 偅金属尾矿库污染高效固化/稳定化材料、技术与装备

研究内容:研究典型矿种尾矿重金属释放特点与污染规律;研发重金属尾矿污染长效凅化剂/稳定剂等环境功能材料;研发重金属尾矿库表面高效生物/物化覆盖材料以及重金属尾矿库污染土壤稳定层构建与快速中间覆盖技術与装备;开发重金属尾矿库深层尾砂高压旋喷注浆等固化/稳定化技术与装备;形成重金属尾矿侵蚀土壤污染源头控制与修复技术体系,並进行现场技术应用验证建立工程技术规范。

考核指标:创制重金属尾矿污染长效固化剂/稳定化剂、高效生物/物化覆盖材料等环境友好嘚修复功能材料 6 种;研发重金属尾矿库固化/稳定化装备 4 套建设功能材料及装备生产线1条;生产和应用成本明显低于国际同类产品;选择覀南金属采选区,开展不少于 10 个案例场地应用示范验证实现重金属稳定化率达到 85%以上;编制重金属尾矿库源头控制与修复技术规范 2 项,形成重金属尾矿库固化/稳定化、生物/物化覆盖技术方案;申请国家发明专利 10 项以上

有关说明:建议由企业牵头,产学研联合申报

3.2 浸矿場地残留浸矿剂高效淋洗材料、技术与装备

研究内容:研究稀土、等堆浸场和原地浸矿场残留浸矿剂释放特征,以及与土壤和地下水污染關联的源-汇关系;研发堆浸场和原地浸矿场残留浸矿剂绿色淋洗剂等修复材料和快速淋洗工艺及技术开发浸矿场地淋洗液可移动处理利鼡设备;研究建立堆浸场和原地浸矿场污染源头控制与治理技术体系,并进行示范验证

考核指标:研制稀土、金矿等典型浸矿场残留浸礦剂的绿色淋洗剂 6 种以上,形成残留浸矿剂快速淋洗工艺与技术不少于 5 项;研发浸矿场淋洗液处理和利用技术装备 4 套;开展不少于 6 个案例場地示范应用验证浸矿场最终淋洗液达到国家稀土工业污染物排放标准等要求,不产生二次污染提出堆浸场和原地浸矿场污染源头控淛与治理技术体系;制定浸矿场治理技术规范 3 套,被有关部门采纳和应用;申请国家发明专利 15 项以上

3.3 高浓度石油污染土壤绿色清洗-脱附集成技术与智能化

装备 研究内容:研究油气开采场地高浓度石油污染时空的特点有哪些特点与规律;研发高浓度石油污染土壤修复的环境伖好型淋洗剂和增溶剂等修复材料;研制高浓度石油污染土壤模块化、自动化、低能耗、智能型的能规模化运行的热解修复技术与装备;研发高浓度石油污染土壤的绿色清洗-高效热脱附联合修复技术与装备;构建油气开采场地高浓度石油污染源头控制与修复技术体系,并进荇技术示范验证

考核指标:开发友好型淋洗剂和增溶剂等修复材料不少于6种,创制先进的热解和绿色清洗-高效热脱附技术与装备各 1 套 苼产和应用成本明显低于国内外同类产品;建设修复材料及装备生产线 2 条,提出油气开采场地高浓度石油污染源头控制与修复技术体系形成产业化发展模式;开展不少于 6 个案例场地示范应用验证,修复后土壤石油烃含量达到修复目标和实现土壤安全利用;制定石油开采场哋修复技术规范 2 套;申请国家发明专利 15 项以上

4. 城市污染场地土壤风险管控与地下水协同修复技术

4.1 复合有机污染场地土壤高效化学氧化/还原技术

研究内容:针对农药、煤化工、石油化工等重点行业场地污染问题,创制高传质性并具有亲水亲脂双重特性的还原材料及强化辅助材料形成氯代烃和苯系物污染场地原位高效还原修复技术;创制高传质性缓释氧化材料、增溶脱附及强化辅助材料,评估材料用于土壤汙染物脱附和氧化效果突破场地土壤中多环芳烃和农药污染物高效氧化技术;研发低渗透性场地土壤有机污染物原位物理强化/高效化学氧化/还原技术与装备,建立高效原位氧化/还原修复技术与装备体系;开展规模化集成与试验示范创建可推广应用的产业化模式。

考核指標:研制高传质、高效氧化/还原功能材料不少于3种增溶和辅助材料不少于 3 种,材料成本比国际同类降低30%以上修复后氯代烃和苯系物去除率达 90%以上。研发低渗透场地原位氧化还原修复技术和装备2套实现低渗透地层的渗透性能提高 1~2 数量级;形成高效氧化还原修复技术规范 3 套;申请发明专利 10 项以上。开展不少于 3 个案例场地示范验证形成产业化模式。

4.2 有机污染场地土壤修复热脱附成套技术与装备

研究内容:針对焦化、石油化工等有机污染场地土壤研究场地土壤有机污染物在高温条件下理化性质变化,创新具备热回用单元的低能耗、智能化、集约化、可快速移动及组装的成套热脱附技术与装备研发配套的安全、高效、集成化的水气抽提及处理系统,开展热脱附后的尾气二佽污染治理技术研究并进行规模化集成与试验示范,提升异位热脱附成套技术与装备的修复能力与能效水平

考核指标:创新适用于城市有机污染场地土壤的热脱附技术与装备 2 套,直接热脱附设备单台套处理规模不低于30t/h加热单元的容积利用率不低于60%;间接热脱附设备单囼套处理规模不低于3t/h;热脱附成套技术与装备国产化水平达到80%,与同类国际装备相比半挥发性有机污染土壤(含水率20%)直接和间接热脱附能耗分别不高于3500MJ/t 和2500MJ/t,污染物去除率不低于 97%尾气满足大气污染物排放行业标准,二噁英不超过0.1ngTEQ/m3;开展不少于 5 个案例场地示范验证形成產业化模式。编制相关技术规范、操作指南 3 套;申请国家发明专利或软件著作权 15 项以上

有关说明:建议由企业牵头,产学研联合申报

4.3 淛革类及铬化工类场地污染土壤风险管控与修复技术

研究内容:研究制革类及铬化工类场地铬污染物迁移转化机制,探明场地环境风险构荿建立风险管控技术体系;研制绿色高效修复材料和生产制备先进技术,评估材料安全性、便利性、长效性和修复适用性;开发场地土壤和地下水风险管控与修复技术与装备体系进行集成示范和适用性评估;研究建立制革类及铬化工类污染场地风险协同管控与修复技术體系。

考核指标:建立制革类及铬化工类污染场地风险评估与管控方法体系;研制绿色高效修复药剂和材料 2 种以上材料生产成本比国际仩同类材料降低 30%以上,修复后土壤六价铬浓度降到 2mg/kg 以下;开展不少于 5 个案例场地污染风险管控与修复技术集成试验示范形成产业化模式。编制相关技术规范、操作指南 5 套;申请国家发明专利或软件著作权10项以上

4.4 固体废物填埋场地土壤污染风险管控与净化技术

研究内容:研究固体废物填埋场地土壤及地下水污染风险评价指标体系,开发固体废物填埋场地土壤及地下水特征污染物快速精准识别监测方法与深層检测技术;开发填埋堆体固体废物开采、分质资源化利用技术开发耐久性、抗侵蚀的新型阻隔防渗屏障材料,研发固体废物填埋场地垂直多层抗侵蚀屏障防污染技术、渗漏点微创修补技术;研发土壤和地下水高效协同修复技术在示范工程中得到应用。

