Pb2+、Cr3+对煤基固废固化体性能及固化机理研究

该文以屯兰矿区煤矸石、兴能矸石电厂粉煤灰和脱硫石膏为主要原料制备煤基固废固化体,研究了Pb²⁺、Cr³⁺的掺量对固化体抗压强度和固化率的影响,借助XRD、SEM-EDS、FTIR等分析方法研究了煤基固废固化体对重金属的固化机理。结果表明：Pb²⁺、Cr³⁺的掺加对煤基固废固化体的抗压强度都有减弱作用,重金属一定程度上抑制了固废胶凝体系的水化进程,2种重金属共同作用时明显影响固化体的力学性能。煤基固废固化体能很好地实现对Pb²⁺、Cr³⁺的固化,28 d时固化率达到93.92%～98.49%。研究表明,Pb²⁺、Cr³⁺以晶格离子取代、离子交换和水化反应等多种方式参与了煤基固废胶凝水化体系反应,生成稳定的水合硅酸铅钙、氢氧化铅、钙铬榴石和氧化铬铝水合物等新相。     

谈煤矿造地还田

煤矿开采造成地表下沉，形成塌陷地，导致耕地减少，生态环境恶化；而采煤过程中排出的煤矸石已堆积成山，同样侵占土地，影响环境，用煤矸石填塌陷坑，造地还田，植被绿化，既能改善环境，也是以废治废的有效途径。     

绿化美化煤矿环境的途径

介绍煤矿的绿化美化，尤其是煤矸石山的绿化技术。对绿化基础、植物种植、养护管理方面提出了具体的内容和注意事项。     

无土煤矸石山绿化技术试验研究

煤矸石是煤矿主要固体废物之一,也是治理工作的一大难题。本课题着重调查无土煤矸石山的生态特点,采用不同的方法,种植适于矸石山的先锋植物,用植物覆盖煤矸石山,消除污染,已取得很好的效果,为煤矸石山绿化(人工营造植被)提供一种草、灌、乔结合的模式经验。     

垃圾焚烧炉渣种植试验初探

文章为解决矿山废弃地种植土稀缺和城市固废需消纳的问题,探索垃圾焚烧炉渣作为植被恢复用土的可行性,以取自北京市大兴、朝阳、海淀、门头沟、河南省焦作以及山东省威海的6个垃圾焚烧厂的垃圾焚烧炉渣为研究对象,北京地区的存量垃圾土为调配土,两者按不同体积比进行混合配制种植土。首先通过测定不同配比种植土的pH、土壤容重、田间持水量、非毛管孔隙度、水溶性盐、有机质等土壤理化性质,以及土壤淋溶液的BOD5、COD、重金属含量等污染指标,对照《绿化种植土壤》(CJ/T 340-2016)和《农田灌溉水质标准》(GB 5084-2005)等标准,判断其用作种植土的可能性;再以播种和移苗方式在不同配比种植土中进行种植试验,依据植物生长响应,确定满足不同植物生长的种植土配制比例。结果表明:(1)垃圾焚烧炉渣pH在10～11之间,水溶性盐含量0.530%,均超出《绿化种植土壤》标准值,不可直接用于种植。(2)存量垃圾土可用于炉渣改良。存量垃圾土添加量60%的种植土,试验所选植物存活率普遍较低且长势不佳;存量垃圾土添加量≥60%的种植土,种植条件得到较大改善,可以满足多数植物的种植要求。     

密云水库库滨带植被水土保持作用的研究

以裸露荒坡地为对照,在密云水库库滨带不同植被中设置径流试验小区,研究植物生物学特性及其动态变化对坡地水土流失防治的影响,结果得出,不同恢复植被中,人工草地建植1年后,植株密度可达545.0×104株/hm²,植被覆盖度与0~30cm土层地下生物量最高可达92.3%~97.7%和2 238.8kg/hm²;雨季玉米植株高度与地上生物量在各类型植被中最高,可达133.3cm 和11035.3kg/hm²,此时自然恢复地植被地上、地下生物量相对最低。坡地水土流失与降雨有关,降雨量越大,水土流失越严重,但无论降雨量大小,人工草地水土保持效果最佳,保水、固土能力可达92.3%~93.2%和99.8%~99.9%,其次是围封1年后的自然恢复植被,保水、固土能力为83.3%和98.7%;玉米作物水土保持效果最差,保水、固土能力仅为8.9%和18.5%。     

