铜陵铜矿尾矿理化性质的变化对植被重建的影响

通过野外调查和室内分析,对铜陵不同弃置堆放时间的铜矿尾矿的理化性质及植被定居状况进行了研究。结果表明,随着堆放时间的推移,表层尾矿的稳定性增加,基质结构改善,持水肥能力提高,有机质,全氮、有效磷、速效钾、有效铜及水溶性盐类含量上升,ｐＨ值降低,有的甚至出现酸化现象。铜矿尾矿的植被定居状况与其堆放时间及理化性质的变化有着密切关系。     

铜陵市铜尾矿土壤动物群落生态研究

对安徽省铜陵市铜尾矿地6种生境中土壤动物群落进行野外调查和室内分析，研究不同弃置堆放时间的铜尾矿地土壤的动物群落结构及其与尾矿基质理化性质、植被状况等生境条件之间的关系。结果表明，尾矿堆放时间、区位地貌和植被状况的不同，尾矿基质的理化性质发生变化，导致土壤动物的种类组成和数量分布具有明显差异。土壤动物在土体中的表聚性强，绝大部分集中分布于A层(0～5cm)；土壤的物理性质越稳定，土壤动物越丰富；土壤肥力越高，土壤动物越丰富多样。即尾矿地土壤的生境条件越优越，土壤动物群落的物种丰富度越大，个体数量分布越多，群落多样性越高。这些研究结论为尾矿区的生态修复和可持续利用提供了参考依据。     

铅锌尾矿废弃地的化学性质研究

凡口铅锌尾矿废弃地的不同区位及不同深度的尾矿中铅锌含量存在着较大的差异，总锌为703－19657mg/kg、总铅10413－94988mg/kg。正常尾矿中，有效态锌含量达到151．6－841．7mg/kg，有效态铅含量很低（0．75－2．50mg/kg)，有机质、总氮、有效磷及速效钾等营养物质缺乏。当尾矿酸化后，pH降低，有效态Pb、Zn含量升高，有效锌达到175．8－2828．0mg/kg，有效铅含量最高为100．0mg/kg，而有机质、总氮和有效磷为零，使尾矿更加贫瘠。在尾矿库的边缘区位和尾矿表面的覆盖土壤区位，基质中营养物质含量增加，但是营养状况的改善又引起了有效态的Pb、Zn含量升高。     

铅锌尾矿废弃地的化学性质研究

凡口铅锌尾矿废弃地的不同区位及不同深度的尾矿中铅锌含量存在着较大的差异 ,总锌为 70 3～ 19657mg/ kg、总铅 10 4 13～ 94 988mg/ kg。正常尾矿中 ,有效态锌含量达到 151.6～ 84 1.7mg/ kg,有效态铅含量很低 ( 0 .75～ 2 .50 mg/ kg) ,有机质、总氮、有效磷及速效钾等营养物质缺乏。当尾矿酸化后 ,p H降低 ,有效态 Pb、Zn含量升高 ,有效锌达到 175.8～ 2 82 8.0 mg/ kg,有效铅含量最高为 10 0 .0 mg/kg,而有机质、总氮和有效磷为零 ,使尾矿更加贫瘠。在尾矿库的边缘区位和尾矿表面的覆盖土壤区位 ,基质中营养物质含量增加 ,但是营养状况的改善又引起了有效态的 Pb、Zn含量升高。     

钒钛磁铁矿尾矿及尾矿坝周边土壤中重金属的淋滤特征

采用柱淋洗实验模拟攀枝花地区降雨条件,分别探讨钒钛磁铁矿尾矿及其在周边农田土壤表面沉积0、1、2、5 cm的条件下,几种重金属的迁移淋滤特征.通过淋洗-干旱-淋洗,共94 d的淋洗实验,研究结果表明,土壤、尾矿及土壤-尾矿复合系统淋滤液中Cr的浓度没有显著差异,但随着尾矿沉积厚度的增加,尾矿沉积显著增加土壤-尾矿复合系统淋滤液Mn、Ni和Zn的浓度及累积释放量,具有较大环境风险;土壤中Mn、Zn的累积释放量显著高于尾矿,可能与尾矿较高的pH及这几种金属在土壤及尾矿中的存在形态不同有关;土壤中各金属的最大释放率为MnZnNiCr,尾矿中为NiCr=MnZn;干湿交替对土壤和尾矿中Mn、Zn的淋滤没有显著影响,但会改变土壤和尾矿中Cr和Ni的释放特征,增加土壤和尾矿中Cr、Ni的环境风险.     