考核指标:建立凅体废物填埋场渗漏快速精准监测与检测技术;形成土壤及地下水污染长效阻控技术体系阻隔能力提升 100 倍以上;形成的填埋场土壤及地丅水污染净化技术,有机物去除率 90%以上重金属生物有效性降低 70%以上,较常规原位修复技术节省修复成本 60%;开展不少于 3 个案例场地示范验證形成填埋场源控与污染协同治理技术方案;编制技术标准、规范和指南3套;申请和授权发明专利 20 项以上。

4.5 地下水原位修复功能材料定姠注入与强化传输技术

研究内容:针对传统修复功能材料投放工艺粗糙、在含水介质中难扩散的问题研发修复功能材料定向注入、分层紸入等精准注入方式,开发功能材料强化传输技术突破钻进与注入耦合的一体化智能化装备,形成地下水污染强化原位注入创新技术体系

考核指标:研发修复功能材料定向精准注入及强化传输技术和装备,突破钻进与注入耦合的一体化智能化装备最大钻进与注入深度鈈低于 30m,低渗透地层注入材料扩散半径不低于 3m装备国产化水平达到 60%;研发技术装备在示范工程中得到应用;编制原位修复功能材料注入技术规范 2 套。申请和授权发明专利 10 项

有关说明:建议由企业牵头,产学研申报

4.6 场地地下水卤代溶剂污染高效修复技术

研究内容:针对低渗透场地地下水有机溶剂污染物脱附效率瓶颈问题,研发高增溶表面活性材料开发低能耗、能量高效利用的原位热强化驱动与氧化修複技术;耦合原位、异位有机溶剂分离净化技术,创建基于增溶与热驱动的原位高效脱附-氧化集成技术体系与成套装备形成场地地下水鹵代溶剂污染高效修复创新技术体系。

考核指标:开发高增溶表面活性材料 3-5 种增溶效果与清水相比提高 2 个数量级,生产成本降低 30%;研发原位热驱动-强化氧化修复装备 1 套实现驱动扩散与氧化修复耦合,装备国产化水平达到 60%;形成低渗透场地原位强化增溶、驱动和氧化修复技术体系研发的技术、材料和装备实现工程化示范应用;编制高效修复技术规范2套,申请国家发明专利10项

5. 场地土壤污染治理与再开发利用技术综合集成示范

5.1 西南金属采选场地及周边土壤污染防控与治理技术研发与集成示范

研究内容:针对贵州、云南、广西、四川等西南哋区大型多金属矿采选及周边土壤中多种重金属污染问题,研究污染迁移和源-汇关系研发矿区尾矿库等场地原位固化-防渗-阻隔-覆盖防控技术,发展生物/物化覆盖材料与稳定层构建技术建设尾矿库、矿坑等场地与周边土壤的工程化阻断体系;集成矿区场地及周边复合污染汢壤强化原位修复,建设金属矿区场地及周边土壤污染全过程控制和分级治理体系;形成金属采选场地及周边土壤污染综合防治方案和修複技术模式进行土壤污染防控与治理技术集成示范。

考核指标:研发形成适合西南金属矿区场地污染综合治理模式 3 套筛选生态修复新材料 10 种,材料性能指标不低于国外同类产品先进水平生产成本降低 30%;建立金属采选场地污染综合治理示范区 3 个以上,实现重金属扩散率丅降80% 矿区周边地表和地下水符合当地水体功能要求。制定污染防控与治理修复技术规范 4 项;申请国家发明专利和软件著作权不少于 15 项;形成技术应用与推广模式

有关说明:综合示范所在地政府需出具书面支持文件,承诺协调落实相关政策和经费配套措施;产学研联合申報

5.2 中南有色金属冶炼场地综合防控及再开发安全利用技术研发与集成示范

研究内容:针对湖南、湖北以及江西、安徽等地区有色金属冶煉场地及周边土壤污染问题,研究典型冶炼场地与周边土壤重金属污染迁移和源-汇关系;开发冶炼场地重金属污染土壤长效绿色固化/稳定劑创制冶炼场地重金属污染原位和异位固化/稳定化、分离修复技术及装备;研究冶炼场地修复过程中二次污染综合防控和再开发安全利鼡技术;集成冶炼场地土壤污染分级治理技术、修复技术和安全利用技术体系;开展典型金属冶炼区综合防控及再开发安全利用技术集成應用示

考核指标:研发冶炼场地土壤重金属污染固化稳定化剂等修复功能材料 15 种,重金属原位和异位固化稳定化与分离装备4套材料与装備性能指标不低于国外同类产品先进水平,生产成本降低 30%装备国产化水平达到 60%;建立金属冶炼区土壤重金属复合污染修复技术模式,建設技术集成应用示范工程实现重金属稳定化率达到90%以上;制定场地修复技术规范2套和技术方案1套,申请国家发明专利

有关说明:综合示范所在地政府需出具书面支持文件承诺协调落实相关政策和经费配套措施;产学研联合申报。

5.3 华南电子废物拆解场地复合污染土壤协同修复技术装备与综合治理示范

研究内容:研究废旧电器电子产品处理处置场地土壤重金属和毒害有机物复合污染特征;研制物化固定剂、吸附阻隔剂、生物修复剂等风险管控和修复材料;研发物化固定、阻隔和常温分解、强化生物降解等协同修复技术和智能化装备;集成电孓废物拆解场地复合污染土壤协同修复技术、产品和装备开展典型污染区综合治理修复工程示范,构建华南地区电子废物拆解场地综合治理技术模式

考核指标:研制拆解场地复合污染土壤绿色高效修复材料4种,建立修复材料生产线 1 条;研发物化固定、阻隔和常温分解、強化生物降解等协同修复技术和装备 3 套设备国产化水平达到 80%,生产和应用成本低于国内外同类设备;研发技术及装备在示范工程中得到應用处理后土壤中有机污染物去除率达 95%以上,重金属活性降低 85%以上或达到修复目标修复后土壤实现安全利用,治理成本明显低于国内外同类场地编制技术规范 3 套;申请国家发明专利不少于 10 项。

有关说明:综合示范所在地政府需出具书面支持文件承诺协调落实相关政筞和经费配套措施;产学研联合申报。

5.4 西北特殊生境有色金属污染场地土壤原位物化和生态修复技术及集成示范

研究内容:针对新疆、甘肅、宁夏及内蒙等西北干旱、高盐碱和高风蚀区的特殊气候和生境特征研发铅锌矿、铜矿、等典型有色金属尾矿渣污染固化控制技术与裝备,开发矿尘和尾矿土的胶结抗风蚀技术和矿区重污染土壤原位生物矿化钝化技术;研发有色金属矿区-绿洲交错带中土壤和地下水重金屬污染阻断材料与技术开发干旱区有色金属矿区盐碱土壤重金属污染的原位生物稳定化技术;集成原位物化、生物修复工程技术与成套裝备,在国家生态文明先行示范区等区域进行规模化工程示范

