离子型稀土矿山土壤生态修复研究与实践

离子型稀土矿山开采带来了诸多环境问题和生态风险,土壤生态修复是矿山环境治理中亟需解决的问题。选择江西龙南足洞稀土矿区,在实验基础上开展矿山土壤生态修复。通过往矿区土壤中添加天然修复材料熟石灰、沸石、凹凸棒土和有机肥(0.5∶5∶5∶1∶0.2),改良原始土壤。改良后的土壤装入生态袋中,筑成稳固的生态护坡。护坡上按比例播种草、灌木种子,马道上种植经济林木。栽种植物能够在修复的土壤中成活,长势良好。离子型稀土矿山土壤生态修复成功实现了矿区土壤改良和植被恢复,并有望产生经济效益,是一种有效的矿山治理途径,具有实际应用价值。     

人工BSCs对稀土尾砂理化性质及抗蚀性的影响

以赣州市定南县岭北镇一座离子型稀土矿尾砂为研究对象,通过采集现场生物土壤结皮与尾砂,采用碎皮接种法在尾砂上培育人工生物土壤结皮(BSCs),以不接种BSCs的尾砂作为对照组,对比分析人工BSCs对离子型稀土矿尾砂的改良作用.在结皮发育300d后,分析了结皮下层尾砂的pH值,容重,有机质含量,全量和速效养分含量,机械组成...     

有机改良剂及生物炭对离子型稀土矿尾砂地生态修复的改良探究

选取有机改良剂稻草、锯末、城市污泥、鸡粪及麻杆生物炭进行单施或配施,通过室内杂交狼尾草和红麻盆栽实验,探讨有机改良剂及同时生物炭对离子型稀土矿尾砂地土壤的改良效果.结果表明:①单施4种有机改良剂均能显著提高杂交狼尾草生物量,其中鸡粪处理效果最好;但鸡粪处理中实验前后土壤中有机质亏损高达73.8%,其改良效果持久性较低;而锯末处理中有机质仅亏损16.0%,改良效果持久性更佳.②相对于单施鸡粪,配施麻杆生物炭或锯末均显著增加红麻生物量,显著提高土壤中有机质的含量及土壤持水性,减缓了营养元素的流失;且明显改善有机质亏损,尤其配施锯末后土壤有机质亏损降至45.4%,提高了改良效果持久性.因此,鸡粪配比麻杆生物炭或锯末处理改良长效性较好,环境风险低,可应用于稀土尾砂地基质改良,加快植被复垦.     

珠江三角洲典型区水土中铅的分布特征

在研究区采集地表水样品5组、土壤样品32组、地下水样品16组进行分析,探讨珠江三角洲平原区水土中铅的来源及含量. 结果表明,研究区地表水已受到周围含铅工业废水的污染,地表水体的绝大部分铅被吸附在悬浮颗粒上,水溶性ρ(Pb)很低. 表层土壤(0～10 cm) w(Pb全量)为95.6～241.4 mg/kg,受污染的程度与表层土壤受污水灌溉强度密切相关,各形态铅质量分数平均值从大到小依次为残渣态＞氧化物结合态＞弱有机结合态＞碳酸盐结合态＞强有机结合态＞水溶态＞离子交换态. 底层土壤(30～40 cm) w(Pb全量)为77.0～119.8 mg/kg,受污染的程度与土壤的松散或密实程度密切相关,各形态铅质量分数平均值从大到小依次为残渣态＞氧化物结合态＞碳酸盐态＞弱有机结合态＞强有机结合态＞水溶态＞离子交换态. 包气带中w(Pb)随深度增加逐渐减少. 研究区地下水环境已受到铅污染,而地下水环境中的铅主要被吸附在含水介质和胶体等吸附物上,水溶性ρ(Pb)极低. 研究区地下水中ρ(Pb)与地下水中ρ(Fe),ρ(Al)以及ρ(COD_Cr)呈极显著的正相关关系.      