铀尾矿中铀、钍及部分金属的模拟淋浸实验初探

模拟广东某地区降雨的几种要素,对该地某铀矿区的两种粒径(<0.45 mm和>6 mm)的铀尾矿,分别采用1 h及24 h的初始浸泡时间、pH=3.0及pH=6.0的淋浸剂,以开放体系,进行7周的半动态淋滤实验,初步考察铀尾矿中铀钍的释放规律及其与金属元素Al、K、Mg释放行为的相关性.结果表明:(1)对铀尾矿释放铀能力的影响作用依次为:粒径>pH>浸泡时间;对钍释放能力的影响作用依次为:pH>粒径>浸泡时间.(2)pH、粒径和浸泡时间的改变将影响U与Th、Al、K和Mg的释放相关性.     

聚硅氧烷包膜对磁黄铁矿尾矿重金属溶出的影响

通过用不同pH的3%双氧水分别浸泡原始尾矿和聚硅氧烷包膜处理尾矿,研究了包膜剂浓度,浸泡时间,浸泡介质pH对尾矿中重金属溶出的影响,并利用红外光谱法对改性前后的尾矿进行表征.结果表明选择包膜剂浓度为10%-15%时效果最佳;在3%的双氧水中浸泡1周的时间内,包膜剂对尾矿中重金属离子的溶出都有较大影响,抑制Cr、Mn、C...     

氧化铜尾矿对水溶液中磷的吸附

研究不同pH条件下氧化铜尾矿颗粒对水溶液中磷的吸附特性.结果表明:Langmuir方程能很好地描述氧化铜尾矿对磷素的等温吸附特征;影响氧化铜尾矿对磷素吸附的因素主要有尾矿的比表面积、钙及铁氧化物含量、水溶液中磷素的初始浓度、体系pH值等;其吸附量随着钙及铁氧化物含量的增加、磷素初始浓度的提高以及体系pH值的降低而增大;其吸附机制主要为物理吸附和化学吸附.     

铜尾矿对油菜生长和生理功能的影响

通过盆栽试验,研究了铜陵铜尾矿对油菜生长和生理功能的影响.结果表明,油菜种子能在铜尾矿上萌发,但发芽率和发芽速率均小于正常土壤.尾矿能降低油菜叶绿素含量,而且对叶绿素a/b比值也有影响.在尾矿胁迫下,油菜叶片的细胞膜透性增加,硝酸还原酶活性降低,抗坏血酸含量下降,表明尾矿对油菜具有毒害作用.与对照相比,尾矿处理油菜根系表现为主根变短,侧根数减少,根系体积明显变小.尾矿能明显抑制油菜幼苗的根和茎叶生物量,降低根冠比.随着油菜的生长发育,尾矿的毒害作用更加明显.尾矿对油菜的影响最终反映在油菜的产量上.铜元素的毒害和尾矿的极端贫瘠是影响油菜生长的2个因素.成熟期油菜各器官铜含量大小依次为根＞茎叶＞籽粒,籽粒中铜含量与土壤和尾矿混合物中有效铜含量在α=0.01水平上显著正相关.     

