煤矸石山覆土体系重金属污染特征及生态风险评价

长期堆积的煤矸石会在雨水淋滤、地下水浸泡下释放重金属元素,随着水流向周边土壤扩散的同时,也会在土壤毛细作用及植物根系活动作用下向上层覆土迁移,对土壤质量产生影响。以宁夏宁东某矿矸石山为研究对象,分析矸石山不同深度覆土及周边0~200 m土壤环境中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As、Mn、Ni元素的空间分布特征,探究土壤环境质量现状,并综合评估土壤生态风险。研究表明:Cr是研究区的主要污染因子,矸石山覆土有86.36%的采样点位Cr含量超过原土,矸石山周边表层、深层土壤分别有100%、50%的采样点位Cr含量超过对照点土壤背景值;煤矸石中有毒重金属元素向覆土有一定的迁移性,且与煤矸石层接触的土壤中重金属元素富集明显;煤矸石粉尘扩散是周边土壤中重金属元素富集的主要途径,其显著影响范围在矸石山10 m内;矸石山周边土壤潜在生态危害指数(RI)为40.80~63.31,污染程度均为轻微,矸石山覆土潜在生态危害指数(RI)为44.83~70.54,仅有1个点位污染程度达到中等。     

矿山土复垦利用试验

利用分层随机取样法取得开滦矿区范矿南矸石回填复土区不同复土方式、不同复土年份、不同土地利用形式及不同深度的矿山土样品,对矿山土的养分状况、酸性污染与重金属污染规律进行了研究．结果表明,矸石回填复土区完全可以种植白菜、白薯、大豆、葡萄、紫穗槐等植物;此类矿山土的酸性污染可以通过条带式复土、全面复土方式得到有效地控制,而穴植法效果不佳,养分状况可通过种植紫穗槐或牧草得到改善;重金属元素含量没有超标,但试验点的矿山土培肥及表土受空气与粉尘污染造成表土的重金属元素含量高于30cm处土壤．     

重金属Pb在煤矸石-土壤-菠菜体系中的迁移规律

采用盆栽法,以菠菜作为受试作物,通过对其不同生长时期矸石-土壤各层中重金属含量的测定,研究煤矸石中Pb在2系统中的迁移规律,并利用SPSS软件进行土壤深度对土壤中Pb含量的显著性分析.结果表明,Pb在2个系统中的迁移分布有差异,这种差异主要表现在时间和空间上；经显著性分析后土壤深度对土壤中Pb含量有极显著性影响(P＜0.01),且在菠菜生长的幼苗期和开花期,土壤各层中的Pb含量随土壤深度的变化呈显著性直线相关关系.对菠菜植株中Pb含量进行污染评价后发现,充填覆土后矸石中的Pb易在植株中积累.     

山西煤矸石山风化层中重金属元素及盐分对复垦种植的影响

本文分析了山西煤矸石的重金属元素含量，盐分随水逸出移动特性及复垦牧草的品质，认为：（１）在半干旱气候区，矸石中的重金属元素尚不致造成复垦植被及周围环境的污染；（２）自燃矸石因强酸强盐渍化不能直接复垦种植；（３）未燃过矸石的盐分不会对复垦种植造成限制。     

九段沙上沙海三棱草湿地植物与土壤间营养元素含量的灰色关联分析

利用灰色关联分析方法对九段沙上沙海三棱草中营养元素含量与不同深度土壤相应元素含量的关联度进行分析,旨在了解海三棱草生长过程对不同深度土壤营养元素的吸收程度.结果显示,海三棱草生长过程中与深层土壤中N,P,K元素含量关联最密切,关联度顺序是40～60 cm＞15～40 cm＞0～15 cm.与土壤营养元素含量的关联度顺序为N＞K＞P,生长过程吸收的N元素最多,其次是K元素,吸收的P元素最少.不同生长阶段对营养元素的需求程度不同,生长初期与N元素含量关联最密切,旺盛生长期与N,P,K元素含量关联均密切,生长末期与N元素含量的关联程度减小,与P,K元素含量的关联程度增加.      