赣南稀土矿区地下水污染现状、危害及处理技术与展望

赣南稀土矿区由于受离子型稀土矿开采的影响,地下水污染严重。在查阅国内外相关文献的基础上,阐述了赣南稀土矿区矿山开采和原地浸矿导致的地下水稀土元素、三氮(离子态的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮)和硫酸盐污染现状,分析了该类型地下水污染的危害,总结目前已有的地下水修复方法并分析其应用局限性,提出适用于赣南稀土矿区的地下水污染治理思路。     

生物炭负载氧化石墨烯对离子型稀土矿区土壤中重金属的阻控效应

以脐橙皮渣和天然石墨为原料,采用改进Hummer-共热解法制备了生物炭负载氧化石墨烯(BGO)材料,利用土壤钝化实验考察了 BGO复合材料对稀土矿区土壤重金属形态的影响,土柱淋溶实验探讨了淋滤液重金属含量变化特征以及土壤重金属垂向迁移规律,确定了淋溶条件下重金属的累积释放模型.结果表明,添加BGO复合材料提高了土壤pH...     

休耕对抚仙湖周边农田土壤剖面和浅层地下水中氮累积的影响

减少外源氮投入能有效降低农田土壤氮累积和地下水氮污染,休耕是减少外源氮投入的重要措施之一.为探讨农田休耕对土壤剖面和浅层地下水中氮累积的影响,以抚仙湖周边农田土壤剖面和浅层地下水为研究对象,分析了休耕前（2017年12月）和休耕后（2020年8月和2021年4月）农田0~100 cm土壤剖面氮累积和浅层地下水中氮浓度的变化及其两者的关系.结果表明:休耕显著降低了土壤剖面氮含量和储量,休耕后0~30、30~60和60~100 cm土壤剖面TN、ON、DTN、NO₃ ^--N和NH₄ ⁺-N含量分别降低18.4 %~36.5 %、16.1 %~26.8 %、54.0 %~130.2 %、59.5 %~90.8 %和60.1 %~110.6 %.休耕前0~100 cm土壤TN、ON、DTN、 NO₃ ^--N和NH₄ ⁺-N储量分别为（17.20 ±0.97）t·hm^-2、（15.50 ±1.23）t·hm^-2、（0.68 ±0.06）t·hm^-2、（266.8 ±31.17）kg·hm^-2和（18.7 ±3.04）kg·hm^-2,休耕后各形态氮储量分别下降了25.5 %、23.3 %、44.7 %、80.1 %和59.9 %.休耕也改变了浅层地下水中氮浓度和形态构成,休耕后地下水中TN、ON、NO₃ ^--N和NH₄ ⁺-N浓度分别下降了88.4 %、82.7 %、92.1 %、65.8 %,ON/TN和NH₄ ⁺-N/TN从休耕前的26 %和6 %升高至休耕后的39 %和17 %,而NO₃ ^--N/TN从休耕前的61 %降至休耕后的41 %.地下水氮浓度和形态变化与休耕前后土壤中DTN、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N和地下水中pH、ORP、DO等因素密切相关.可见,休耕有效降低了农田土壤剖面氮累积,缓解了浅层地下水氮污染,有利于防止高原湖泊的水质恶化.     

湖泊防渗对湖底及周边土壤水分分布的影响

为研究湖泊防渗对土壤水分分布的影响,采用情景-后果分析法,通过建立水文地质概念模型以及一维和二维包气带水分运移模型,对防渗前后土壤水分分布以及地下水补给强度的变化进行了预测.以圆明园为例,在现场和室内试验的基础上,进行了研究.结果表明,在枯水期湖内无水时,防渗前后,湖底与周边土壤水分分布规律基本一致,湖泊防渗对湖底及周边土壤水分影响不大.在丰水期湖内水深1.0 m情况下,防渗前,潜水位很快上升至湖底,使地下水与湖水形成直接水力联系,湖水对湖底包气带水及潜水的平均补给强度为18.0 mm/d,湖水对植被根系分布区土壤水分分布的最大影响范围118 m;防渗后,湖底原包气带土层基本处于非饱和状态,上述平均补给强度减小为5.8 mm/d,最大影响范围缩小为14 m.因此,在丰水期湖内有水时,湖泊防渗能显著减少湖水渗漏,使湖泊周边大范围内的土壤水分显著减少.     

