金属矿复垦中的污染防治与生态复垦设计探讨——以广东云安县高枨铅锌矿为例

矿区土地生态复垦与重建是保护环境、减少矿产开采对周围生态环境破坏与污染的重要途径。金属矿废弃地的重金属污染和植物生长条件的严重劣化导致了矿区废弃地植被恢复和生态重建的效率低下、速度十分缓慢。因此,有效治理重金属污染并选择适宜的恢复植被品种是进行金属矿山废弃地植被重建和生态恢复的关键。文章以广东高枨铅锌矿复垦方案为例,在分析预测矿区土地破坏与污染状况的基础上,结合项目区地形地貌等特点,提出了尾矿库和废石场污染的三阶段防治措施:(1)化学钝化措施;(2)工程阻隔措施;(3)植被生长层建立或生态恢复的生物措施。根据当地气候条件及土壤特点,对适宜的植物品种进行了严格的筛选和组配,提出了尾矿库和废石场生态复垦规划设计方案以重建人工生态系统。     

矿山废弃土地复垦技术研究进展

矿业废弃地破坏和侵占了：匙量的土地资源，其生态恢复成为当前世界尤其是中国急需解决的问题之一。本文简要介绍了国内外废弃地的研究现状以及我国矿区废弃地复垦的紧迫性，同时总结了矿区废弃地的复垦技术以及复垦后的效果影响。     

阳新县复垦工矿废弃地土壤重金属污染及潜在生态风险评价

为探究湖北省阳新县复垦工矿废弃地土壤重金属污染状况及其潜在生态风险,对研究区采集的69个复垦工矿废弃地表层土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量进行了测定,在此基础上分别采用内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对复垦土壤中重金属污染程度和潜在生态风险进行了评价。结果表明:研究区复垦土壤中重金属元素Cd、Cu、Hg、Pb和Zn的含量均值高于湖北省土壤元素背景值,存在一定程度的富集,部分复垦土壤中重金属元素As、Cd、Cu和Ni的含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的土壤污染风险筛选值,超标率分别为8.7%、4.3%、10.1%和1.4%;复垦土壤中无清洁级别,预警、轻度污染、中度污染和重度污染土壤分别占1.48%、69.57%、18.84%和10.14%,各类型复垦土壤中重金属污染程度依次为金属矿采选废弃地其他工矿废弃地砂石场废弃地煤矿采选废弃地,复垦土壤中各重金属单因子污染指数依次为CdCuHgPbZnNiAsCr;复垦土壤中重金属元素As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的单项潜在生态风险均处于低生态风险级别,而Cd和Hg最高分别达到较高和极高生态风险级别,复垦土壤重金属综合生态风险中,低生态风险、中等生态风险和高生态风险级别的土壤分别占66.67%、30.43%和2.90%,无极高生态风险级别的土壤。总体而言,研究区复垦土壤中重金属元素Cd和Cu的污染较突出,但考虑到毒性响应,复垦土壤中重金属Hg和Cd的污染更应引起警惕。     

露天煤矿排土场的复垦研究

露天煤矿的开采对矿区生态环境造成了严重破坏,特别是大量剥离物形成的排土场,占用了大量的土地资源。生态恢复作为一项有效的采矿废弃地治理措施,随着采矿业的发展成为这一领域研究的重点。露天煤矿排土场的复垦对于改善矿区生态环境意义重大。本文介绍了露天矿排土场对环境的影响和排土场复垦治理技术,研究了某露天煤矿排土场的复垦现状、复垦方式与效果,提出了矿区排土场生态恢复的建议。     

