金属矿山废弃地生态修复技术研究

总结了金属矿山废弃地的类型、特征,简述了其对环境的影响和后果。对金属矿山废弃地的生态修复技术进行了归纳和分类,在此基础上分析了基质改良技术、植物修复技术、微生物修复技术、各类技术在矿山废弃地生态修复实践中的适用性和优缺点,并指出植物修复技术是应用前景最好的技术。最后,对金属矿山废弃地生态修复技术的发展方向进行了讨论。     

尾矿库植物生长与重金属含量的相互关系研究

为研究修复植物与重金属的相互关系,以歪头山尾矿库植物修复现场为例,采集植物及其根际尾矿土样品,检测植物生长指标和土壤重金属含量,分析植物生长指标与重金属含量的相互关系。结果表明:植物生长指标与土壤中重金属含量总体呈负相关性,但叶绿素含量与重金属正相关性比较明显;同龄植物的不同生长状况对重金属Cu、As、Cd的影响不大,Ni、Pb、Cr的含量变小;随着植物的生长,尾矿土中的重金属含量降低,生物量较小时重金属下降较快;随着重金属含量的增加,对植物生长的胁迫作用更为显著,对生物量和冠幅影响显著;尾矿库修复植物对重金属有修复作用,经过植物修复后的重金属含量(除Cd外)明显减小;植物能够对尾矿库中的重金属物质进行吸收和再分配,有效治理重金属,减少雨水对地表的冲刷,减少风蚀和扬尘污染,改善尾矿库土壤状况和能量循环。     

铜冶炼尾矿废弃地土壤种子库特征研究

以西昌市康铜冶炼厂尾矿废弃地为例采用种子萌发实验研究了其土壤种子库特征,并与相邻生环境土壤种子库进行对比,以期为凉山地区铜冶炼废弃地恢复提供科学依据。结果表明:矿渣土共萌发3种植物,种子密度为350粒/m~2。尾矿废弃地土壤共萌发5种植物,种子密度为375粒/m~2,其中狗牙根占比最大。相邻生环境土壤共萌发6种植物,种子密度为300粒/m~2。尾矿废弃地与相邻生环境土壤种子库相似性为0.400,与矿渣种子库相似性为0.857,与地上植被相似性为0.276,三者之间表现差异较大。尾矿废弃地土壤种子库的多样性指数平均值为1.116,多样性较低。     

废弃尾矿库恢复植被

矿山尾矿库所存尾矿由于是地下原岩组成并伴有各种残矿和选矿药剂，使库内堆积物相当长的时间内很难使植物生长，该现象一直是尾矿库停用后如何治理的一项棘手问题。红透山钢矿对多年停用的清原选矿厂矿库进行了长期的各种形式的治理偿试，走出了一条尾矿库治理的成功之路。     

湖南下水湾铅锌尾矿库优势植物重金属含量及富集特征

矿区废弃地优势植物调查与筛选是植物修复研究的重点.通过研究湖南下水湾铅锌尾矿库区土壤重金属含量,以及库区优势植物对Pb、Zn、Cd、Mn、Cu等重金属的富集能力与转移特征,筛选出适应该地区生态修复的先锋植物.结果表明,库区发现高等植物40种,40属22科,并筛选出15种优势植物.其中地枇杷地上部分Pb含量为正常含量上限值的4.01倍,转运系数达到3.91,富集系数达到14.4,可见地枇杷对Pb具有很强的转运能力与富集能力,因此地枇杷对库区污染土壤修复具有巨大潜力,需对其Pb富集能力作进一步研究.除地枇杷外,其余14种优势植物对尾矿库区重金属污染有较好的耐性,可作为下水湾尾矿库区生态修复的先锋植物.     