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。     

九段沙上沙海三棱藨草湿地植物与土壤间营养元素含量的灰色关联分析

利用灰色关联分析方法对九段沙上沙海三棱藨草中营养元素含量与不同深度土壤相应元素含量的关联度进行分析,旨在了解海三棱藨草生长过程对不同深度土壤营养元素的吸收程度.结果显示,海三棱藨草生长过程中与深层土壤中N,P,K元素含量关联最密切,关联度顺序是40～60 cm＞15～40 cm＞0～15 cm.与土壤营养元素含量的关联序为N＞K＞P,生长过程吸收的N元素最多,其次是K元素,吸收的P元素最少.不同生长阶段对营养元素的需求程度不同,生长初期与N元素含量关联最密切,旺盛生长期与N,P,K元素含量关联均密切,生长末期与N元素含量的关联程度减小,与P,K元素含量的关联程度增加.     

不同覆土厚度的煤矸石充填复垦区土壤生产力评价

以淮南矿区新庄孜煤矿采煤塌陷区土地复垦区为研究对象,调查了不同覆土厚度的煤矸石充填复垦区土壤生产力状况,发现在以煤矸石充填为基底,上覆不同表土厚度的区域土壤生产能力差异较大,其中覆土较厚的地块小麦产量达到5 770 kg/hm2,覆土较薄的地块只有4 736 kg/hm2。运用了复垦土壤生产力指数的修正模型（MPI）对不同覆土厚度的复垦地块生产力进行评价。结果表明,覆土75 cm和90 cm的地块的水解性氮和速效钾的适应性接近于对照地块,速效磷和有机质的适应性稍微偏低,生产力水平接近于对照地块;覆土40 cm和60 cm的地块土壤的养分普遍偏低,限制了农作物的生长;通过对评价结果的误差分析显示,本次评价的最小误差为1.65%,最大误差为4.33%,运用MPI模型对煤矸石复垦土壤生产力的评价具有较高的精确度。     

煤矸石堆积区周边土壤重金属污染特征与植物毒性

煤矸石在自然堆积过程中会通过风化和雨淋条件释放重金属等污染物质,从而对周边土壤环境造成严重的生态危害.研究了矸石山周边土壤中重金属含量,探讨了土壤样本暴露诱导的植物毒性效应,以期全面评估矸石堆积区周边土壤的生态风险.结果表明,煤矸石堆积区周边土壤中Cd、 Pb和Zn的含量平均值均超过山西省土壤元素背景值,并且随着距矸石山的距离越远,土壤重金属含量呈现先上升后下降的趋势;富集因子结果同样显示周边土壤中Cd、 Pb和Zn元素污染较严重.暴露于距矸石山不同距离的土壤后,大麦幼苗生长受抑,部分土壤诱导叶绿素含量降低和丙二醛(MDA)含量升高,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和谷胱甘肽(GSH)活性上升,过氧化氢酶(CAT)活性显著下降,并且造成根尖细胞中有丝分裂指数(MI)降低和微核率(MN)显著上升.皮尔森相关系数表明,矸石堆积区周边土壤中Cr、 As和Zn元素分别与大麦芽重、根重和微核率之间呈显著的正相关,Cu和Pb元素分别与叶绿素和微核率之间呈显著的负相关.     

平顶山市煤矿矿区土地复垦煤灰充填后土壤的污染性分析

从粉煤灰的污染潜势分析入手,通过复垦土壤的测试分析、淋溶试验和种植试验,揭示了粉煤灰充填复垦土壤的污染性.研究表明,粉煤灰中重金属的水溶性差,同时因pH值高,抑制了作物对高含量污染重金属的吸收;淋溶试验也表明重金属元素的淋溶性弱;温室盆栽与大田作物籽实样品分析表明,样品中重金属含量符合国家有关标准,说明尽管复垦土壤存在重金属污染,仍然可以种植某些作物.     