汞采冶对周边土壤及农作物影响的探讨

探讨汞采冶产生的废渣对周边土壤和农作物的影响。结果表明 :汞采冶造成周边土壤的严重污染 ,但随着距离的增加 ,污染程度迅速降低 ,并且稻米汞含量与土壤汞含量没有正相关性。     

重金属污染对不同生境中微生物群落结构的影响

重金属污染严重危害了生态系统中微生物群落的多样性和组成结构,然而目前关于重金属污染对“地表水-沉积物-地下水”这3种生境中微生物群落结构的影响差异知之甚少.以唐河污水库地表水、沉积物和地下水为研究对象,基于16S rRNA高通量测序技术分析对比不同生境下微生物群落多样性和组成差异,揭示了3种栖息地中微生物群落结构的主要驱动因素.结果表明,不同生境中微生物群落的多样性具有显著差异,地下水微生物α多样性显著高于沉积物微生物和地表水微生物;不同生境中的微生物物种组成也具有显著差异,地表水中Pedobacter、Hydrogenophaga、Flavobacterium和Algoriphagus丰度较高,沉积物中Ornatilinea、Longilinea、Thermomarinilinea和Bellilinea等重金属耐受菌占据主要优势,而Arthrobacter、Gallionella和Thiothrix是地下水中的标志性物种;理化因素和重金属变量共同驱动了3种生境中微生物的群落结构变化,pH、 NO^-₃-N和Li是影响地表水微生物群落结构的主要...     

稀土元素对富营养化水体中藻类增长的影响

利用藻类生长潜力测试方法,在太湖五里湖区水样中分别添加不同浓度轻,中、重３种稀土元素、Ｇｄ（Ⅲ）、Ｙ（Ⅲ）与３种稀土混合物,研究稀土元素对富营养化水体中藻类增长的影响。     

江西省赣州市稀土矿开采导致的水土保持价值损失评估

稀土矿的无序开采既造成了稀土资源的浪费,也导致了水土流失和环境污染等一系列环境问题。论文基于通用土壤流失方程（USLE）,利用江西省赣州市的稀土矿调查点数据、遥感数据、气象数据和基础地理数据分别测算了基准参考区（未受稀土开采干扰的植被覆盖较好的区域）与稀土矿开采所导致的植被破坏区内的土壤侵蚀量,通过对二者的横向对比估算由稀土开采所导致的土壤侵蚀量,并进一步对稀土开采所导致的水土保持实物量及价值量损失进行了核算。结果表明：1）赣州市稀土开采所导致的土壤侵蚀极为严重,相较于基准参考区较低的土壤侵蚀模数 [平均为2 345.9 t/(km²·a)],矿区及其周边的平均土壤侵蚀模数达到了8 487.5 t/(km²·a),土壤侵蚀严重区甚至高达70 000 t/(km²·a)以上,总体上,赣州市2013年稀土矿开采所导致的土壤侵蚀量为646 917 t;2）赣州市稀土开采所导致的水土保持实物量及价值量损失巨大,2013年,赣州市稀土开采所导致的水土保持价值损失量为461 921.3万元,占到了其当年总产值的12.35%。论文构建的水土保持价值损失评估方法可为其他类似矿区的评估提供解决思路,研究结果可为稀土矿区生态评估、稀土资源定价以及矿区的生态环境管理提供依据。     