重金属污染土壤的植物修复及其机理研究进展

土壤污染是急需解决的环境问题,植物修复技术利用超积累植物吸收土壤中的重金属,达到清除土壤重金属污染。介绍了植物修复技术方法和植物修复的作用机理及研究进展,植物修复技术方法主要包括植物萃取技术、植物转化技术、植物挥发技术和植物稳定技术;植物修复的作用机理主要包括植物吸收重金属的生理学、分子生物学机理,重金属在植物体内亚细胞分布和化学形态,植物对根际土壤重金属的活化以及植物体内的金属有机配位体的研究进展。     

栾树对湘潭锰尾矿土不同处理方式下植被修复盆栽实验

锰矿废弃地植被修复可促进矿区生态环境的改善和经济的可持续发展,植被修复方法和技术措施对锰矿废弃地的修复至关重要,混合基质中尾泥和尾渣的配置比例与配置方式也是提高植物存活率的关键技术措施.本研究采用栾树进行锰矿废弃物(尾泥和尾渣)盆栽试验,探讨不同混合比例处理方式下锰尾矿废弃物的特性以及栾树对重金属锰的植物修复效果.结果表明:(1)锰矿尾泥呈酸性,尾渣呈碱性,尾渣中全Mn和有效Mn含量高于尾泥,二者混合基质的p H值和全Mn含量则随着尾渣含量所占比例的增加而升高,但有效Mn含量则逐渐降低.(2)不同比例的尾泥和尾渣混合基质可以有效改善土壤的物理性质,提高栾树的存活率和改善植物的生长状况;随尾泥含量的增加,栾树总生物量增多,生产力提高,当V(尾渣)∶V(尾泥)=3∶1时的栾树生产力与对照土壤中的栾树生产力相当.(3)从栾树各器官的Mn富集量、生物富集系数和转移系数来看,栾树不属于Mn超富集植物,但作为Mn的低积累植物,属于Mn的耐性树种,具有较强的适应性,可用于锰矿废弃地的植物稳定修复.     

金尾矿综合利用技术研究与应用进展

黄金矿石的品位低,经选冶后产生比其他金属矿石更多的尾矿。黄金矿山每天尾矿的大量排放,造成了黄金及其他有价金属的流失,同时大量的尾矿堆积,对环境带来极大的危害。为了进一步回收有价金属,保护矿区的生态环境,本文介绍了尾矿的综合利用技术,其中重点介绍了尾矿中有价元素的综合回收技术,进一步变废为宝,开发宝贵的二次资源。     

矿区废弃地重金属的植物修复技术研究进展

文章从矿区废弃地重金属污染土壤的现状及其对环境的影响入手,综述了植物修复技术用于矿区重金属污染修复与治理的机理、超富集植物筛选研究进展,提出实际应用中超富集植物的筛选原则:植物体内重金属的临界含量高低、植株的生物量大小、叶绿素含量的高低及根系转运能力的大小。指出了植物修复在投资、建设、运行管理及其环境效应方面的优势性与耐受植物种类及修复速率等方面存在的局限性。最后,展望了植物修复在矿区废弃地重金属污染修复中的研究与应用前景。     

苏丹草对铜尾矿的适应性研究

针对铜尾矿废弃地的复垦,选用苏丹草进行5种不同改良方式的盆栽试验.不同盆栽处理以m(尾矿土)∶m(菜园土)分别为0∶100,25∶75,50∶50,75∶25和100∶0配比混合而成.结果表明,低尾矿土含量处理对苏丹草生长无明显抑制现象,抗氧化酶活性随尾矿土含量上升而升高.在纯尾矿土处理中,苏丹草抗氧化酶系统平衡被破坏,MDA含量显著上升,ρ(叶绿素)下降,植物株高和干质量明显降低.通过对苏丹草地上和地下部分对不同尾矿土含量土壤中铜的吸收研究可知,其对铜不具备积累特性.虽然苏丹草对铜的积累量较小,但是由于能适应矿业废弃地极端的环境并且具有一定的耐性,生物量大,故可以选择用于铜矿废弃地的植被重建.      

荒地的概念、分类及其生态功能解析

随着我国对生态环境保护日益重视,荒地作为生态用地的一种重要类型,其保护与开发已成为重要的研究课题。论文在梳理国内外荒地概念、厘清荒地与相关概念的关系以及系统分析中国、美国、印度土地分类的基础上,重新定义了我国荒地的概念,并针对我国国情将荒地划分为三种类型：荒野地、未利用地和废弃地。论文还首次提出荒地具有防风固沙、保育土壤、固碳释氧、涵养水源、保育生物多样性等多种生态功能的理念,这对我国荒地以及生态用地的开发与保护有重要意义。最后提出建议在我国现行土地分类体系中直接增列一类“生态用地”,包括林地、草地、荒地、水域、滩涂等;在未来开发与保护荒地过程中,从观念上重视荒地的价值,建立荒地产权制度,编制自然资源资产负债表,加强对荒地的分类保护与开发。     

