说起煤炭,如果非要找出一个,与燃烧煤一样有争议的话题,那应该是“如何处理开采的社会和环境成本”。
关于人们愿意在多大程度上,获取廉价能源的争论,没有比世界最大的煤田——阿巴拉契亚煤田更具有争议性了。
该煤矿煤层厚度达到1千米,每年的产煤量可达4亿吨,再加上挖煤技术的进步,这里的露天煤矿规模巨大,但也破坏了该地区的地貌和生态。
人们可能会好奇:这个煤田是如何形成的,竟然会成为世界之最?那它到底有多大?常年不停开采,又对当地产生了哪些影响?
世界之最的成因
阿巴拉契亚煤田的历史,可以追溯到大约3亿年前,当时的绿色高地还是热带沿海沼泽。到了一亿五千万年前,巨大的山脊和低洼地,在现在的阿巴拉契亚山脉附近,折叠形成。
许多年后,沼泽在山谷中出现,开始吞噬大量的有机物质——树木和绿叶植物、动物尸体、昆虫。在那里,与分解所必需的氧气隔绝,这些物质凝结成泥炭层。
又经过几个世纪后,新的森林重新出现,在埋葬化石的地方生长,岩石再次升起,树木再次落叶。这种循环模式,一直持续到大约七千万年前。
当世界各地的陆地发生一系列特大碰撞时,美洲东北部大部分地区的地貌被改变。在巨大压力和热量的作用下扭曲,沿海平原被推高,成为阿巴拉契亚山脉。
在最严重的一次碰撞之后,它们达到了今天的喜马拉雅山的高度,但随着时间的推移,它们被侵蚀了。
可以说,这个山地景观,是由沉积地层与煤层的自然解剖形成的,也是多条河流的源头。该地区的自然生态系统以落叶林为主,是非热带世界生物多样性最丰富的地区之一。
与此同时,在地球的其他地方——欧洲、亚洲和中国,茂密的石炭纪森林又继续生长了五千万年,就像美国西部煤田的情况一样,直到另一次地貌改变,使落基山脉和安第斯山脉隆起。
造山过程中持续的地质压力和热量,将那些古老沼泽中的泥炭烘烤,并压缩成几英寸到几英尺厚的煤层。
直到那时,美洲东北部的所有煤炭,从最软的煤到最硬的无烟煤,都已形成并沉积。
受到相对较小压力的煤变成烟煤或“软”煤;经受住高温和高压的物质变成了无烟煤,即一种更坚硬且最优质的煤。
最大、最丰富的无烟煤矿藏,位于美国东北部,主要是现在的宾夕法尼亚州。
生活在早期文明的人类,可能开始使用煤炭了。因为在公元前十世纪,世界上的山脉也有巨大的矿芯。但“黑色岩石”“岩媒”的概念和记录,最早是由罗马人提出的。
在早期英国人的遗骸中,考古学家发现了烟煤灰和原始采矿工具。根据现有资料的记载,英国是最早使用煤炭取暖的国家。
而北美地区,除了亚利桑那州的居民,早在公元1000年就开始使用褐煤来烧陶器,以及美国原住民制造油漆和装饰品外,那里的民众,从未将煤炭用于其他任何用途。
在英国殖民北美期间,1745年,那里才建立第一个煤矿。而阿巴拉契亚山脉首次实际生产煤炭,是在1768年,主要是为商业和住宅提供电力支持,以及取暖。
后来,虽然人们对煤炭特性的了解增多,美国的煤炭使用量日益增多。到1840年,煤炭已成为唯一的燃料,完全取代了木炭。
不过,当时的开采,主要是通过采石来进行的,属于小规模的手工作业,相当于简化的露天开采。
然而,美国南北战争结束后,原始的采煤方法,已不足以满足需求,被迫之下,煤炭公司开采的深度越来越深。
所以说,自1800年代中期以来,煤炭开采刺激了铁路扩建,改善了与人口稠密地区的交通联系,并进一步增加了煤炭需求。煤炭对于二十世纪美国的电气化至关重要。
此后,拥有大量厚煤层的阿巴拉契亚煤炭区,一直在对露天矿和地下矿,进行大规模开采。在一些地区,主要煤层的产量早在1907年就开始下降。
尽管如此,美国40%的煤炭产量仍然来自俄亥俄州、宾夕法尼亚州、西弗吉尼亚州、弗吉尼亚州、马里兰州、肯塔基州东部和田纳西州。这些州包含阿巴拉契亚盆地的顶级产煤层。
从1800年代到现在,它一直是美国的主要产煤区。根据美国地质调查局最近的一项研究,阿巴拉契亚煤炭资源的数量仍然充足,足以满足国家的能源需求。
最大煤田有多大?