龙岩市某铁锰矿区土壤重金属地球化学空间分布特征与来源分析

采集了龙岩市某铁锰矿区基岩-不同层位土壤配套样品,测试了其中重金属Pb、Cd和As含量,采用普通克里金插值法,研究了土壤中3种重金属元素的地球化学空间分布特征,分析了Pb、Cd和As的来源.结果表明,研究区地处汇水盆地中,高含量Pb和As主要分布于工作区西部靠近露天采场的区域,中部两支河流交汇处及东部废石堆附近,而Cd大面积集中于西部露天采场周边及选矿厂附近.从水平剖面看,3种重金属在土壤各层位高值区域的含量变化整体表现为随着与矿区水平距离的增加而逐渐降低的趋势.从垂向剖面看,重金属在不同层位土壤间的相关度高.Pb、Cd和As在西部距离露天采场较近的区域,含量随深度增加呈先升高再降低的趋势.在其他高值区域,3种重金属含量随深度增加而降低.不同层位土壤Pb和As含量与花岗岩、闪长岩中的含量均呈显著正相关关系,Pb和As继承了矿床及其周边母岩的特性.研究区重金属As虽受到矿山开采等人为影响,但影响程度不高.部分点位母质（岩）自身具有较高含量的重金属,同时,土壤中重金属Pb和Cd的含量显著高于岩石含量,甚至远远超过土壤风险筛选值,受工矿业、交通运输和农业生产等人类活动影响较大,存在点源污染,需关注其对农产品质量安全、农作物生长及土壤生态环境可能产生的风险.     

准东煤田露天矿区土壤重金属污染现状评价及来源分析

为研究准东煤田露天矿区土壤重金属污染现状,分析了研究区Zn、Cu、Cr、Pb、Hg和As这6种土壤重金属含量水平,采用内梅罗指数法、地质累积指数法、潜在生态危害指数法对准东矿区土壤重金属进行评价,并利用分层比较、降尘法以及距离分析,结合统计分析法对金属污染来源进行分析.结果表明,与环境质量Ⅰ级标准相比,As超标最严重,Cr次之,Hg、Cu超标率较小,Zn、Pb未检出超限;以环境质量Ⅰ级标准为评价依据,研究区土壤重金属总体处于轻度污染水平,单项污染指数依次为As(2.07)Cr(0.95)Cu(0.55)Zn(0.48)Hg(0.45)Pb(0.38),除As为重度污染外,其他均为清洁水平;Hg的地质累积指数为1.14,为中度污染;研究区生态风险等级为中,主要贡献因子是Hg,生态危害系数为251.40;重金属来源分析表明:Pb在剖面中的变异性主要来自于煤炭燃烧或其他人为活动,Hg和As元素可能共同来源于煤炭燃烧的释放,距离矿区的远近不是影响重金属差异的主要因素,还可能与地形、坡向、风向等其他因素有关.     

柴河铅锌矿尾矿库复垦治理中不同覆土与植被措施的效益估算

以铁岭柴河铅锌矿尾矿库复垦治理为例,根据尾矿库“生态封闭”原理,选取表层覆土50cm种植紫穗槐（措施1）、设置土工布隔离后覆土30cm种植紫穗槐（措施2）和厚覆土150cm种植刺槐与紫穗槐（措施3）等3种不同覆土及植被措施,运用影子工程法、替代成本法、恢复费用法和生态价值法等方法,构建尾矿库覆土与植被措施的效益估算模型,估算各措施的深层淋滤污染扩散防治效益、地表径流侵蚀扩散防治效益和风蚀扩散防治效益.效益估算结果表明：措施1、措施2和措施3的深层淋滤污染扩散防治效益分别为2975.24,3449.56,3604.75万元/a;3种措施可在不同程度上减少表层覆土流失、下游河道淤积及水体重金属污染,产生的地表径流侵蚀扩散防治效益分别为1222.66,2585.71,2586.75万元/a;3种覆土及植被措施均可有效抑制重金属风蚀污染扩散,产生的风蚀扩散防治效益分别为1235.45,1235.45,1237.86万元/a. 3种覆土及植被措施在重金属污染防治方面的综合效益分别为5433.35,7270.72,7429.36万元/a. 深层淋滤污染扩散防治效益在综合效益中所占比重最大,尾矿库覆土及植被措施的选择应以控制雨水入渗淋滤为主,结合降雨、蒸发等气象因素和覆盖土壤特性等,考虑治理成本,合理确定覆土厚度以及设置隔离层的必要性.     