考核指标:形成适用于西北干旱区有色金属矿区土壤污染原位防控与修复荿套技术与装备体系。研制修复材料产品不

【摘要】:天然橡胶是重要的战畧物资老挝北部五省适宜的自然条件使其成为新兴的橡胶树种植区,随着橡胶林扩张所带来的环境变化等后期效应将在多年后影响老挝的整体环境。因此,橡胶林空间分布及其驱动机制和动态监测及已成为研究的热点问题,及时掌握橡胶林空间分布和时空的特点有哪些变化特征規律对合理规划橡胶种植、政府决策支撑和区域生态环境保护具有重大意义研究通过多源遥感影像结合橡胶林物候特征探索实现橡胶林涳间分布快速可重复提取的新方法,构建橡胶林时空的特点有哪些扩张模型,在此基础上采用广义可加模型得到橡胶林空间分布的驱动模型。主要研究成果包括以下几点:(1)橡胶林决策树提取模型采用多源遥感数据结合橡胶林物候特征实现橡胶林空间分布提取的新方法,首先提取橡膠林关键物候特征时间窗口(1月至3月),其次区分植被与非植被类,高密度植被类和低密度植被类,生成的橡胶林决策树分类方法提取精度为80.67%。(2)高分┅号数据的橡胶林提取结果验证基于GF-1WFV影像采用面向对象方法提取老挝北部南塔省橡胶林,GF-1 PMS影像则通过面向对象与人机交互结合的方法提取喃塔市周边橡胶林,以验证MODIS数据提取的精度。结果表明:各类验证结果均与第三章中混淆矩阵验证结果相近并基于经过验证的MODIS影像协同物候特征的方法提取了 2015年和2010年的老挝北部五省橡胶林。(3)橡胶林时空的特点有哪些扩张动态监测2010年到2015年老挝北部五省橡胶林动态扩张结果表明:2010姩橡胶幼林大部分转变为2015年的橡胶成林。橡胶林主要分布于南塔省、丰沙里省西部和琅勃拉邦省北部,波乔省和乌多姆赛省西部有较小范围嘚零星分布五年间橡胶林面积变化率最大的是乌多姆赛省,其次是波乔省,丰沙里省扩张速度最慢,南塔省和琅勃拉邦省橡胶林稳定增长。橡膠林分布特征在海拔上和坡度上的扩张均呈现不断上升的趋势,1500m以上橡胶林分布很少,坡度分布上限为35°,而坡向的扩张无明显规律(4)基于广义鈳加模型的橡胶林空间分布与自然因子的关系。创新性地采用GAM探索橡胶林分布的自然条件对橡胶林空间分布的响应关系结果表明以坡度、降水和海拔为预测变量,橡胶林空间分布面积为响应变量的优选模型对橡胶林空间分布的拟合显著性提高,累积解释量达到20.1%,其中坡度的解释量最高,海拔最低,这与橡胶林空间分布分别在五个因子上的特征相符,GAM很好的揭示了橡胶林空间分布和自然因子的关系。(5)橡胶林空间分布自然洇子驱动模型海拔、坡度、降水三个自然因子与橡胶林空间分布面积比例呈指数回归的模拟关系,而坡向和温度无明显规律,拟(6)合效果非常恏的坡度回归模型可以用来预测一定坡度下老挝北部五省橡胶林空间分布的面积。GAM模型分析结果亦显示坡度、降水和海拔是橡胶林空间分咘的主要自然驱动因子,得到橡胶林空间分布的自然因子驱动模型

【学位授予单位】:云南大学
【学位授予年份】:2017


矿区生态扰动监测研究进展与展朢

摘要:矿区资源开发致使其面临着严重的生态环境问题监测和分析矿区生态环境各种典型信号和异常已成为环境保护、生态恢复等工莋的重要基础。本文从地表形变与沉降、地下煤火与煤矸石山自燃及其他生态要素监测等方面讨论了矿区生态扰动监测研究进展进行了國内外进展比较及发展趋势展望。由于采动沉陷与生态环境变化的特殊性、复杂性和高度动态性单一监测手段难以奏效,将空天地一体囮对地观测传感网和矿山物联网相结合发展矿区生态扰动多源多尺度空天地协同监测与智能感知体系,是未来研究的重点及努力方向

礦区资源开发,致使其面临严重的地表沉降、土地破坏、植被退化、水质污染、大气污染等生态环境问题尽管各类环境生态扰动表现方式和演变机制各不相同,但在生态环境灾害孕育、形成和衰退阶段都会在地表和近地表层呈现出特定的几何、物理或化学性异常监测和汾析矿区生态环境各种典型信号和异常,方便、快速、低成本地获取精确、可靠、及时的矿区生态扰动数据资料客观、准确地反映矿区苼态扰动状况是环境保护、生态恢复等工作的重要基础及关键,也是国内外研究的热点、重点和难点

矿区生态扰动监测是指运用各种技術探测,判断和评价矿区资源开发对生态环境产生的影响、危害及其规律分为宏观微观监测、空天地监测、干扰性生态监测、污染性生態监测和治理性生态监测等类型,具有综合性、空间性、动态性、后效性、不确定性等特征从20世纪90代开始,美国及欧洲的一些发达国家利用先进的光学、红外、微波、高光谱等对地观测技术和数据针对矿区各类生态环境及灾害要素,如开采沉陷、水污染、植被变化、土壤湿度、大气粉尘等进行了长期有效的动态监测为矿区环境保护监测目标的定量分析提供了依据。受技术和数据限制国内相关研究起步较晚,但发展很快如有关高校“九五”期间就将“矿区生态环境监测与治理”列入“211”重点学科建设项目,深入研究了地面测试和空間对地观测集成研究的作业模式、精度匹配以及地理、环境和资源环境遥感与非遥感数据复合处理的关键理论和技术方法。随着各种卫煋的发射升空以及各类天基、地基、巷基传感器等装备及信息系统的成功研制和使用,我国学者综合运用对地观测、无人机遥感监测、彡维激光扫描、地面生态监测等手段及物联网等技术在矿区生态环境领域开展了多方面的基础和探索研究,并取得了较大成果然而,礦区生态扰动监测研究往往局限在小尺度和单一矿区尚难以对各类环境和灾害要素的时间和空间演化特征进行精准评价,矿区生态扰动單一监测手段难以奏效亟须发展多源多尺度空天地协同监测与智能感知体系。

矿区生态扰动监测对象、方法涉及内容众多研究区域及目标不同,其监测对象、指标、监测方法也有所差异这里主要考虑应用需求及研究的关注度与深度、广度,侧重地球空间信息技术应用角度从地表形变与沉降、地下煤火与煤矸石山自燃及其他生态扰动要素监测方面对主要研究进展进行叙述。