无锡太湖保护区工矿废弃地土地生态修复效应研究

以无锡市滨湖区工矿废弃地复垦用地为例,研究土地废弃地复垦下土壤质量情况.通过对土壤总氮(TN)、总磷(TP)、重金属等指标的监测分析.得出如下结论:(1)监测样点土壤pH处于中性或偏碱性,土壤保肥能力明显不足,工矿复垦用地土壤pH与土壤阳离子交换量(CEC)呈较为显著的线性负相关.(2)工矿废弃地复垦用地土壤TN、TP在较低水平,与土地用地类型有关.复垦为园林用地的样点土壤TN、TP含量高于复垦为耕地的样点.土壤TN含量与土壤质地有关,与土壤CEC呈一定程度的平行关系.(3)局部重金属含量超出土壤环境质量标准(GBl5618-1995)一级保护区的标准,Ni污染最高,其次为Zn.复垦为园林用地对土壤质量有较大的改善.表明开展研究区域的土地生态修复相当必要,工矿废弃地宜先复垦为园林用地,再结合实际改造为目标用地.在无锡太湖保护区,应该以蓝藻的充分利用和现有的植物修复方法为手段,进行土地生态修复的进一步研究.     

废弃地复垦与赛场投建探讨

针对我国工矿废弃地复垦存在的问题,本文首先分析了现有复垦方式存在的问题,提出在工矿废弃地因地制宜的投建赛场进行复垦,并从复垦后的功能结构、投资收益估算等方面对赛场投建复垦方式与国内外现有复垦方式进行了对比,赛场投建的复垦方式在耕地保护、投资获益与生态改善三方面可以更好的平衡。     

西南某工矿污染区生态修复工程案例研究

工矿废弃地作为一种退化的生态系统,其环境介质受到污染且生态功能丧失。通过对西南某工矿污染区调查,根据其污染特征,采用区域分异的原则针对性地对矿渣堆积地和污染农田进行修复,调控生态因子如土壤养分、水分及微生物总数等,同时联合运用化学钝化及植物修复技术及农艺措施进行生态修复。结果显示:各工程措施实施之后,污染农田土壤中重金属稳定效果明显,场地中种植的农作物玉米、高粱所含重金属均达到食品安全标准。整个工程运用生态修复原理及原则,成功将一个退化的生态系统改造成农业生态系统,恢复了废弃地的生态功能。该设计及修复经验对于工矿废弃生态修复工程建设具有一定的参考意义。     

镇雄、威信硫磺矿区生态破坏及其恢复工程措施

土法炼硫在镇雄、威信已有40多年历史。大量硫化物排放及矿渣污染造成严重的生态破坏。通过实施土地整治、炉渣堆场复垦、废弃地恢复、林业、水利水保等一系列工程将使矿区生态环境得到全面恢复和治理。     

农地利用对露天煤矿废弃地土壤质量的影响

露天采矿对土壤质量造成了剧烈扰动,采矿废弃地的土地利用方式是影响复垦地生态恢复的重要原因。文章选择平朔露天煤矿区的设施农用地、耕地、人工草地、裸荒地和原始农田等5种典型土地利用方式为研究对象,通过野外调查,对比分析了土壤物理性质、团聚体稳定性、养分状况和酶活。结果显示受采矿扰动后的废弃裸荒地土壤质量严重下降,农地复垦有利于恢复和保护矿区废弃地土壤,但不同农地利用方式对土壤质量恢复存在显著差异。设施农用地有利于土壤的理化性质、团聚体稳定性、养分状况和土壤生物活性的全面恢复,耕地和人工草地的复垦对容重、团聚体稳定性和土壤酶活具有一定改善作用,但难以在2年内达到原地貌相当水平,养分状况较废弃裸荒地几乎没有改善。研究结果说明,设施农用地可以较快地恢复矿山废弃地土壤质量,耕地和人工草地如果缺乏科学合理的肥力管理措施很难在短期内取得成效。     

露天矿土地复垦综合预控研究

针对露天矿开采与土地复垦过程中遇到的综合技术问题,采用综合分析与模拟的方法,把露天矿开采工艺与土壤重构原理相结合,实现露天矿剥、采、排一体化工艺,优化排土顺序和位置,采集数据并建立采场和排土场DEM模型,同时对排土场覆盖的熟土进行定量计算,确定该区域的覆土量和平均覆土厚度,并对排土场生态重建进行三维景观模拟,实行排土场数字化管理,该技术使露天矿实现向精细、集中、数字化管理模式转变。     