铜尾矿对5种豆科植物根系生长的影响

针对铜陵市铜尾矿废弃地的复垦，选用了5种乡土豆科植物在5种不同的尾矿改良方式上进行盆栽试验。5种供试物种为：大豆(Glycine max)、赤豆(Phaseolus angularis)、赤小豆(P.calcaratus)、绿豆(P.radiatus)、山绿豆(P.mininus)。盆栽基质是以尾矿与正常土壤按体积100：0、75：25、50：50、25：75、0：100比例混合而成，分别标记为：TAl00、TA75、TA50、TA25、TA0005种豆科植物生长时间为70d。结果发现：随铜尾矿在混合基质中比例的增加，5种豆科植物根系的主根长逐渐变短、根系一级侧根的数目逐渐减少；铜尾矿对5种豆科植物根瘤的形成产生抑制作用，特别是山绿豆和绿豆在全尾矿的基质上，无根瘤生成；地下根部的生物量表现为随着尾矿含量比例的增加。地下部分的生物量逐渐下降，但根冠比表现为随尾矿含量比例的增加而增加；植物对铜尾矿中铜的积累，主要含集中根部，地上部分与地下部分差异明显。     

植物群落对铜尾矿废弃地土壤微生物量和酶活性的影响

以铜尾矿废弃地为对象,研究了铜尾矿废弃地上植物群落发展与表层尾矿微生物量C、N和脱氢酶、过氧化氢碱性磷酸酶和脲酶活性的变化,探讨了植物群落-微生物量C、N_土壤酶活性之间的相互关系.结果表明,随着植物群落的发展,铜尾矿废弃地表层尾矿微生物量和酶活性在不断增加;铜官山老尾矿废弃地白茅群落下表层尾矿(TBM)微生物量和酶活性与杨山冲尾矿废弃地及铜官山新尾矿废弃地表层尾矿微生物量和酶活性存在显著差异性(p<0.05).相关分析表明铜尾矿废弃地表层尾矿微生物量C、N与土壤有机质、总氮之间呈显著正相关(P<0.01);脱氧酶、碱性磷酸酶及脲酶与微生物量C、微生物量N、土壤有机质、总氮之问呈显著正相关(P<0.01),但过氧化氢酶与微生物量C、微生物量N、土壤有机质、总氮之间呈显著负相关(P<0.01).     

通讯

正工业有机废弃物对铅锌尾矿重金属固定效果研究金属矿山尾矿的治理是世界性的难题.我国重金属尾矿占地面积巨大,不仅自身重金属污染情况严重,也是严重而持久的重金属污染源.传统的修复方法,如开挖、转移、填埋、淋洗等,虽然有效,却存在费用高、工程庞大、易造成二次污染等问题.原位重金属固定技术是向重金属污染的基质中添加改良剂,使重金属离子形成难溶性的化合物或沉淀,从而减     

蜈蚣草生长对其根际铜尾矿土壤酶活性的影响

通过盆栽模拟试验,研究了蜈蚣草(Pteris vittata)生长对其根际铜尾矿土壤酶活性的影响。结果表明,蜈蚣草根际土壤中过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性均随着植物的生长而呈现不同程度的升高,其中过氧化氢酶和脲酶活性均与植物生长时间之间呈显著正相关,多酚氧化酶和蔗糖酶活性在植物生长旺盛期达到峰值,分别为对照组的3.59和2.58倍,随后逐渐下降;而磷酸酶活性却随着植物的生长而显著降低。过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性与蜈蚣草地下部分干质量的相关性大于其地上部分,且5种土壤酶活性与土壤有机质含量之间相关显著。蜈蚣草生长可有效改善根际铜尾矿的基质环境和根际土壤肥力水平,因此,在铜尾矿废弃地恢复实践中具有较大的应用潜力。     

金属尾矿微生物对尾矿环境的适应与调控机制研究进展

当前中国金属尾矿产生量和贮存量大、分布广、监管难度大、综合利用率低,由此而引起的环境污染问题引起了广泛关注。研究金属尾矿微生物对尾矿环境的适应和调控机制对于尾矿的生物修复具有重要的现实意义,是加强重金属污染防控的重要组成部分。综述了金属尾矿微生物群落的物种组成,并从pH、重金属和养分方面阐明其对尾矿环境的适应和调控机制。结果表明,金属尾矿中的优势细菌主要为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、厚壁菌门（Firmicutes）和酸杆菌门（Acidobacteria）;优势真菌主要为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和罗兹菌门（Rozellomycota）;奇古菌门（Thaumarchaeota）和广古菌门（Euryarchaeota）是其中的优势古菌。金属尾矿微生物属于K型策略微生物,它们通过阻止质子和重金属离子进入细胞和从细胞内部排出质子和重金属离子的方式来适应尾矿极酸性和高含量重金属环境,并在养分限制下利用有限的资源获取营养。微生物还进化出了主动改变尾矿环境的能力,...     