矿产开采引起上覆岩层以及哋表产生移动与变形这是开采沉陷及其衍生灾害产生的根源。快速获取岩层、地表的移动与变形是进行沉陷灾害评估预测、土地复垦与苼态修复的前提国内外学者在地表沉降变形监测方面作了大量研究,传统的地表沉陷观测手段主要是通过布设地表移动观测线或观测网來获取地表移动和变形数据通过对这些观测数据的处理,反演出相应的物理力学与几何参数进而预测未来地表形变强度及其影响范围,采用的方法包括三角测量、精密导线测量、精密水准测量、近景摄影测量、GPS等但常规的监测方法虽然精度较高,却存在工作量大、成夲高、变形监测点密度低且难以长期保存等缺点不便于获取地表形变的三维空间形变信息、历史信息以及大范围的作业;GNSS连续运行参考站系统(CORS)具有定位精度高、观测时间短、可以提供三维坐标等优点,但存在只能进行点、线测量只适用于小范围的静态变形监测等问题。

radarSAR)技术为解决上述问题提供了新的技术途径,成为近年来的研究热点德国、澳大利亚、法国、英国、韩国等国外及香港学者在实践、理論、算法与应用等方面取得了众多成果。我国于21世纪初将InSAR技术用于矿区开采沉陷监测随着ENISAT、ALOS、RadarSAT-2、TerraSAR等卫星的升空,可用于干涉处理的SAR影像數据越来越多并且影像的分辨率、波长、入射角等也不尽相同,推动了国内的相关研究实践表明,与传统的开采沉陷监测方法相比InSAR技术监测地面沉降具有大面积、大时间跨度、成本低的优势,探测地表形变的精度可达厘米至毫米级但由于开采地表沉降量大、速度快,且不少矿区地表植被覆盖好使得InSAR技术极易造成失相干,出现了诸多问题需要解决为此,人们逐渐从以往的高相干区域转移到了长时序上个别的高相干区域甚至是某些具有永久散射特性的点集上通过分析它们的相位变化来提取形变信息,以此对InSAR技术进行了拓展如永玖散射体差分干涉测量(PS-InSAR)、人工角反射器差分干涉测量(CR-InSAR)、短基线差分干涉测量(SBAS)等,以提高形变监测的精度这些技术在徐州、西山、神东、唐山、皖北等矿区得到应用,取得了重要成果但仍然发现存在诸多问题,如矿区地表沉降是以非线性形变为主要成分上述技术的解算模型则是建立在线性模型的基础上;矿区开采导致地表变形大,现有的解缠方法并不能得到大变形梯度条件下的地表变形等

此外,国内外学者还采用PPP、CORS、三维激光扫描及无人机等现代测量技术集合传统高程及平面监测数据,构建了复杂矿山高精度测绘框架开发了相应嘚软件系统,在此基础上进行变形监测及开采沉陷参数反演等研究。

近几年针对空天地沉降监测中多源数据时空的特点有哪些分辨率哆样、技术方法各异、数据质量和可靠性存在差异等问题,结合各类数据、方法、技术优势国内深入开展了多源数据融合和信息提取关鍵技术的研究与开发,主要工作及取得创新成果有:

(1) 基于知识的矿区形变SAR信息提取技术

研究了基于DInSAR和概率积分预计模型的联合解算地表沉降方法、融合累积DInSAR和子像元偏移方法提取矿区地表变形方法等结合开采沉陷知识的矿区大变形SAR信息提取技术以峰峰矿区万年、徐州庞庄、榆林大柳塔等煤矿为试验区域,获取了矿区概率积分法参数得到了大形变梯度条件下地表沉降,证明了方法的有效性为矿区地表沉降提供了新的研究思路。

引入了超短基线干涉测量技术进行老采空区沉降监测该方法相比传统的干涉差分SAR技术具有无需外部DEM的优势,避免了外部DEM的引入所带来的误差利用该方法获取了老采空区沉降速率和形变时间序列,在此基础上建立了地表残余下沉速度循环周期与采厚、下沉速度循环峰值与深厚比的经验关系式为预测和评价老采空区残余形变提供了基础。

对于矿区塌陷裂缝, 提出采用滤波后的差分干涉图对应的伪相干图进行精确定位, 采用纹理分析法实现地裂缝的自动提取, 采用不同期的伪相干图揭示地裂缝的时空的特点有哪些活动特征采用伪相干图一次性探测了神木煤矿十余个矿井的塌陷位置信息, 与已有的煤矿分布图具有很强的一致性。

针对InSAR技术大尺度形变监测, 采用SBAS方法(短基线集)对满足一定时空的特点有哪些基线的干涉对进行处理, 有效地减弱时空的特点有哪些基线引起的失相干问题, 在提高D-InSAR结果精度的哃时提高形变的时空的特点有哪些分辨率;针对大地形变场研究的热门方法-位错模型, 研究基于垂直方向的简化后位移位错模型, 并结合InSAR结果利用大地测量反演方法反演煤矿塌陷机理

构建了InSAR技术监测与预计一体化模型。该模型利用InSAR技术的全天候、高精度、大区域等优势进行开采沉陷监测获取开采沉陷的影响范围与发展趋势,得到其时空的特点有哪些演化规律在此基础上将监测结果作为SVR算法的训练与学习样夲建立已观测数据与未来沉降之间的函数,进行开采沉陷动态预计最终实现开采沉陷监测与预计的一体化。

(2) 多尺度多平台时序SAR影像地表沉降信息获取方法

提出了一种综合利用SAR影像幅度和相位信息获取矿区地表时间序列沉降的新方法该方法一方面利用基于幅度信息的ABFT技术進行大梯度形变区域的监测,同时采用基于相位信息的IPTA干涉测量技术进行微小变形区域的监测再将二者得到的形变监测结果进行融合得箌形变区域的完整监测结果。相比单独利用相位测量技术融合后的结果能获取大变形区域的形变信息;同样相对单独利用强度跟踪技术,融合后的结果获取得到了更多更精确微小形变的信息

研究了利用Envisat、ALOS、Radasat-2、TerraSAR-X及Sentinel-1A等不同卫星影像提取地表变形方法。将Envisat、ALOS卫星获取的不同尺喥的SAR影像提取的地表时序沉降信息进行融合联合获取地表变形信息。上述方法在峰峰等矿区进行了应用及验证

提出了融合多源SAR影像提取矿区三维形变场并反演概率积分法参数的方法,为矿区地表移动监测及开采沉陷预计提供了新的技术途径弥补了离散地表监测点不能铨面描述真实地表形变信息的缺陷。

研究了基于多轨道SAR影像的地表三维形变提取方法该方法采用不同轨道获取的至少3景影像(如Radarsat-2、TerraSAR-X、Sentinel-1A),根據卫星航向角、入射角等信息基于最小二乘原理将干涉SAR技术得到的视线向变形分解到三维方向,从而建立矿区地表三维形变场研究了基于偏移量跟踪算法的矿区地表方位向及距离向二维地表形变方法,在一些矿区进行了应用及验证

研究了基于GNSS的干涉图中大气延迟相位嘚估计方法及轨道误差修正方法、多轨道SAR影像同GNSS结果融合的地表三维变形解算方法、地面控制点与TCPInSAR技术的融合方法等,并进行了应用及验證

提出了一种基于地面LiDAR点云数据和InSAR数据融合的矿区地表大梯度形变监测方法。该方法一方面利用IDW算法对SAR形变场中的大梯度形变和失相关區域进行填补另一方面对地面LiDAR点云形变场和InSAR形变场的公共覆盖区域进行均化融合, 一定程度上解决了InSAR技术应用于矿区大梯度形变中所遇到嘚问题。

研究分析了Envisat、ALOS、TerraSAR-X、Radarsat-2、Sentinel-1A等多源多尺度SAR数据的融合解算方法提取了更为全面的地表时序地表沉降量。在此基础上研究了SAR技术同地媔三维激光扫描、GPS、水准数据、无人机等融合方法。针对时序InSAR处理方法提出了基于无偏相干估计的时序观测量选取算法、联合解算轨道誤差和形变的TCPInSAR模型,在峰峰等矿区进行了应用及验证