内蒙古包头白云鄂博矿区及尾矿区周围土壤稀土污染现状和分布特征

对位于内蒙古草原生态系统的包头尾矿库区和白云鄂博稀土矿区土壤中稀土元素的污染现状和分布特征进行调查研究,旨在为掌握草原矿区土壤的稀土污染现状并为其治理提供基础数据和理论依据.结果表明,与内蒙古地区的背景值相比较,包头尾矿库区不同方位土壤中7种稀土元素都存在一定程度的累积,其含量分布顺序为Ce>La>Nd>Pr>Sm>Y>Eu;尾矿库区各方位土壤稀土污染最严重为距尾矿库边缘50 m范围以内的区域,最高可达La 11 145.0 mg.kg-1、Ce 23 636.0mg.kg-1、Pr 4 568.16 mg.kg-1、Nd 6 855.51 mg.kg-1、Sm 582.18 mg.kg-1、Eu 94.21 mg.kg-1、Y 136.25 mg.kg-1;受包头尾矿区常年主导风向西北风的影响,处于下风向的东南方位污染最为严重,其次为东北、西南、西北方位.对于白云鄂博矿区而言,采矿区土壤7种稀土元素的含量明显高于其他区域,其含量平均值为La 3 112.56 mg.kg-1、Ce 7 142.12 mg.kg-1、Pr1 467.12 mg.kg-1、Nd 2 552.80 mg.kg-1、Sm 210.80 mg.kg-1、Eu 36.20 mg.kg-1、Y 63.22 mg.kg-1;调查研究的6个区域稀土元素污染的程度大小顺序为:采矿区>场区外>铁路东侧>排土场>城区外>铁路西侧;另外,铁路运输矿石也已经造成了沿线土壤的稀土污染,常年主导风向对铁路沿线土壤中稀土元素的分布有一定的影响.包头尾矿库区和白云鄂博采矿区的土壤具有相似的稀土污染特征,与尾矿砂中同种稀土元素的含量相对应,对当地草原生态系统的健康稳定构成了威胁.     

稀土矿区污染农田土壤治理后稀土元素的赋存形态分析

针对赣南稀土矿区受污染农田土壤,研究添加改良剂沸石治理后土壤中稀土元素的含量及形态分布特征。分别采用酸法消解和Tessier连续提取法对土壤样品(土样)中稀土元素总量及赋存形态进行提取分析,并利用电感耦和等离子质谱仪(ICP-MS)测定其中15种稀土元素含量及其形态含量。结果表明,土样中各稀土元素总量高达1 296 mg/kg,远远高于全国土壤平均总量176.8 mg/kg,稀土钇(Y)含量高达386.01 mg/kg远高于其余14种稀土元素含量,土样中轻稀土元素含量与重稀土元素含量比值为0.66远小于全国土壤中轻稀土含量与重稀土含量比值(3.78),表明该稀土矿属重稀土富钇矿型,且加入沸石不能影响土样中稀土元素的总量变化;矿区农田土壤加入沸石治理前,碳酸盐结合态、有机物结合态、铁-锰氧化物结合态、可交换态和残渣态稀土元素含量分别占总量百分比分别为51.03%、29.6%、10.39%、7.52%和1.46%,加入沸石治理后,以上5种形态的稀土元素含量占总量百分比分别为8.19%、71.54%、9.35%、4.34%和6.58%,表明沸石对矿区农田土壤中稀土元素的形态分布有很大影响,并显著钝化稀土元素在土壤中的生物活性及可迁移性。     

煤矿开采区地下水环境影响评价方法与治理研究

针对煤矿开采对地下水污染的问题,首先分析了煤矿开采对地下水污染的影响因素,然后通过对研究区域地下水污染物组分的分析,考虑各种评价方法的优缺点,采用模糊综合评判法,对煤炭开采对地下水的污染做出了比较合乎实际的评价。最后,对防治煤矿开采对地下水污染工作提出一些建议。     

抚仙湖流域磷矿开采区不同植被类型水土流失的对比研究

通过对抚仙湖流域磷矿开采区内不同植被类型在同一降雨下水土流失的对比研究，筛选出磷矿开采区内水土保持能力较好的植被类型，研究表明：在所选8种植被类型中，竹林植物群落的水土保持能力最强，旱冬瓜林植物群落次之。     