镉铜污染尾矿土中添加耐镉铜菌剂J5后微生物区系多样性的变化

采用酶解法和化学裂解法相结合的方法从安徽铜陵镉铜污染尾矿土中提取出土壤微生物基因组总DNA,并应用PCR-DGGE技术对比研究尾矿土中添加外源硫酸镉、硫酸铜和耐镉铜菌剂J5(Pseudomonassp.)后微生物区系多样性的变化.结果表明,尾矿土中微生物基因组总DNA分子量大小为21kb左右,未复垦的尾矿砂中微生物总DNA量较少,CdSO4处理后的尾矿土中微生物基因组总DNA量明显下降,而添加菌剂J5的尾矿土中微生物基因组总DNA量上升.DGGE电泳图谱进一步显示,尾矿土样中添加镉离子使图谱条带减少,分析表明尾矿土中的细菌种类数减少;而添加菌剂J5使图谱中条带明显增加,表明菌剂J5可提高尾矿土中土著微生物的活性和群落丰富度,可用于复合重金属污染尾矿区的生态恢复.     

模拟风化过程硫铁矿尾矿的产酸性及污染物的释放行为

以广东某硫铁矿为研究对象,静态评价了3个尾矿的产酸潜力,结合40周左右氧化淋滤风化实验,揭示出硫铁矿尾矿在风化过程中的地球化学行为.静态结果显示其中两个尾矿具有强产酸潜力,一个为产酸不确定.动态氧化淋滤实验结果表明:(1)受CaCO3的缓冲作用控制,产酸潜力尾矿淋滤液pH值从初始7.2缓慢阶梯式下降到5.2,并呈现酸化趋势;(2)pH 6.5左右氧化还原电位Eh出现拐点,从负值转变为正值,体系氧化性增强;(3)可溶物在氧化淋滤初期表现出较强的释放能力,pH值降到6.5、Eh转向正值后急剧减弱并趋于平缓.风化产物硫酸钙及铁氧化物对金属离子的吸附与共沉淀作用可能是导致含金属离子固溶物溶解释放减弱的主要原因.     

铜尾矿区9种优势植物体内重金属和氮磷含量研究

以杨山冲铜尾矿废弃地人工覆土上生长的9种优势植物为研究对象,探讨不同植物对尾矿基质中重金属和氮磷的吸收特性以及与基质理化性质之间的关联。土壤样品采集时沿基质垂直方向分为4层：A层（覆土层0~5 cm）、B层（覆土层5~20 cm）、C层（尾砂层20~25 cm）、D层（尾砂层25~40 cm）,植物样品采集时草本植物分地上和地下2部分、木本植物分根、茎和叶3部分采集。结果表明：随着9种植物生长,A层和B层基质理化性质得到明显的改善。主要表现在A层中w（总氮）、w（氨氮）、w（硝氮）、w（有效磷）和w（有机质）显著高于C、D层（P〈0.05）,B层中w（有效态Cu）、w（有效态Zn）显著低于A、C、D层（P〈0.05）。9种优势植物对Cu、Pb、Zn的吸收和积累能力具有明显差异性,其中草本植物以根系积累为主,木本植物以叶片积累为主。草本植物对尾矿基质表现出较强的适应性和耐性,其中毛叶荩草（Arthraxon prionodes）根系中Cu、Pb、Zn的富集量均最大,耐性表现最突出,是较为理想的铜尾矿基质的修复物种。另外,本研究还发现,9种植物体内氮磷质量分数也各不相同,其中木本植物叶中氮磷质量分数均大于根、茎。木本植物体内w（总氮）与w（总磷）、w（Cu）、w（Zn）相关性较好,草本植物体内w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）之间相关性较好,表明彼此之间存在一定的促进作用。     