煤矿周围土壤中铜、锌污染状况及特征分析

以陕西省神木县西沟乡六道沟流域作为研究区域,对六道沟煤矿周围的土壤中的铜、锌的含量进行了研究,着重分析了煤矿开采是否对周围土壤造成重金属污染以及重金属在煤矿周围土壤中的分布特征。结果表明该区域仅有部分土壤遭受铜、锌的轻度污染,即煤矿开采会对周围土壤造成不同程度的污染,且铜、锌含量随着距煤矿距离的增大而递减,并随采样深度增加而递减。     

淮北某采煤塌陷复垦区土质分析与复垦适宜性评价

通过对采煤塌陷区不同用途土壤的有机质、pH、钙、镁、氮、磷、钾、速效钾含量进行的分析研究,探讨了塌陷区复垦地的肥力状况,为塌陷区复垦土地农业利用提供了技术参考和理论依据。结果表明:经过一定复垦作用后,土壤肥力有所上升,但仍然达不到土壤质量标准,采煤塌陷复垦区的有机质含量严重缺少,氮极缺,磷、速效钾、钾含量丰富,土壤中的钙镁含量经过复垦后都有一定程度的改善,采煤塌陷区土壤受污染比较严重,在复垦过程中应注意增施有机肥和氮肥。我们也不要盲目的复垦,在复垦过程中要考虑到经济效益、社会效益、环境效益三者的结合。     

东部平原矿区三种复垦方式复田土壤理化性状对比分析

在我国东部平原矿区,煤矸石充填复垦、粉煤灰充填复垦和泥浆泵复垦等三种土地复垦方式得到了广泛的应用。通过对比、分析了三种复垦方式对土壤的理化性状及耕作效果的影响,结果表明：①不同复垦方式对土壤理化性状及耕作效果产生明显的差异;②泥浆泵复垦地力恢复周期长,而煤矸石复垦、粉煤灰复垦地力恢复周期相对较短;③泥浆泵复垦土壤耕性较差,但无污染风险;煤矸石、粉煤灰复垦土壤耕性较好,但存在一定污染风险。结论：在现有的经济技术条件下,煤矸石、粉煤灰充填复垦方式更适合在我国东部平原矿区应用;但需对复垦方式进行一定改良。     

君安矿区复垦土壤的环境质量分析与评价

以君安矿区复垦土壤为调查研究对象,分析了该矿区不同复垦基质的主要重金属污染元素Pb、Cu、Cd和Cr的含量,并采用三步评价法对该矿不同区域复垦土壤的环境质量进行了分析与评价。结果表明:君安矿西区、东区复垦土壤环境质量合格,北区、南区和中区复垦土壤均不符合我国土壤环境质量标准;通过将矿区与全国土壤背景值进行比较可知,矿区复垦土壤未受到重金属Cu的污染,受Cd、Cr的污染较轻,受Pb的污染较严重。该研究可为进一步确定矿区土壤复垦方向提供依据。     

徐州市铜山区采煤塌陷地复垦潜力综合评价

通过对采煤塌陷地复垦的潜力调查、分析和评价研究,可以进一步了解塌陷地复垦的潜力空间分布情况、等级状况,提出切实可行的采煤塌陷地复垦建议和对策。本文结合徐州市铜山区实际情况,选取影响采煤塌陷地复垦潜力的地形及水文条件、土壤条件和社会经济条件作为潜力评价因子,采用模糊综合评价法进行铜山区采煤塌陷地复垦潜力评价,依据评价结果把该塌陷区分为四个潜力区,针对不同潜力区塌陷地提出相应的复垦模式。