碱渣堆场废弃地的生态恢复与景观重建途径探索

利用天津市塘沽区三号路碱渣堆场废弃地改造和生态恢复为紫云公园的生态恢复工程实践,对科学治理碱渣堆场废弃地的生态恢复进行了研究. 采用生态恢复工程的方法,针对碱渣复杂的化学成分和特殊的物理性质,通过制造碱渣工程土填垫低洼地,在堆造山体过程中采取工程措施确保山体的稳定,采取覆盖一定厚度外源种植土的方式以适合植物生长,最后种植以乡土先锋植物为主的人工植被,对天津塘沽碱渣堆场废弃地进行了生态恢复. 实现了治理碱渣堆场的目标,并解决了易软化碱渣土堆造山体的工程难题.      

基于GIS的陕西省水土保持自然生态修复区研究

水土保持自然生态修复作为生态建设的一项主要任务,需要进行水土保持生态修复适宜区研究。论文以陕西省为例,应用ArcGIS 9.2空间数据分析工具,综合分析土地利用类型、年降雨量、土壤侵蚀、人口密度等指标,划分出陕西省水土保持自然生态修复适宜区域,并分析了陕西省水土保持综合治理实施情况。结果表明,陕西省水土保持自然生态修复区面积为23 911 km²,秦岭大巴山区适宜自然生态修复的面积最大,研究为水土保持综合治理下一步实施提供借鉴意义。     

不同生态修复模式下土壤水文性质及其对溶质运移的影响

煤矿区生态修复过程中不可避免地改变了土壤水和溶质运移过程.土壤水是溶质运移的主要载体,溶质运移受土壤水文性质与植被状况影响.以我国北方典型半干旱区山西古交矿区草本、灌草和乔灌草3种不同生态修复区和撂荒地的土壤为研究对象,揭示不同生态修复模式下土壤水文性质变化规律及其对溶质运移的影响.结果表明,土壤持水性从大到小依次为乔灌草地灌草地草地撂荒地,草本、灌草和乔灌草3种植被修复区的土壤持水量相对于撂荒地分别增加了33.79%、59.19%和62.71%,植被修复有助于增加土壤层蓄水能力.土壤饱和导水率由大到小依次为草地(1.736 mm·min~(-1))灌草地(1.678 mm·min~(-1))乔灌草地(1.564 mm·min~(-1))撂荒地(1.012 mm·min~(-1)),非饱和导水率随吸力增大而呈指数下降,植被修复过程中降低容重的同时提高了土壤持水性,改善土壤持水性能.不同生态修复区土壤中溶质穿透时间呈草地灌草地乔灌草地撂荒地的趋势.CDE、SC和TRM模型均可对矿区不同生态修复模式土壤的溶质运移过程进行较好的表达,其中CDE模型拟合效果最好.结果表明研究区溶质运移方式以对流为主,而且土壤容重和砂粒含量是影响溶质运移的主要因素.     

矿山生态修复及市政污泥稳定化产物应用潜力

对矿山土地的破坏、污染与危害进行了调研和回顾,详细介绍了矿山土地的物理修复、化学修复和植物修复技术,以及含硫矿山所特需的酸性矿山废水（AMD）原位阻断技术,分析其优缺点及使用条件.研究得出矿山土地生态修复技术的选择依据,通过一系列技术阻断污染,修复与改良表层土壤后建立植被,最终实现生态修复.指出提供足够的、符合需求的植物生长基质是矿山土地生态系统修复的关键要素.进一步提出符合标准要求的市政污泥稳定化产物具有替换客土、预防AMD产生、阻断矿山重金属污染、为矿山土地补充维持植物生长所必需的养分、强化矿山土地保水保肥的作用.同时,对于我国目前待修复的矿山面积,市政污泥稳定化产物施用在时间维度上具有长期的可持续性.因此,市政污泥稳定化产物在矿山土地生态修复的应用上具有潜力和优势.     