山西矿区矸石山复垦种植施肥策略

围绕煤矸石缺乏有机活性物质及有效养分的问题，在矸石山复垦种植时，对施肥作了试验研究。结果表明，煤矸石风化物由于吸附性能低，保肥性差，所以施用化肥时一次用量不宜过大。并从降低复垦的投资与难度以及尽快建立一个可自我维持生长的植被出发，提出了矸石山复垦种植时化肥与污泥配合施用的施肥策略，并对污泥的施用效果做了研究。     

基于GIS的煤矿生产安全管理系统

煤矿生产安全管理系统本着服务矿山、建设数字化矿山的原则，目的是实现矿山安全信息的收集、管理、可视化分析，针对不同的管理层人员的需求提供相关服务，给决策者提供安全策略。利用地理信息系统(GIS)的数据显示、分析能力．并结合网络化的数据库管理系统(DBMS)能很好地实现矿山安全管理系统的各种功能。例如：安全人员人工检测或自动监测仪器检测的数据，经过系统处理后在地图上相关区域标示安全等级和基本安全情况，通过系统的近似分析优化生产区避难所的选址、设置应急路线等。     

调控pH对于人工湿地中红壤吸附固持锰离子的影响

人工湿地是一项高效的矿山废水重金属污染控制技术。如果能使用当地土壤作为基质,则可以大大降低人工湿地的构建成本。文章比较了不同pH调控措施下红壤对矿山废水中锰离子的吸附效率,并探讨了生物还原作用与植株生长对红壤湿地中锰运移的影响。结果表明:添加碳酸钙比氢氧化钙处理更能显著提高红壤对锰离子的吸附效率。伴随着生物还原作用,红壤土柱间隙水中保持一定的锰浓度,而碳酸钙处理能维持锰离子的吸附固持趋势。在野外红壤基人工湿地中,碳酸钙添加能够显著降低间隙水中锰浓度,但在植株种植与碳酸钙添加共存时,间隙水中锰浓度反而高于对照红壤组。因此,构建处理重金属污染废水的红壤基人工湿地时必须同时优化pH调控与植株种植措施。     

农业合作生产对华北农牧交错区水资源存量和经济效益的影响

针对华北农牧交错区错季蔬菜生产对水资源消耗的争议,通过试验和调查研究相结合的方法,研究了农业“生产－消费”合作生产背景下区域发展错季蔬菜的耗水效果及其对农民收入、水资源存量的影响。结果表明,错季蔬菜生产田间耗水量为农区粮食作物的31.3%~93.3%,而水资源价值为农区粮食作物的4.2~10.7倍;与区域内粮油作物生产相比,错季蔬菜生产少耗水330~754m³/hm²,且其水资源价值为粮油作物的4.0~13.9倍。通过实施粮－菜交换的市场农业战略,区域能用0.175~0.196m³的水交易获得外区域1 m³的水资源,并且实现了研究区用0.93hm²的菜地解决发展错季蔬菜前需要6.9~13.8hm²耕地才能解决的粮食问题。调查表明,通过高效地输出水资源,区域农民收入仅蔬菜一项比全国同期农村人均收入高出了23%。故华北农牧交错区发展错季蔬菜生产是节约和扩大本区域的水资源存量,促进农村脱贫致富、自我发展的有效途径。     