广西凤凰锰矿区废弃地生态环境问题及恢复治理对策

凤凰锰矿区是我国著名的大型锰矿区之一,历经数十年露天开采,遍布成百上千废弃采矿深坑,地表裸露光秃,重金属元素Mn、Cd、Pb、Cr等已污染土壤,危害植物生长,生态环境破坏严重。针对该矿区的生态环境现状问题,提出生态恢复治理对策和建议,认为生态恢复应从加强矿区土壤性状、有害元素赋存状态研究入手,指导生态恢复,复绿美化山川,营造和谐的生态景观;指出要重视尾矿资源的再开发利用,提高生态治理综合效益;强调重视利用生物治理技术修复重金属元素污染废弃地,恢复土壤的生态功能和永续利用;建议加强管理组织综合研究,建立凤凰矿区废弃地生态恢复创新示范工程,推动广西矿山生态环境治理的发展。     

宁夏引黄灌区低洼盐碱荒地的开发利用方向研究

宁夏自治区引黄灌区有十几万ｈｍ２的低洼盐碱荒地资源,长期处于荒芜状态。本文试图通过对资源条件进行综合评价及对各种开发利用模式综合比较,提出目前最佳的利用方向是挖塘养鱼造台田,建立立体生态农业体系。这对于当地农村经济发展和西北地区渔业基地建设具有重大意义。     

Effect of lime application on microbial community in acidic tea orchard soils in comparison with those in wasteland and forest soils

Lime application is a conventional technology to control acidification in tea orchard soils. We investigated the e ect of lime application on soil microbial community diversity in the soils of three tea orchards, wasteland and forest. The BIOLOG data showed that both the average well color development of all carbon sources and the functional diversity index increased with the liming rate in the tea orchards and the forest, but decreased in the wasteland. The phospholipid fatty acid (PLFA) analysis showed that the structural diversity index of soil microbial community increased with the liming rate in all the tea orchards, the wasteland and the forest. Lime application also increased the soil-bacterial PLFA content in all the soils. Soil fungal and actinomycete PLFAs in the tea orchards showed an increasing trend from 0 to 3.2 g CaCO3/kg application and then a decreasing trend from 3.2 to 6.4 g CaCO3/kg application. The principal component analysis of BIOLOG and PLFA data suggested that lime application had a significant e ect on soil microbial community structure, and land use had a greater e ect on soil microbial community structure compared to lime application.     

金属矿山废弃地类型划分与生态退化特征

由于矿山开采中地表结构扰动、环境污染等因素导致矿山废弃地生态系统极度退化。通过对其产生原因和占地现状、特征的分析,将金属矿山废弃地划分为5大类15个类型,对其生态退化特征进行了评价;其中地表结构的不稳定性、土壤和植被的缺失及重金属离子污染是生态退化的主要限制性特征,也是生态恢复的难点和重点,并对不同类型金属矿山废弃地的生态治理措施进行了探讨。     

Diversity of free-living nitrogen-fixing microorganisms in wastelands of copper mine tailings during the process of natural ecological restoration

Biological nitrogen fixing is an important source of nitrogen input in the natural ecological restoration of mine wastelands. The diversity of nifH genes in tailings samples under di erent plant communities in Yangshanchong and Tongguanshan wastelands in Tongling, was analyzed using polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) approach. The nitrogen-fixing microorganism community in the upper layer of tailings of Tongguanshan wasteland discarded in 1980 showed higher Shannon-Wiener diversity index than that in Yangshanchong wasteland discarded in 1991. The diversity of nifH genes in Yangshanchong wasteland of copper mine tailings did not display a consistent successional tendency with development of plant communities during the process of natural ecological restoration. Phylogenetic analysis of 25 sequences of nifH gene fragments retrieved from the DGGE gels indicated that there were mainly two taxa of free-living nitrogen-fixing microorganisms, Proteobacteria and Cyanobacteria living in the wastelands investigated, most of which were unique and uncultured. Canonical correspondence analysis (CCA) based on the relationship between band patterns of DGGE profile and physico-chemical properties of tailings samples showed that the diversity of nifH genes in di erent tailing samples was mainly a ected by loss of ignition, water content, pH and available Zn contents of wastelands. The dominant plant species and development period of plant communities by ameliorating pH, reducing the toxicity of heavy metals, increasing organic matter and water content a ected the diversity and structure of the free-living nitrogenfixing microorganisms in wastelands of copper mine tailings.     