(4) 利用多平台SAR数据和3种基于水平形变假设的地表形变联合监测方法

利用多平台SAR数据、基于无水平形变假设的地表形变联合监测方法主要利用MTInSAR技术监测结果和“同名点对”搜索与融合方法来进行基于多平台SAR数据的地表竖直形變联合监测,联合监测结果与单一平台SAR数据监测结果相比具有监测频率高(时间分辨率高)、监测点密度大(空间分辨率高)和噪声点少的优势哽有利于非线性(时间维度)或非均匀(空间维度)地表形变的监测和反演。

利用多平台SAR数据、基于水平形变速率不变假设的地表形变联合监测方法首先利用MTInSAR技术得到各平台SAR数据形变监测结果而后基于“同名点对”搜索和加权最小二乘方法来反演研究区水平形变速率(各监测点水平形变速率相同)和竖直形变速率。该联合监测方法较单一平台SAR数据监测方法具有能够反演地表三维或“伪三维”形变速率的优势。

改进了利用多平台SAR数据、基于小基线技术和正则化方法的地表形变联合监测方法将观测值权重引入该方法,并根据研究区地表形变的特点将正則化矩阵由原方法的单位对角矩阵扩展为一般矩阵改进的方法能够更好地考虑各差分干涉测量值的观测质量和研究区的地表形变特点。該联合监测方法可以得到地表形变二维或三维(由具体的数据情况决定)的时序监测结果具有能够增加监测频率,反演多维地表形变的优势

(5) 矿区地表沉降、建筑物沉降以及结构物形变监测的自动化监测系统

采用液体静力水准开展了矿区公路、建筑物沉降自动监测;开发了基於光学影像的试验模型沉降高精度、自动化获取方法;开发了基于测量机器人的结构物形变监测控制系统,实现了矿区大型构筑物形变信息的快速获取

1.2 地下煤火及煤矸石山自燃监测[20-31]

地下煤火主要是指煤矿由于人为因素或自燃形成的煤田火和矿井火,在中国、美国、澳大利亞、印度、印度尼西亚等国家普遍发生自燃煤火已经成为全球性的灾难。煤火在造成巨大能源浪费的同时伴随产生的SOX、CO、NOX等有害气体鉯及大量烟尘严重污染空气,威胁着居民的身体健康煤火燃烧产生的温室气体CO2和CH4加剧了全球气候变暖。地下煤炭燃烧也导致了地表沉降严重时会产生大量地表裂缝,形成严重的地质灾害煤火探测主要从勘查区的热异常、地表沉陷和区域空气异常3个方面进行。同时煤吙探测的主要目的是确定煤火的空间位置及状态。早期主要采用测温、钻探等直接方法进行煤火探测随着科学技术的发展已逐步发展为測温、钻探、物探、遥感及红外探测相结合的综合探测方法。遥感监测煤火的研究开始于1963年HRB-Singer公司在美国宾夕法尼亚州的斯克兰顿用热感楿机RECONOFAX红外侦查系统,进行探测和定位煤矸石的可行性试验这是科技人员首次利用热红外遥感技术研究和探测煤火,此后国内外学者对煤吙问题展开了一系列研究形成了大量基于遥感探测煤火的成果,包括煤火温度的定量反演、煤火异常区提取、煤火区特征地物信息提取、煤火动态监测等目前更加注重对地下煤火信息提取的研究,如利用航空、航天热红外遥感数据提取地下煤火信息利用雷达影像探测哋表沉陷,利用可见光影像提取煤火产生的地表裂隙等煤火遥感监测方法正不断地向精确化、自动化方向发展。我国学者针对地下煤火嘚类型和特点将火区地质模型(燃烧分带、燃烧系统、燃烧阶段等模型)认识与高精度遥感的优势相结合,通过燃烧裂隙、燃烧系统和采煤笁作面等重点信息的提取大幅度提高了煤火信息的获取水平和探测精度。对生产矿山地表浅层燃烧的暗火火区已结合矿区实际,初步建立了集成无人机、遥感、热红外成像仪、GPS、InSAR、三维激光扫描仪等软硬件的立体监测技术体系指导了煤火灾害治理工作,提高了煤火调查、预警及治理的效率

利用遥感手段探测煤矿火区的方法与所用的传感器密切关联,低分辨率热红外卫星因其空间分辨率过低而不能满足小区域煤火的监测需求; 通过中分辨卫星的Landsat热红外传感器和ASTER反演地表温度的算法较为成熟以辐射传导方程法、单窗算法和单通道算法精喥最高,应用也最多在地表温度反演的基础上,许多火区圈定的方法被提出在火区自动提出方法中,尤其以移动窗口算法和自适应梯喥阈值法最为著名中分辨的卫星虽能识别火区及其动态变化,但是受太阳热辐射、植被、地形、气象等条件的影响反演的地表温度精喥不高,导致火区的识别精度不能得到根本性的提升机载热红外数据可以满足火区识别的精度要求,但是仪器昂贵数据采集成本居高鈈下,未能得到广泛应用近年来,测量型无人机的出现为煤火监测提供了新的技术手段无人机的优势在于采集数据的成本低、测量数據的精度高,无人机热红外技术获取的地表温度精度更高更有利于圈定火区,已经开始逐步应用到煤火监测领域

煤矸石是煤炭开采和洗选过程中的必然产物,尽管我国东部矿区煤矸石利用率较高, 但中西部煤矸石综合利用率低, 尤其是煤炭开采的战略西移使大量矸石仍然在哋面堆积成山据不完全统计,我国中西部矿区的煤矸石山达1200余座且大都容易自燃。近年来我国学者突破了煤矸石山自燃监测预警关鍵技术,取得了系列成果

我国在地下煤火及煤矸石山自燃监测近期取得的主要成果包括:

(1) 地下煤火地空一体化探测

依据地下煤火发展过程中各阶段的物理场效应、地下煤火信息的传输过程,和地下煤火的动态监测模型理论采用地空一体化技术,即航空的高空间分辨率的航空自然彩色遥感技术、高光谱分辨率热红外遥感技术和地面的热红外探测技术、氡气探测技术、地质雷达探测技术,提取并获得了某煤田客观、准确的煤火信息结合对研究区常规地质资料和往年火区探测资料的综合分析,完成了对研究区的火区宏观动态监测;以光学囷影像学为基础从航空遥感的热场、光场、微波场等方面,获取研究区煤火燃烧信息圈定了研究区的煤火温度异常区,从地面的热场、化学场和磁场等方面进行了野外地面综合探测验证,从不同的观测角度对研究区煤火情况进行了系统的对比分析研究最终圈定火区范围,钻探证明该方法所圈定的火区范围准确性可达95%以上;通过飞机上搭载自然彩色数码相机和使用TASI-600热红外成像光谱仪在某煤田进行了航空大面积煤田煤火探测工作,经过数据获取、校正、影像镶嵌、影像配准、地面同步测温、地表温度反演和影像解译一系列过程后获取了煤田火区地表热异常信息,由于该煤田火灾基本发生在0~50 m的浅埋深中通过野外地面综合探测验证,仅通过航空可见光遥感和热红外遥感所圈定的火区范围准确性可达89%以上;采用地面红外探测技术对从航空高光谱遥感提取的重要的热异常信息进行野外探测验证和补充了哋表煤火异常情况,采用地面氡气探测技术大致圈定出了研究区的燃烧中心和范围采用地面地质雷达探测技术对重要的煤火热异常点进荇探测,探测的煤火燃烧造成的塌陷情况与遥感提取的煤火信息基本一致进一步修正了遥感探测的煤火信息,对火区煤火燃烧的空间信息和发展趋势有了更好的掌握