4种草对铅锌尾矿污染土壤重金属的抗性与吸收特性

盆栽试验的结果表明,高羊毛、早熟禾、黑麦草、紫花苜蓿在纯尾矿污染土壤或经处理的尾矿污染土壤上都能生长,但在处理的土壤上生长的植物长势明显优于对照,其中紫花苜蓿的生物量所受影响比其他几种草坪草更大,说明其重金属抗性低于其他几种植物。单位面积上 4 种植物体内重金属质量分数高低均为 w(Zn)>w(Pb)>w(Cu)>w(Cd),但每种植物对 Cd、Pb、Zn 和 Cu 的吸收质量分数和分布均不相同,一般为根系质量分数大于茎叶。加入改良剂(CaCO3)和有机肥(菜枯)使生长在铅锌尾矿污染土壤上的 4 种草坪草生物量显著增加,植物体中的 Cd、Pb、Zn 质量分数下降,但 Cu 质量分数反而上升,结果单位面积上草坪草吸收各重金属元素的量均有所增加,可见利用改良措施与草坪草相结合的方法来修复重金属污染土壤具有可行性。     

自然生态恢复过程中尾矿废弃地土壤微生物变化

尾矿废弃地是一种人为的裸地,其自然生态恢复过程表现为典型的生态系统原生演替过程.尾矿废弃地自然生态恢复过程为人们了解生态系统发展过程中土壤微生物群落的变化提供了一个良好的机遇.该研究以2处(即,铜陵杨山冲尾矿废弃地和铜官山新尾矿废弃地)不同时期弃置的、处于3个演替阶段(原生裸地阶段、隐花植物结皮阶段和草本维管植物群落阶段)的铜尾矿废弃地为研究对象,利用传统培养法(稀释平板法)和分子生物学法(净DNA含量法)相结合的手段对土壤微生物量和土壤微生物群落结构变化及其影响因素进行了调查.数据分析表明:随着尾矿废弃地上植物群落的形成和发展,尾矿废弃地水分含量增加、pH降低、土壤有机质和总氮质量分数提高;土壤微生物数量逐渐增加,维管植物群落下的尾矿废弃地中土壤微生物数量明显高于处于演替初期阶段的隐花植物结皮,高于裸地;不同演替阶段尾矿废弃地中土壤微生物群落结构表现为细菌(60.68﹪～97.45﹪)>放线菌(2.50﹪～39.13﹪)>真菌(0.05﹪～0.82﹪);相关分析发现,尾矿废弃地土壤微生物量变化与基质的含水量、总氮和有机质质量分数呈正相关,而与pH变化呈负相关.研究结果表明,在尾矿废弃地自然生态恢复过程中,伴随着植物群落形成、发展和基质理化性质的逐步改善,尾矿中土壤微生物也逐步恢复.     

铜尾矿复垦后土壤微生物活性及其群落功能多样性研究

对安徽铜陵五公里尾矿区三叶草复垦后的土壤微生物活性和群落的功能多样性研究表明,复垦后每克土壤微生物细菌数已达2.3×107个,并存在一定量耐Cu2 、Cd2 、Zn2 、Cr6 、Pb2 、Ni2 的菌株,但种类少,主要为芽孢杆菌属、假单胞菌属和短杆菌属。BIOLOG测试结果显示,铜镉重金属离子的复合污染使土壤微生物群落丰富度降低;外源耐铜镉微生物菌剂的添加使尾矿区土壤微生物群落代谢剖面(AWCD)变化明显,提高微生物对单一碳源底物的利用能力,增加利用不同碳底物的微生物数量,减轻了重金属污染引起的土壤微生物群落功能多样性的下降,为尾矿区生境加速恢复提供一条有效途径。