煤矸石充填复垦地土壤理化性质的时空变化特征

为研究煤矿区煤矸石充填复垦地土壤理化特性的时空变化,以淮南张集矿煤矸石复垦区为研究对象,采取室外田间小区试验和室内试验分析方法,选取不同覆土厚度80 cm(依次命名为A~E)共5类试验地块,分别于2012年与2016年对复垦区土壤容重、水分、pH值、养分等因素进行研究,并分析煤矸石作为充填基质的复垦效应,采用模糊综合评判法评判各复垦地块土壤质量。结果显示:土壤容重随复垦时间增加呈现下降趋势;土壤含水量随时间呈上升趋势;2016年各地块土壤pH值较2012年皆呈现下降趋势,且复垦地养分含量普遍高于2012年对应的复垦地;从2012—2016年,复垦地块各理化指标变异系数显著减小;2016年A、D两地块的土壤质量综合指标值较2012年分别下降了38.7%、13.12%,B、C、E则上升了68.71%、9.61%、27.0%。     

半水磷石膏充填体离子固化与尺寸效应

针对磷石膏堆存所产生的环境污染问题,提出以无害化处理后的半水磷石膏（HPG）作为矿山充填材料的解决方案.以渗透试验、物性测试试验和化学成分测定等试验为基础,研究了HPG在不同石灰掺量、不同尺寸、不同养护龄期条件下的毒性浸出和浸泡离子析出规律.结果表明,石灰添加量为2%时,HPG中的P、F等潜在有害元素固化效果最好,所制备的充填体试块3d单轴抗压强度可达7.4MPa;其抗渗透性相对于未添加石灰的HPG提高3000倍以上.通过浸泡实验测定了HPG在去离子水中的单位面积溶出速率,得出了暴露面积为4m²时充填体中P、F、Ca²⁺、SO₄^2-离子日均析出总量,分别为0.84、0.32、27.84、89.32g;同时发现HPG试块的离子析出具有尺寸效应,相同浸泡时间、固液比条件下,增大充填体尺寸可以减小离子析出速率.     

基于仿自然人工湿地的低污染水体碳氮协同调控优化措施研究

针对低污染水补给城市河湖景观水体后氮磷营养盐削减、COD波动的问题，构建了仿自然人工湿地和生物塘，通过开展动水和静水试验，研究湿地生态配置和水力停留时间对各水质指标的影响.结果表明，螺、蚌、浮游动物及浮叶植物对COD、BOD₅具有明显的抑制作用，且浮叶植物能够实现TN的高效去除并提高有机氮的氨化作用，仿自然人工湿地建议为“沉水植物+挺水植物+浮游动物+螺、蚌+浮叶植物”的生态系统组合.在上游低污染来水条件下，建议仿自然人工湿地水力停留时间为7 d，沉水植物种植8丛·m^-2，挺水植物种植5丛·m^-2，浮叶植物8株·m^-2，浮游生物塘中投放中华圆田螺1000 g·m^-2，椭圆背角无齿蚌2只·m^-2，以实现仿自然湿地对低污染水体碳氮协同调控.     

外源补给型岩溶管道系统特征及隧道涌水条件研究——以利咸高速楼门隧道为例

为更加科学地预测岩溶隧道发生管道型突水时的涌水量，有效规避岩溶地区隧道施工过程中重大水害风险，以利咸高速公路楼门隧道为例，结合野外水文地质条件调查、地下水示踪试验、高分辨率降雨-流量动态监测等多种方法，通过查明研究区内岩溶管道系统地下水补径排条件、岩溶水系统边界条件，分析暗河管道的空间展布及其与楼门隧道之间的空间关系，研究了外源补给型岩溶管道系统特征及隧道涌水条件，并根据高精度暗河出口流量和降雨量观测数据，采用相关性分析法对楼门隧道涌水量进行了预测。结果表明：响水洞岩溶水系统内部发育有两条岩溶管道(Ⅰ号岩溶管道和Ⅱ号岩溶管道),楼门隧道与Ⅰ号岩溶管道在平面上相交，极有可能是隧道突涌水的主要来源；楼门隧道日最大涌水量达99 688 m³/d;建议从平、剖面上进一步优化线位，以规避重大岩溶突涌水灾害。该研究结果可为楼门隧道工程的设计与施工安全提供地质依据。     