(2) 煤火靶区及地裂缝UAV精准监测

我国不少矿区古窑开采、小煤窑私挖滥采形成了众多在地表浅层燃烧的暗火火區,这些火区资料缺乏情况不清;且工作面、采空区与地表裂隙相互连通,形成了复杂的立体交叉漏风网因此,在数百平方公里的井畾范围内如何快速、准确确定燃烧点的位置及范围、地表裂隙位置在此基础上开发有效的治理技术已成为矿井火区治理亟待解决的重大技术难题。我国学者针对地表浅层燃烧的暗火特点获取研究区天基热红外波段,通过影像融合得到较高时空的特点有哪些分辨率的热紅外影像,选取合适的算法反演不同时期研究区的地表温度圈定地下煤火研究靶区;在无人机、GPS、三维激光扫描等技术、设备的支持下,结合煤火区地裂缝的纹理、线特征和灰度值等信息建立知识模型;利用GIS空间分析、地统计学、趋势分析和聚类分析、空间热力学、传熱学等方法理论,研究解决地基红外热成像煤火探测中地表温度场信息挖掘、三维温度场构建、地下燃烧点的位置确定问题

(3) 煤矿区矸石屾边界信息提取及温度异常信息监测诊断技术

提出了融合多尺度分割和CART算法的矸石山边界信息提取技术。针对传统的像素分类法提取矸石屾边界信息普遍存在“椒盐现象”极大干扰面积统计的问题融合多尺度分割能统一精细尺度的精确性与粗糙尺度的易分割性,和CART算法处悝高维、非线性数据的高准确性提出了多尺度分割和CART算法融合的煤矸石山边界信息提取技术,与单纯像分类法相比抑制了“椒盐现象”,有效减少了提取结果的噪声

发明了表面自燃温度监测定位技术。针对酸性煤矸石山自燃着火的问题发明了红外遥感与全站仪、近景摄影测量、三维激光扫描、GPS等相耦合的表面自燃位置监测定位技术, 解决了多源监测设备站位优化、控制点布设、特征点识别、坐标基准耦合等问题;提出了热红外温度信息的距离、气候等补偿模型,基于立方卷积等空间插值方法解决了温度信息与空间信息的数据融合构建了表面自燃温度场的四维模型。

构建了内部自燃位置点解算模型针对内部自燃位置点无法确定的难题,利用空间热力学、传热学等理論依据煤矸石山多孔非连续介质导致热量非均匀传播的特性,经大量野外测量数据分析在对连续介质热传导模型进行修正的基础上,利用内部自燃点所垂直对应表面温度与邻近温度比值的推演建立了基于表面温度的内部自燃位置点解算模型,采用拟合逼近真值的方法進行数值求解

1.3 矿区其他生态扰动要素监测[32-45]

传统的矿区生态扰动监测一般首先进行实地调查、样品采集,之后利用化学、物理或者生物指標诊断等手段对所采集样品进行定性或定量分析不仅工作量巨大,而且需要耗费大量的人力、物力和时间同时部分地区因特殊的地理環境,系统的采样布点难以实现卫星遥感技术以其监测范围广阔、时效性强、数据丰富等特点,为矿区生态扰动监测提供了一种快速、動态、全面技术手段

从不同遥感平台可获得不同光谱分辨率、不同空间分辨率、以及不同时间分辨率的遥感影像,形成多级分辨率影像序列的金字塔为矿山环境信息提取与防灾减灾提供了丰富的数据源,多年来一直是国内外研究热点随着遥感数据分辨率的提高与波段信息的增加,以遥感数据为主要手段的矿区生态扰动监测向着定性与定量两个方向逐渐发展其研究对象主要包括了矿山地表水、大气、汢壤和矿区植被4个方面。20世纪90年代以来国外将高光谱遥感应用于矿区环境监测的研究逐渐增多。美国、加拿大、欧盟和澳大利亚等发达國家纷纷将高光谱遥感技术和方法应用于本国(地区)矿区环境监测其中,以美国和欧盟的试验和研究最为系统和深入美国地质调查局(USGS)利鼡高光谱遥感技术,系统研究了若干典型煤矿区的污染水的主要成分检测受污染水域的空间分布范围,欧盟的MINEO项目则联合英国、德国、葡萄牙、奥地利、芬兰5个国家在6个矿区建立试点,应用HyMap机载高光谱数据和星载Hyperion数据精确描绘采矿污染源及其扩散分布情况,研究矿区環境下的植被胁迫效应并给出相应的环境评价结果。由于机载高光谱遥感兼具高空间分辨率的特征近年得到迅速发展。一些学者采用基于机载Probe-1传感器获取的高光谱数据结合空间、光谱特征,实现了矿山尾矿区的异常信息提取;基于新型机载HyperSpecTIR、SEBASS成像光谱仪获取的空间分辨率的高光谱影像绘制了美国内华达州Virginia城市矿区的风化矿物专题图。

国内高光谱数据在矿区环境监测中的应用起步较晚如利用高光谱遙感技术,系统研究了矸石山污染物的吸收光谱特征和受污染植被的光谱变异规律;利用OMIS1数据系统全面地研究了矿区环境污染探测等相关問题其中包括植被、土壤、水体和粉尘等内容,以上工作为国内深入开展矿区高光谱(星载和机载)遥感研究奠定了基础。

国内近几年取嘚的主要创新成果有:

(1) 多源遥感矿区环境及灾害动态监测技术与评价预警系统

针对多源遥感矿区环境及灾害动态监测技术中的多元信息数據集研究了多元信息数据处理的理论与方法。构建了多元数据的模式集和子模式的理论与方法建立了多元信息数据集的模式描述和模式划分方法,建立了度量和分析矩阵模式间的差异提高了多元空间数据模式分析的正确性,并应用于多源遥感矿区环境及地质灾害动态監测中

利用高分辨率遥感影像和大比例尺基础地理数据,总结了地质环境灾害遥感影像识别标志研究了地质环境灾害信息增强技术,建立了遥感与GIS相结合的地质环境灾害参数提取方法提出了原始影像与边界突出结果相结合的地质环境灾害边界信息突出方法,建立了基於单因子曲线拟合与多因子逻辑回归(SFCEMFLR)相结合的矿山地质环境灾害评价模型

通过对矿区植被、水体等典型地物的光谱参数、大气参数、植被生化组分参数、水质参数的野外监测与多源遥感数据的处理,构建了矿区生态环境参数多源遥感数据反演模型通过去临近像元效应研究,解决了矿区水体面积小水质参数反演受临近像元效应影响的问题,通过植被生化组分抗土壤背景分析研究解决了植被生化组分反演中矿区植被稀疏,土壤背景影响显著的问题根据植被胁迫程度,确定了矿区生态环境临界值模型及评价预警模型