汶川地震重灾区泥石流灾损土地利用及生态修复模式——以北川县都坝河小流域为例

汶川地震诱发了大量泥石流灾害,灾损土地利用和生态修复是灾区产业重建面临的重要课题。以北川县都坝河小流域为研究对象,通过调查灾损土地禀赋、灾害特征、土地需求,采取多因素耦合和关键因子限制分析法,探讨灾害胁迫条件下的经济活动与生态修复之间的互馈作用,结果表明：（1）流域新增土地供给源主要为泥石流灾损土地,土地资源化利用受灾害、聚落和产业结构控制;（2）灾损土地根据成因划分为沟口堆积型、沟道冲淤型以及岸坡侵蚀型,三者的肥力、安全性及交通条件等特征具有显著差异;（3）基于“因灾分区、耕地优先、产业共建、美居造景”的原则,建立了灾损土地的利用方式和生态修复模式,并选取杨家沟进行验证,沟域灾损土地利用方式为生态林地、产业林地及优质耕地,分别占比28.5%、56.3%、15.2%,生态修复措施主要为提高土地安全度、提升植被覆盖率和增强水保功能。该研究建立的震区土地利用和生态修复模式可有力协调人地矛盾、发展绿色经济和提升人居环境。     

陕北黄土高原土壤性质及其生态化学计量的纬度变化特征

为了研究不同纬度下土壤的生态化学计量特征,为黄土高原退化生态系统的植被恢复与重建提供理论依据,通过采集黄土高原陕北地区不同纬度下5 个典型植被区的34 个典型土样,测定并分析土壤养分及生态化学计量指标随纬度和植被的变化特征。结果表明,从南到北土壤碱性逐渐增强;土壤容重逐渐增大;土壤速效钾、硝态氮、铵态氮等速效养分逐渐降低,纬度变异性较大;土壤速效磷纬度变异性小。土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷表现出一致的变化规律,随着纬度的增加逐渐降低,变异性较大,表层土壤大于下层土壤。土壤速效养分也表现出表层土壤大于下层土壤,而土壤容重及土壤pH值表现出下层土壤大于表层土壤。0~5 cm土层土壤的碳氮比(C:N)、碳磷比(C:P)、氮磷比(N:P)分别为8.79~22.00、9.91~35.92、1.06~3.25,5~20 cm土层土壤的分别为8.02~21.03、7.36~24.01、0.82~2.22。土壤的C:N受气候变化影响较小,在黄土高原陕北地区随纬度的升高无明显的变化;而土壤C:P、N:P变异性较大,随着纬度的升高显著下降。随着植被的恢复土壤碳氮磷等养分逐渐累积,森林植被明显高于荒漠植被及沙区植被。土壤有机碳与全氮、全磷之间存在极显著的正相关,C:N 与N:P 存在极显著的正相关,与C:P 存在显著的负相关,C:P 与N:P 存在极显著的正相关。黄土高原土壤C:N较为稳定,不随纬度变化;随着植被的恢复,相对于高纬度地区,低纬度地区更容易缺磷;高纬度地区的植被更容易受到N含量的限制,因此对于该区域应该更加注重N肥的施用。     

生态恢复红壤区土壤微生物活性的对比研究

基于生态恢复红壤区林地和耕作农地的现场实验,以土壤微生物体系为研究对象,通过分析测试土壤微生物数量、土壤呼吸强度、土壤酶活性等参数,综合探讨生态恢复红壤区土壤微生物活性的变化特征。结果表明,生态恢复时间分别为34、26、15、10年的4个林地的土壤有机碳、全氮、全磷等不同养分含量和C/N比值明显高于2个农地,且生态恢复时间越长,土壤养分含量越高,C/N值越大;综合土壤微生物(细菌、放线菌和真菌)数量、土壤呼吸强度、土壤酶(蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶)等多个衡量土壤微生物活性的重要指标,生态恢复林地的土壤微生物活性均明显高于农地,且生态恢复时间越长,土壤微生物活性越强。不同生态恢复时间的林地之间土壤微生物活性的差异并不显著,表明在南方红壤区较为适宜的水热条件,较短时间即可重建并恢复土壤生态系统动态平衡。     