自养微生物同化碳在土壤腐殖质组分及团聚体中的分配

采用14C-CO₂(碳同位素)连续标记技术结合室内模拟培养试验,采用土壤有机质的物理、化学分组方法,研究了不同种植方式〔P-R(盘塘水稻土)、P-U(盘塘水旱轮作土)和U-C(盘塘坡旱土)〕下14C-SOC(自养微生物同化碳)在土壤腐殖质组分和团聚体中的分配特征. 结果表明:不同种植方式显著影响自养微生物的固碳能力,P-R的自养微生物固碳能力最强〔w(14C-SOC)为38.32 mg/kg〕,约为P-U和U-C的2倍;P-R和P-U中w(14C-DOC)、w(14C-MBC)显著大于U-C中. 14C-SOC不同程度地进入了土壤的3种腐殖质组分(胡敏素、胡敏酸、富啡酸)中,其中进入胡敏素中的14C-SOC占总量的67.7%. 14C-SOC亦进入了不同粒径的土壤团聚体中,其中主要进入了Ⅲ级(0.020 mm≤粒径<0.200 mm)和Ⅱ级(0.200 mm≤粒径<2.000 mm)粒径的大团聚体中,表现出了碳汇效应;不同种植方式的土壤中,以P-R土壤各粒径土壤团聚体中w(14C-SOC)最高. 相关分析表明,全土中的w(14C-SOC)与各粒径土壤团聚体中w(14C-SOC)和胡敏酸中w(14C-SOC)均呈显著正相关.      

宜能边际土地开发潜力熵权模糊综合评价——以广东省为例

利用边际土地种植高效能源作物是我国生物能源发展战略重要的组成部分。开展区域宜能边际土地的空间分布和开发潜力定量评价研究,是区域分布实施能源作物种植,推进生物质能源产业发展的前提和基础。以广东省为例,利用TM/ETM遥感影像通过遥感监督分类和目视人工解译提取疏林地、灌木林地、天然草地和未利用地等边际土地。然后选取影响能源作物种植的边际土地的自身性状和整理难易程度等5类因素建立指标体系,利用熵权模糊综合评判模型,把广东省宜能边际土地开发潜力分成高、中、低和极低4个级别。研究结果表明：广东省共有宜能边际土地105.34×10⁴hm²。其中,高、中、低、极低开发潜力宜能边际土地面积分别占边际土地总面积的41.08%,32.13%,17.22%和9.57%。并且宜能边际土地空间分布呈现内陆地区>西南沿海地区>东南沿海地区的趋势,具有高开发潜力土地在区域内所占比例呈现西南沿海地区> 东南沿海地区>内陆地区的趋势。     

基底条件和栽培方式对芦苇和香蒲生长发育的影响

在太湖西五里湖湖滨带生态恢复示范工程区,通过人工栽培的方法研究了3种基底条件和2种栽培方式对芦苇和香蒲生长发育的影响. 结果表明,在不考虑波浪影响的条件下,芦苇在原状土基底上成活率较高,在生土和生土上覆湖泊底泥基底上,芦苇成活率较差. 芦苇群落侧重于靠增加其分蘖数来提高对植物地上部生物量的贡献,而香蒲则利用增加地上部分的高度来提高对植物地上部生物量的贡献. 以西五里湖湖泊底泥作为回填土处理比采用原土回填的方式更有利于芦苇的生长发育. 由于试验选用的香蒲根部比重较大,营养吸收能力强.试验期间,基底条件和回填土处理对单株种植的香蒲成活和生长发育影响不大. 单株种植的芦苇成活率、日生长量以及地上部株高增量均不如单株种植的香蒲.虽然芦苇分蘖数较多,但从总体上看,芦苇不适合单株种植.      