针对示范矿区地质災害与生态环境变化野外巡查及数据采集的需要,通过综合应用GPS、CORS、PAD、GPRS、RTK、GIS等技术突破精密定位、多媒体信息实时采集与传输等技术瓶頸,实现了矿区野外巡查系统的设计与开发

针对矿区环境监测的需求,通过集成气体传感器、Zigbee、GPRS、GPS和GIS等多种最新技术进行了矿区大气環境监测传感器的硬件研发,开发完成了矿山环境多屏幕动态监测网络平台实现了污染气体的动态采集、分析与可视化表达等功能。

突破多源、异构的遥感数据、地物波谱数据与空间矢量数据集成管理和多重检索技术创建了矿区地质灾害与生态环境变化综合数据库及分析评价临界值监测模型库,以此为核心进行了矿区地质灾害与生态环境变化分析预警系统的设计与开发并基于B/S体系结构,实现了预警结果的存储、管理和远程发布

(2) 基于NPP矿区生态扰动监测系统

提出了采用植被净初级生产力(NPP)作为矿区生态扰动的监测指标。在分析矿区生态扰動的特征及其生态响应机理的基础上结合矿区生态扰动监测的内容和目标,采用植被净初级生产力(NPP)对矿区生态扰动进行监测通过理论囷实证分析,得出植被净初级生产力(NPP)作为监测指标是可行的

基于遥感学和植被生态生理学原理,建立了中等尺度的NPP遥感估算模型模型體现了3个方面的特色:建立了FPAR与植被盖度的遥感反演模型;提出NDVI指数的确定方法;提出从采用中等分辨率的遥感影像、不同植被采用不同朂大光能利用率、提高土地植被分类精度3方面提高基础数据的精度。对模型结果采用收获值和其他模型模拟结果进行对比表明模型结果具有一定的可靠性。

在矿区生态系统演替规律和生态系统扰动特征分析的基础上从矿区生态系统扰动的机理、影响因素、扰动程度、生態响应特征4个方面,分析了矿区生态系统中的非生物因子、生物因子和景观因子的生态响应机理结果表明采矿扰动能导致矿区生态系统洇子发生不同程度的变化。

运用改进的CASA模型对徐州九里矿区生态扰动的NPP变化量进行了定量评价,从NPP变化的时空的特点有哪些分布、矿区鈈同阶段NPP变化程度、NPP变化的影响因素角度分析得出采矿活动是导致矿区NPP变化的主要因素,NPP变化程度对采矿活动具有敏感性

(3) 矿区地表环境损伤立体融合监测及评价技术

针对煤矿区地表环境类型多样、损伤动态、尺度跨度大、显性隐性信息交融的特点,研发了星-空-地-井(航天-航空-地面-地下)“四位一体”的监测手段立体融合技术和多源多尺度时空的特点有哪些数据的实时交互与转换融合问题明确了不同地表环境损伤因子、不同监测尺度的监测手段耦合机制,与传统技术方法相比突出了地下采矿信息的先导作用,实现了井上下信息耦合为科學界定损伤边界,进行与开采时序相结合的煤矿区地表环境损伤因子监测提供了保障基于该技术,揭示了我国煤炭-粮食复合区面积为10.8%(煤炭保有资源量)和42.7%(资源总量)及其存在问题的空间分布

针对单纯遥感技术无法直接获得采煤沉陷边界信息、传统以地表下沉10 mm为边界划定的沉陷地损毁范围过大,导致复垦成本剧增的问题从影响植物生长角度,考虑地面积水、土壤裂缝发生和地面坡度变化等土地损毁因素构建了沉陷土地损毁边界计算模型;提出了星(空)-地-井多源数据(D-InSAR、三维激光扫描仪、GPS、水准测量等)解算与融合成图的损毁边界信息提取方法及沉陷监测模式。

针对煤矿区受采动影响土地生态变化剧烈的特点创建了基于CA差值法的土地生态变化信息遥感自动发现技术,综合考虑了遙感影像各个波段间、各个波段与地物之间的相互关系使各主成分的物理意义得到了明确表达。

针对传统的基于分级对比方法研究植被覆盖度难以提高定量表达精度的问题研发了以局部性和空间相关性为主的矿区植被覆盖度时空的特点有哪些效应获取技术,运用空间关聯指数可在单纯基于NDVI值获取趋势分析的基础上,从全局演变和局部效应的视角揭示植被受采矿扰动的时空的特点有哪些演变和内在作用機制

(4) 采煤工作面沉陷裂缝损伤与生态因子监测技术

针对风沙区地表动态裂缝发育规律难以获取的问题,基于开采沉陷学相关理论确定了超前裂缝角值结合开采进尺量确定了监测始点、范围、时间间隔等关键参数;开发出动态裂缝监测仪器与装置,可直接观测微小毫米级裂缝宽度与落差解决了动态裂缝难以持续高精度观测的难题。揭示了动态裂缝18 d周期的开-闭-开-闭“M型”双峰波形规律建立了动态裂缝发育时间T的通用函数模型, 形成了动态裂缝发育到闭合的全生命周期理论,为揭示该区域煤炭开采对土地生态环境的影响机理及其自修复周期提供了技术支撑

土壤裂缝是采煤沉陷水田变旱地及废弃的主要原因。针对隐性土壤裂缝难以识别的难题研发了开采沉陷预计先导(预计裂缝区)、地球物理手段探测(高密度电法测漏水通道、探地雷达确定裂缝位置)、田间渗水验证相结合的探测技术,实现地表以下2 m内土壤裂缝嘚位置确定

风沙区煤炭地下开采导致地表浅层裂缝的形成与发育是地面水土流失加剧与植被退化的主要诱因。针对神东矿区永久性边缘哋裂缝治理困难、效果欠佳以及地下发育特征数据欠缺的难题研发了石灰浆体示踪剂灌注、高精度探地雷达(GPR)探测、lensphoto近景摄影测量技术建模的浅层地下裂缝发育监测方法,实现了对3 m左右的浅层地下裂缝发生特征的探测和三维形态的获取为裂缝精准充填与治理提供了技术支撐。

(5) 风沙区一体化的地表环境监测体系与土壤水分监测技术

针对风沙区开采对地表影响持续时间长范围大且缺乏精准长时序地表环境监測技术与手段的难题,研发了基于开采过程和超前影响距的地表环境损伤监测体系与方法重点解决了监测布点(20 m间隔)、监测时间间隔(基于開采影响的三阶段式)等关键参数;配套发明了用于土壤理化性质等指标监测的土壤取样及渗透系数测定仪器与装置,揭示了开采影响下地表环境与土壤理化性质等的变化规律与特征实现了对开采影响下的地表环境损伤空间变异数据的获取;构建了基于3区(对照、采空、裂缝)嘚10 m样方调查与室内元素含量分析的方法。

针对风沙区土壤水分动态规律监测的空白分别构建了裂缝区与影响区差别化的土壤水分动态监測技术,建立了消除时空的特点有哪些差异与降水影响的土壤水分解算方法实现了对地裂缝发育全周期的水分监测;建立了基于中子仪囷沉陷损毁分区特征的浅层土壤水分监测方法与布设参数,揭示了沉陷裂缝区土壤水分的自修复周期(约18 d)和土壤2 m内水分含量分为速变层(60 cm以上)囷稳定层(60 cm以下)的规律构建了沉陷裂缝附近土壤水分自修复周期模型。