内蒙古白云鄂博矿区土壤稀土元素污染特征及评价

白云鄂博矿床是世界上最大的轻稀土矿床,在长期开采过程中向周围环境中释放了大量的稀土元素.为了制定有效地修复方案,必须对稀土元素的浓度、空间分布、分布模式、污染水平和生态风险进行分析和评价.结果表明,土壤样品总稀土含量平均值为6064.95 mg·kg^-1,高于对照点（207.44 mg·kg^-1）、内蒙古（150.95 mg·kg^-1）和中国（184.72 mg·kg^-1）土壤背景值,说明周边土壤出现稀土富集现象.轻稀土元素占到稀土总量的83%~99%,Ce是最主要的轻稀土元素.总稀土的高值区域主要集中于矿源附近,分布极不均匀,受外界干扰较大.各个功能区稀土球粒陨石标准化模式相似,归一化曲线向右倾斜,轻重稀土分馏明显.δCe和δEu的计算显示土壤具有明显的Ce正异常和Eu负异常.La/Yb、La/Sm和Gd/Yb的比值表明,土壤中稀土元素的分布模式是轻稀土元素富集,而且轻稀土元素较重稀土元素具有更为显著的分馏作用.采用4种方法对研究区土壤中稀土元素污染状况和生态风险进行评价.地累积指数计算表明Ce、Nd、Pr和La的均值达到了重污染程度.校正污染程度评价结果显示,不同功能区稀土元素的平均mC_d值范围为7.14~31.38,尾矿库属于高污染水平,居民区和工业区属于非常高污染水平,而采矿区和排土场则达到极高污染水平.污染负荷指数评价显示尾矿库属于中度污染水平,其余功能区则达到重度污染水平.白云鄂博矿区土壤中稀土元素的潜在生态风险指数范围为120.99~6376.46,33%的样点呈现出极强生态风险,16%的样点呈现很强的生态风险,12%的样点呈现较强的生态风险,30%的样点呈现中等风险,只有9%的样点呈现较低的生态风险.因此,亟待采取有效地措施来控制白云鄂博矿区土壤中稀土元素的污染和潜在生态风险.     

北方某轻稀土尾矿库不同恢复区土壤理化性质差异

文章将中国北方某轻稀土尾矿库周边分为5个研究区,其中1个为空白对照区,以2011年植被恢复前和2017年植被恢复后,不同区域土壤理化性质差异,分析植物群落修复效果,以期筛选出改善土壤肥力最有效的植物群落配植模式。通过轻稀土尾矿库周边不同方位的S1～S5区域的土壤采集分析和植物群落调查,采用土壤肥力综合评价方法科学筛选改善土壤物理性质最佳植物群落和改善土壤化学性质最佳植物群落。轻稀土尾矿分为5个区域,不同植物群落恢复土壤肥力存在一定差异,S1为空白对照区。S5区土壤非毛管孔隙度与毛管孔隙度比值最高分别是0.078、0.11和0.13,未达到0.25～0.5标准;S3区土壤容重最低1.62 g/cm3,未达到1.25～1.35 g/cm~3标准;虽然修复效果显著但没有能够达到良性结构标准的修复地。土壤化学性质5个区域土壤pH值均下降,但依然是碱性土壤;S4区在合理利用生态位进行植物群落配植,群落根际形成稳定的微生物层,建立土壤与植物的营养物质良性循环通道,改善效果最佳。土壤肥力计算恢复地土壤肥力指数,结果说明,群落的植物多样性>植物数量>植被覆盖率>群落结构>裸地。通过研究分析"杨柳科乔木+豆科灌草"模式,例如"旱柳+毛白杨+胡枝子+紫苜蓿+梭梭+小叶锦鸡儿"是土壤物理性质改善的有效配植模式;"乡土乔木+蔷薇科+豆科灌草"模式,例如"毛白杨+樟子松+山桃+柠条+紫苜蓿+早熟禾"对土壤化学性质改良效果较好。2种植物群落配植模式可以有效提高土壤肥力,改善土壤环境。     

中国北方典型设施菜地土壤稀土元素分布特征及环境意义

以我国北方地区天津武清、山西晋中、辽宁沈阳和内蒙古乌兰察布等地的典型设施菜地土壤为研究对象,分析设施蔬菜种植过程中土壤稀土元素的变化特征,尝试利用稀土元素特征值示踪、表征人类活动对土壤生态环境干扰的可行性.结果发现,辽宁沈阳设施菜地表层土壤中稀土元素总量(REE)范围为146.52～158.76mg·kg-1,均值为1...