对巨人山北极高山冻原的研究和管理（捷克共和国）

巨人山（捷克称为克尔科诺谢）属于苏台德地区，是捷克共和国境内最高和最著名的山脉，它属于由捷克共和国，波兰和德国共同拥有一系列中山的一个部分，尽管其最高点（Snezka)的海拔高度只有1602m，属于中山范围，但巨人山的最高区域代表了一种表现副北极和高山地区之间相互平衡关系的特殊的地貌系统，在北欧和中欧后冰期和冰后期的变化中，巨人山做出生物地理学的“十字路口”起到了极其重要的作用，因此，这里有许多高山和北极现象，如高山森林线，副极地泥炭沼泽，斑状雪地，崩塌，雪崩，冰缘岩悄堆，解冻泥流，强霜冻侵蚀阶段地，突岩，多边形的多学科研究，认为巨人山的高海拔地区属于北极高山冻原，根据地形，多边形土的类型，气候因素和植被的构成等特点，北极高山冻原可分为三个地带，冰雪风成地带，有植被的冰雪形成地带和似雪冰成地带，尽管做为国家公园而受到保护，但不断增加的人类活动已严重地威胁到中欧这个独特的北极高山冻原“孤岛”，对巨人山冻原的主要威胁有：（1）大量的游人带来的环境影响。（2）大量种植和矮松林地干扰了最近的冻土过程，（3）空气污染和气候变化的症状，因此，国家公园管理机构正在对生物和非生物过程进行监测和研究，以确保对巨人山北极高山冻原的有效管理和保护。     

东南景天和玉米套种对Zn污染污泥的处理效应

针对广州等地城市污泥重金属Zn超标的特点,采用植物处理的方法,将超富集重金属的植物东南景天和低累积作物玉米套种在污泥上,希望在减少污泥重金属的同时,使污泥稳定化和获得合格的农产品.试验采用小区直接种植的方式,3个月后测定植物产量和重金属含量以及处理后污泥的变化,并利用室内盆栽试验初步研究了2种植物根系相互作用的机理.小区试验结果表明,与超富集东南景天单独种植相比,套种显著提高了超富集东南景天提取Zn和Cd的效率,Zn含量达9?910 mg·kg^-1,是单种的1.5倍,而且生产出的玉米籽粒重金属含量符合食品和饲料卫生标准,处理后的污泥生物稳定性明显提高.超富集东南景天和玉米半透膜隔开的盆栽套种试验显示,在套种条件下,玉米对促进超富集东南景天吸收更多的重金属的部分原因是玉米根系降低溶液pH和提高DOC以及Zn/Cd浓度,从而可向超富集东南景天一侧输送更多的水溶态Zn/Cd.     

冬季太湖草、藻型湖区N2O的生成与排放特征

对太湖典型草（包括沉水植物及挺水植物湖区）、藻型湖区水-气界面N₂O排放通量、水柱溶存浓度、泥-水界面通量以及3个湖区的水柱及沉积物理化性质进行了原位观测及实验室分析研究,并针对影响N₂O生成与排放的主要环境因子进行了室内的微环境模拟试验.研究结果表明：水-气界面N₂O释放通量及泥-水界面N₂O释放通量为藻型湖区 > 沉水植物湖区 > 挺水植物湖区（（123.10±11.43）μg/（m²·h）,（79.19±4.90）μg/（m²·h）,（53.45±4.22）μg/（m²·h）和（29.60±0.20）μmol/（m²·h）,（10.89±1.66）μmol/（m²·h）,（3.83±0.30）μmol/（m²·h））;水体溶存N₂O浓度均为藻型湖区 > 挺水植物湖区 > 沉水植物湖区（（0.0247±0.0003）μmol/L,（0.0236±0.0003）μmol/L,（0.0219±0.0001）μmol/L）;室内微环境实验结果表明：冬季升高温度能够显著地提高N₂O的生成潜力,高盐度对3种生态类型湖区沉积物N₂O的生成速率总体表现出抑制作用,藻型湖区及挺水植物湖区沉积物N₂O释放潜力在添加Cl^-组明显高于控制组,氮盐度过高会抑制沉积物N₂O产生,而沉水植物湖区沉积物N₂O产生受到抑制;随添加NH+4-N和NO-3-N等营养盐浓度升高,藻型湖区及沉水植物湖区沉积物中N₂O生成速率增加,挺水植物湖区N₂O生成速率降低,而乙酸盐作为微生物活动的碳源和能源对N₂O生成表现出抑制作用.冬季太湖典型草、藻型湖区N₂O排放存在显著差异,冬季草/藻型湖区N2O生成主要受冬季低温的限制,另外也受水柱无机氮形态及浓度的影响.