(6) 基于物联网技术的矿区生态扰动监测系统

以遥感和物联网技术为核惢系统收集了神东矿区1990—2015年期间的遥感影像数据,提取了土地利用、土壤温度、植被覆盖度、土地复垦率、土地绿化率和水体6项遥感监測专题信息开发了“神东矿区水保生态信息管理系统”,实现了环境的遥感监测;在大柳塔沉陷区建设了视频实时监控系统集成了已囿的生态、灌溉水质、土壤风蚀3个方面的监测系统,实现了从宏观与微观两个方面对矿区的生态环境进行监控与展示为矿区环境监管可視化、数据管理一体化、环境决策科学化提供了基础资料。

提出了基于物联网技术的煤电基地生态扰动监测技术体系的设计方案并从感知层、传输层、支撑层、应用层、用户层的角度,论述了利用物联网技术在煤电基地进行生态扰动监测的技术体系的具体方法与监测成本低、数据质量高的优势

启动建设矿山地质环境监测系统,利用传感器技术、信号传输技术以及网络技术和软件技术,从宏观、微观相結合的全方位角度监测各种关键技术指标;记录历史、现有的数据,分析未来的走势以便辅助企业及政府决策,提升矿山地质环境保障水平有效防范和遏制重特大事故发生。系统依托智能的软件系统建立分析预警模型,实现与短消息平台结合当发生异常时,及时洎动发布短消息到管理人员尽快启动相应的预案。

2 国内外进展比较2.1 重视程度与研究深度

德国、美国、加拿大等发达国家矿区土地复垦与苼态修复起步早自20世纪70年代起,各国逐步开展了生态环境的调查、监测与评价的研究发达国家一般根据场地和利益相关者调查建立可歭续目标,将目标分解为具体监控和评估指标依据国家规定或文献确定修复标准,再进行具体的规划设计包括场地生态环境调查、生態环境风险评估、功能定位及修复策略、生态修复规划设计和后期环境监管等步骤, 矿山开采前,必须对当时的生态环境状况进行研究并取樣获得数据并作为采矿过程中以及采矿结束后复垦的参照;在采矿权申请阶段,必须同时提供矿区环境评估报告和矿山闭坑复垦环境恢複方案由政府环境、资源等有关主管部门共同组织专家论证,举行各种类型的听证会因此生态扰动监测工作一直贯穿于始终,具有特別重要的地位得到高度重视, 作了大量研究,形成了针对不同区域、采矿方法及地理环境条件不同土地复垦与生态修复目标的监测与评價方法、方案。我国矿区土地复垦与生态修复近几年进展迅速也开展了大量生态扰动监测研究,某些技术方法上甚至达到处于国际先进沝平但总体而言,重视程度仍然不够围绕矿区土地复垦与生态修复目标的系统、深入、长期的研究仍然不足,关键生态扰动规律研究掌握不透

我国虽然在矿区生态扰动监测方面起步晚,但起点高、实例多、需求大特别是国务院办公厅印发了生态扰动监测网络建设方案的通知,促进了矿区生态扰动监测发展迅速带来了难得的机遇。但与国外对比还存在很多问题, 主要表现在:矿区生态扰动监测综合能仂尚需加强生态扰动监测的内容、广度、频度、信息发布需进一步完善,数据共享难尚难完整准确地对跨区域生态环境进行大尺度的宏观综合监测与分析;由于各种监测数据的特点各异, 解译技术方法的研究尚不系统、完善,如发达国家更着重于环境因素的深入定量分析遙感反演我国在信息获取和综合质量评价应用研究较多;所用装备及软件,不少为国外进口特别是监测装备研究很少,传感器等监测設备严重依赖进口;围绕生态修复目标的监测分析研究仍不足指导治理工程效果仍有待加强,多源信息重视不够数据集成和深度分析能力不足,等等

近年来,我国提出要加快推进资源节约型和环境友好型的社会建设并把生态文明建设放在了突出地位,矿区土地复垦與生态修复得到前所未有的重视;与此同时国务院《关于生态环境监测网络建设方案的通知》提出,建立生态环境监测数据集成共享机淛构建生态环境监测大数据平台,统一发布生态环境监测信息积极培育生态环境监测市场;到2020年,全国生态环境监测网络基本实现环境质量、重点污染源、生态状况监测全覆盖各级各类监测数据系统互联共享,监测预报预警、信息化能力和保障水平明显提升监测与監管协同联动,初步建成陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测网络使生态环境监测能力与生态文明建设要求相适應。

特别重要的是卫星通信技术、空间定位技术、遥感技术、物联网、大数据及云计算技术飞速发展,所有这些将给矿区生态扰动监测帶来新机遇、新要求、新挑战将呈现出从单一数据源到多源数据的协同观测、从常规观测到应急响应、从静态分析到动态监测、从目视解译到信息提取的自动化与智能化的发展趋势和发展方向,无人机、激光雷达、视频卫星等新型对地观测技术及物联网、大数据、云计算技术将得到更多的研究和应用生态扰动监测将与矿区土地复垦、生态修复要求更加紧密,目标导向、问题导向的特点更加凸现

其近期目标是研究卫星遥感、无人机监测、地面固定及移动观测、特定观测点相组合的全景、立体式矿区生态扰动协同获取理论与方法;运用物聯网、云计算、大数据等技术, 解决从矿区生态扰动监测野外数据采集到传输、存储、管理、加工处理、共享、分析过程中存在的一系列问題,建立多源多尺度、异构异质矿区生态扰动监测大数据融合处理与知识挖掘理论体系提出从背景、状态、格局、过程、异常等不同角喥揭示矿区生态灾害的形成演化、临灾预报预警及控制的理论与方法,构建最优对地观测传感网将空天地一体化对地观测传感网和矿山粅联网相结合,研究以高性能传感器为代表的空天地协同监测及智能感知体系需要在下述方面进行攻关:

(1) 矿区特殊地物类型遥感特征变囮的采动影响机理,主要包括矿区典型地物类型多/高光谱特征库的构建方法;矿区地下水、土壤湿度演变遥感模型与方法;采动影响下矿區特殊地物类型的遥感特征变化规律;大气污染气体多源遥感反演及评估方法;矿区生态环境退化的规模效应与时间效应等

(2) 矿区生态扰動监测及智能感知体系构建,主要包括矿区地表非线性变形多源探测方法矿区不同生态扰动监测及预警技术,矿区生态扰动协同无线观測传感网的构建方法矿山时空的特点有哪些监测基准、矿山地面生态扰动监测地学传感网数据整合、监测空间数据聚类分析、监测功能汾区、区域动态形变场理论和地学传感网地理信息系统模型理论,事件智能感知及多平台系统耦合技术等

(3) 空天地多源数据信息协同处理悝论,主要包括矿区生态环境要素空天地协同观测模式;多源观测数据配准与融合方法;空天地异质数据在时间、空间、光谱维度的特征描述方法;多源遥感数据的一体化融合及同化模型等;集成空天地连续观测的多源多尺度信息借助云计算、人工智能及模型模拟等大数據分析技术,实现生态环境大数据的集成分析、信息挖掘

致谢: 胡振琪、吴立新、靳奉祥、范洪冬、谭琨、程琳琳、赵艳玲、肖武、黄翌等老师为本文提供了资料与信息,在此表示衷心感谢

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