植被恢复对刺萼龙葵根际土壤细菌群落结构与功能的影响

入侵植物可以改变入侵地土壤微生物群落,从而有助于其入侵,在前期研究中发现,植被恢复措施可有效控制刺萼龙葵（Solanum rostratum）的入侵,但植被恢复前后刺萼龙葵根际土壤细菌群落结构与功能尚未清楚.选取了前期研究中的2个植被组合：沙打旺（Astragalus adsurgens）+披碱草（Elymus dahuricus）+无芒雀麦（Bromus inermis）（T1）;沙打旺+苇状羊茅（Festuca arundinacea）+冰草（Agropyron cristatum）+羊草（Leymus chinensis）（T2）,并选取刺萼龙葵（SR）及本地植被（NR）作为对照,采用16S rDNA MiSeq高通量测序技术研究刺萼龙葵入侵及植被恢复后刺萼龙葵根际细菌群落组成,同时采用PICRUSt功能预测分析其功能.结果表明,刺萼龙葵入侵（SR）后Simpson指数和Chao1指数均高于本地植被（NP）,但未达到显著水平,而植被恢复（T1和T2）后,Shannon指数和Chao1指数显著降低（P<0.05）.刺萼龙葵（SR）显著降低了变形菌门（Proteobacteria）中的微枝形杆菌属（Microvirga）、斯科曼氏菌属（Skermanella）、鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）及酸杆菌门（Acidobacteria）的Bryobacter属相对丰度（P<0.05）,而植被恢复后,这些菌属丰度也随之上升.RDA分析结果显示,土壤有机质、总氮、总磷、总钾和速效钾是影响细菌群落组成的重要因素.PICRUSt功能预测分析表明,刺萼龙葵入侵显著提高了氨基酸合成（biosynthesis of amino acids）、嘌呤代谢（purine metabolism）、嘧啶代谢（pyrimidine metabolism）、核糖体（ribosome）和氨酰-tRNA合成（aminoacyl-tRNA biosynthesis）等方面的功能,而植被恢复以后其相对丰度显著降低.本文探讨了刺萼龙葵入侵及植被恢复后根际细菌群落和功能,为刺萼龙葵的入侵机制及生态恢复提供理论依据.     

精明收缩理念下的资源型城市生态安全格局修复实施路径设计——以冷水江锡矿山为例

资源型城市通常面临环境恶化、景观破碎、生态流动性受阻等问题,生态系统亟需修复;同时,其作为收缩城市的重要类型之一,人口外流、经济衰退导致大量用地废弃与房屋空置,低效的用地亟需调整。以冷水江市锡矿山为例,本文将传统生态安全格局修复范式引入到收缩城市空间治理工作中,以电流密度计算结果得到的关键生态流路径和障碍点作为分期修复的依据,结合实际土地利用情况制定分区分期收缩计划,对关键障碍点进行再利用设计策略思考并检验修复效果。将生态安全格局分析和资源型城市空间收缩治理相结合,整合“生态分析—政策研究—规划设计”探索符合资源枯竭城市分步式生态修复路径,及其土地利用和空间形态分期、有序地实现精明收缩和地理设计方法。     

植穴控制体对盐渍土生态重建的可持续性评价

基于盐渍土生态重建过程影响因子的复杂性,采用综合指标评价方法,选取4类母指标和相应的13项子指标对植穴控制体生态重建技术进行可持续评价。4类母指标分别为土壤养分与结构改良程度、生产力持续水平、组分间关系协调性和生态、社会效益,对应的13项子指标分别为:土壤水分、土壤含盐量、土壤养分含量、土壤容重和水质;土地利用效果、土地生产力水平与稳定度、绿地结构与环境功能;生态重建年限、生物群落变化和生态景观效果;小气候效益和游憩的功能效益。经权重分析认为,植穴控制体生态重建技术评价分值为0.772,评价等级为Ⅳ级,表明植穴控制体模式的盐渍土生态重建技术具有较好的稳定性和可持续的功能效应。