阿巴拉契亚盆地包括阿巴拉契亚煤田和马塞勒斯页岩,覆盖宾夕法尼亚州、阿拉巴马州等9个州,总面积算起来,约为18万平方公里,相当于我国安徽省面积,再加4万平方公里。
它蕴藏着大量煤层气和优质厚烟煤资源,只是,这些资源比已开采的煤炭更深、更薄。
这里的阿巴拉契亚煤田,是美国发现最早、开采时间最长的煤田,其开发强度和储量也是东部,乃至美国最大的。
它现有探明的储量为3168亿吨。按照4亿吨/年的产量进行开采,可以开采792年,从1768年算起,这里还可以开采537年。
初期,它的煤层离地表近,埋藏浅且连续性非常好。毫不夸张地说,在个别地方,人们用铁锹往下铲个一两米,可能就会挖到煤。
它的煤类齐全,92.5%为烟煤,主要是炼焦煤;无烟煤占到6.8%,还有0.7%的褐煤。用专业术语来说,该煤矿的煤,发热量为30~33 MJ/kg,要高于普通煤的热值。
1970年代以前,它的产量占美国煤炭总产量的70%还要多。后因怀俄明州保德河盆地的煤层,比东部地区的煤层厚得多,而且离地表更近。美国西部采矿作业实现了惊人的规模经济。
然后,在1990年,长期衰退的东部煤矿,得到了一个意想不到的契机,当年修订的《清洁空气法》,旨在限制二氧化硫的排放,而二氧化硫是酸雨的根源。
碰巧的是,阿巴拉契亚中部的煤矿含硫量很低。很快,这里又变得繁忙起来。
但这次的开采,是要拆除山脉而不是钻山。这就是让该山脉,出现了一侧完整,另一侧空心的情况。很多前矿工,反对类似削山的采煤方式,而该方式也让当地的地貌发生了巨大改变。
不过,到2021年,该煤田的产量,仅占全美煤炭总产量的26.86%。
对当地的影响
两个多世纪以来,阿巴拉契亚煤炭开采,对该地区的景观、森林、水和居民,产生了重大影响。美国各界对此争论不断。
该煤矿周围的森林生物茂密,是数量惊人、种类繁多的生命生存的家园。它现在的开采方式,相当于浪费16吨表土,只能开采约1吨煤,并且让该地地貌变得异常丑陋,
诚然,怀俄明州的露天煤矿并不漂亮,但它们位于偏远干旱盆地,最大限度地减少了对人类和野生动物的影响。相比之下,阿巴拉契亚的煤层需要大量挖掘,产量却较低。
因为开采的需要,无数树木被砍倒,甚至需要推土机将相应的地区夷为平地。
这些木材有时会被出售,但更常见的是被烧毁。这种做法,放大了煤炭对空气污染和全球变暖的巨大影响,既产生二氧化碳,又消除了吸收二氧化碳的树木。
在没有树木的山坡之外几公里处,人们如果向阿巴拉契亚煤田眺望,看到就是,一座座山峰,犹如屠宰场处理后的动物尸体。
它们最外层的岩石层被炸毁,残骸被倾倒在附近的洼地里,形成“山谷填土”。
重型土方设备已经刮出了薄薄的煤层,一大片露出地面的浅棕色岩石仍然存在。森林很快就被一个采矿作业所取代,然后是另一个从山上挖出来的巨大采石场。
有些区域占地数几十平方公里。一个区域正在放置炸药,在另一处,挖掘机正在刮掉煤炭顶部的土壤和岩石层。卡车正在运载岩石和砾石,倾倒在邻近的山谷中。
黑色、闪闪发光的污泥蓄水池,沿着山坡延伸。油罐车向平坦的山丘,喷洒草籽和肥料的混合物,这将在原本森林覆盖的山峰上形成一种人造草原。
其实,自20世纪90年代中期以来,煤炭公司已将西弗吉尼亚州、肯塔基州、弗吉尼亚州和田纳西州的阿巴拉契亚山脉山顶夷为平地。
数亿年前形成的山峰在几个月内就消失了。在上一个冰河时代幸存下来的森林被砍伐并烧毁。
美国环境保护局估计,到2022年,三十年的山顶拆除活动,将毁坏或退化这四个州约17%的森林,面积比特拉华州还要大。它们将掩埋超过1000多公里的溪流。
生活在附近的居民,日常生活也受到巨大困扰。
这是规模惊人的破坏。这种破坏,无论是与飓风等自然灾害,还是与俄乌、巴以等冲突相比,单就其破坏行为而言,山顶煤炭的清除,破坏力是最大的、最长久的。
如果人们有机会,进入废弃的煤矿遗址,那里更甚于战区。
尽管许多人都在想呼吁,停止开采,但煤炭产业为美国乃至全球,提供了能源,促进了当地经济的发展。
要解决这种矛盾,就需要与当地的未来发展愿景相契合。煤炭开采和旅游业,到底哪个要成为优先项?这是对当地领导执政智慧的考验。
结语
煤炭产业为美国作出了很好的贡献。它助力了1960年代电力需求的急剧增长。但没有什么是永恒不变的。随后,脱碳社会建设的压力增大,导致美国煤炭产业放慢了发展步伐。
而阿巴拉契亚煤田能够持续开采,除了其丰富的储量,也与美国露天矿开采技术走向智能化,以及该国政府对煤矿生态环境保护息息相关。
但这些措施,不能掩盖山顶矿山和山谷填土,直接导致河流生态系统恶化、森林大面积丧失,进而导致物种迁移或丧失的事实。
更为重要的是,现有的资料和事实也证明,在露天矿山复垦完成后,山谷填土下损失的源头河流资源,可能无法进行重建。