Nitrification potentials of Chinese tea orchard soils and their adjacent wasteland and forest soils

To investigate the nitrifying activities of di erent soil types, soil samples collected from 8-, 50- and 90-year old tea orchards, the adjacent wasteland, and 90-year old forest were measured for their nitrification potentials using the conventional soil incubation and the liquid incubation method. Among di erent soil types, the nitrification potential of soil in tea orchards was higher than that of wasteland and forest soils. The slurry shaken liquid incubation method was confirmed to be more accurate and have reliable results than the soil incubation. Interestingly, experimental result revealed that the generally applied pH value of 7.2 for the liquid media was not the optimal pH for these acid soils with a strong bu er capacity. This suggested that tea orchard soils may have nitrifiers requiring pHneutral condition for the best activity. Our data also showed that treatment with the commonly used nitrogen fertilizer urea significantly improved nitrification potential of the soils; such enhancement e ect was stronger on all of three tea orchard soils than on wasteland and forest soils, and also stronger on the younger (8- and 50-year old) tea orchard soils than on the older one (90-year old).     

洛坝铅锌矿废弃不同时间渣地植被恢复演替动态

对甘肃省徽县洛坝铅锌矿不同废弃时间的废渣地进行的化学分析表明,其主要污染物为重金属Pb和Zn,其w(Pb)和w(Zn)最大值分别为6 298和480 800 mg/kg. 重金属在废渣地中的质量分数随废弃时间的增长而减少;对废渣地恢复植被演替调查发现,Pb和Zn是影响植物自然演替的限制因子. 在现场考察的基础上对洛坝废渣地进行了植被恢复演替调查. 结果表明:从废弃时间序列上看,废渣地植物种类在增加、荒漠化在逆转,3,6和11 a的废渣地植物数分别为12,17和40种;从废渣地植被恢复演替序列上看,各时期植物都在更替,3 a废渣地以野艾蒿(Artemisia vulgaris)+升马塘(Digitaria sanguinalis)+车前草(Plantago asiatica)群落为主;6 a废渣地以野艾蒿+针叶蒿(Tripolium vulgare)+商陆(Phytolacca acinosa)+小蓬草(Erigeron annuu)群落为主;11 a废渣地又增加有固氮植物三叶草(Trifolium pratense)、苜蓿(Medicago lupulina)及紫薇(Lagerstroemia indica)、臭椿(Ailanthus altissima)的成功定居,已形成草-灌-乔简单植被结构.      

基于层次分析法的矿业废弃地复垦模式优选

以冷水沟金矿为例,运用层次分析法(AHP)建立了矿业废弃地复垦模式优选体系,通过对矿区复垦的影响因子及其影响权重分析,优选出最适合该矿区的复垦模式.研究结果表明,最佳复垦方案为林业模式,其次为农家乐模式,最差为农业模式.     

台田及海冰水灌溉利用对洗脱盐的影响研究

随着国家对粮食安全问题的关注,滨海重度盐荒地的改良和利用再次引起了人们的重视。台田-浅池综合土地利用模式降盐效果显著,分析表明:黄骅淤泥质盐荒地筑造的台田相对脱盐效率达47%。台田作物生育期内2次海冰水灌溉土壤脱盐效率差异较大,总体排盐效果较好,其中7月份台田海冰水灌溉处理下,单位面积的0～120 cm层土体排盐2.70 kg,与盐荒地相比排盐6.16 kg,与台田无灌溉处理相比排盐3.76 kg,台田排盐贡献率PT明显大于海冰水灌溉排盐贡献率PTW。因此在滨海盐碱地区利用旱涝盐碱的台田调控作用,配合海冰水灌溉保障作物需水,可以构建安全的农业种植环境。此研究为滨海盐荒地台田-浅池利用、构建生态农业及海冰水资源安全利用提供参考。