采煤沉陷复垦区重金属分布特征及生态风险评价

以淮南新庄孜矿煤矸石充填复垦区为研究对象,通过现场调查取样、室内测试分析等手段,对煤矸石充填复垦区不同土地利用类型、不同充填深度土壤中Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、Mn和Hg 7种重金属的分布特征进行研究,同时采用生态风险指数法,对研究区土壤重金属潜在生态风险危害进行评价。结果表明:表层土壤中Cu、Zn、Cd、Mn和Hg 5种重金属平均值均超过当地的土壤背景值,存在不同程度的污染,且Cd污染最严重。从垂直方向来看,除Hg外土壤重金属无明显分布规律,Hg的含量随土壤深度的增加而升高。复垦区土壤重金属潜在生态风险危害严重,不同重金属潜在生态风险危害程度不同,Cd和Hg的潜在生态风险危害最大。     

采煤沉陷区土壤重金属含量对土壤酶活性的影响

为探明煤矿沉陷区土壤受重金属污染情况,探讨重金属含量对酶活性的影响,以焦作韩王煤矿沉陷区为例,通过野外调查与采样和室内分析,研究煤矿沉陷区土壤中重金属累积特性与土壤酶活性的变化。结果表明:研究区土壤中重金属Cu、Zn、As、Mo、Hg、Pb、Cd等含量均高于对照小区的含量,且有明显的空间异质性;沉陷区各种酶活性大都低于对照点,其在空间分布上受重金属的影响,重金属Co、Ni对大多数酶有促进作用,As、Mo则对酶活性有抑制作用,重金属对酶活性的影响取决于重金属的类型与含量;在研究区,蔗糖酶对重金属污染较为敏感,表明蔗糖酶可作为评估煤矿沉陷区土壤环境质量变化的有效指标。     

基于Hydrus-1D的黄河泥沙充填复垦土壤夹层结构优化

中国东部矿区煤粮复合区面积大,因采煤沉陷积水,导致大面积的耕地破坏,采煤沉陷地复垦成为中国亟待解决的问题,黄河泥沙夹层式充填复垦技术对实现采煤沉陷地复垦具有积极意义.为优化黄河泥沙充填复垦夹层式土壤剖面设计,该研究采用Hydrus-1D模拟分析了在充填复垦土壤总厚度一定的情况下,不同夹层厚度、位置和数量对重构土壤入渗和...     

基于内梅罗指数法的复垦村庄土壤重金属污染评价及空间分布

以复垦村庄——山西省泽州县西郜压煤搬迁村庄为研究区,采集和测定了村庄内18个样点中Hg,As,Pb,Cd,Cr的重金属含量,并通过内梅罗指数法对重金属污染程度进行评价和空间分析。研究表明:西郜村中土壤的重金属综合污染程度达到了中度污染程度,其中Hg元素污染程度最高;0—20cm土壤中重金属污染程度要高于20—40cm土壤;研究区耕地处重金属污染程度较轻,而土路处由于交通运输及人类活动从而导致重金属污染程度较高,对于宅基地区域,重金属污染程度较高区域都分布在修建年代不久的宅基地所在位置,研究结果可为开展村庄复垦重金属治理提供一定借鉴。     

煤矸石充填复垦地理化特性与重金属分布特征

为研究煤矸石充填复垦地农作物产量达到最佳时的覆土厚度及煤矸石充填复垦地重金属分布状况,该文以新庄孜矿煤矸石充填复垦地作为研究对象,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50~60,60~70,70~80,80~90 cm的4类试验地块及对照地块对其土壤理化性质及农作物根系分布、长势产量、重金属元素含量进行调查分析,发现复垦地块各项指标与对照地块差异显著,劣于对照地块;煤矸石充填基质土壤理化性质较差;70~80 cm的厚度是煤矸石充填复垦造地较经济合理的覆土厚度。煤矸石复垦地重金属元素有向上迁移的趋势;复垦土壤及煤矸石基质中Pb、Zn、Cr元素含量处于安全水平;大部分监测的Cu、Ni、Cd元素含量高于淮南土壤背景值,低于中国土壤环境质量标准二级标准,对复垦土壤已构成潜在的威胁性,应予以重视;覆土厚度50~60 cm地块的煤矸石基质中Cu、Ni元素含量处于安全水平,煤矸石基质中Cd元素含量高于淮南土壤土壤背景值,低于中国土壤环境质量标准二级标准,应予以重视。结果表明70~80 cm的厚度是煤矸石充填复垦造地最佳覆土厚度;新庄孜煤矸石充填复垦地重金属有向上迁移的趋势,复垦土壤中重金属含量符合国家二级标准,未出现重金属污染情况,但部分重金属元素含量高于淮南市土壤背景值,应予以重视。     

煤炭基地复垦村庄土壤重金属污染生态风险评价

对煤炭基地的复垦村庄进行土壤重金属潜在生态风险评价,可以指出在村庄复垦中应该特别注意的物质,减少煤炭开采后有可能会造成土地污染并提高村庄复垦后的耕地质量。以山西省泽州县西郜村的压煤复垦村庄为研究区域,在分析了该地区土壤重金属含量的基础上,以山西省土壤重金属元素背景值为评价标准,采用潜在危害指数法对土壤重金属污染状况进行评价。研究结果表明,压煤复垦村庄不同层次土壤的综合污染程度范围为6.05~14.92,平均处于中等污染程度;从单个要素上来看,各种重金属污染系数平均值由高到低为:Hg > Pb > As > Cd > Cr,Hg属于较高的污染水平,其重金属潜在风险指数在75.9～275.19之间,有一半样点的潜在生态风险达到了中等程度;Hg潜在生态风险达到了较高污染程度,需要在复垦过程中进行治理。对煤炭基地复垦土壤重金属进行潜在生态风险评价,有助于掌握土壤重金属污染特征和分布规律,为复垦后耕地的重金属污染控制与修复提供一定的依据,促进土地资源的可持续利用。     

堆肥施用和牧草种植对煤矿复垦地土壤肥力的影响

为改善采煤沉陷复垦区表层土壤养分贫瘠、控制水土流失,2013年5月在新庄孜煤矿沉陷区复垦地施用四种堆肥(堆肥1、堆肥2、堆肥3、堆肥4)后,进行紫花苜蓿(Medicago sativa)单播,墨西哥玉米(Purus frumentum)单播和两种牧草混播种植试验,并在当年牧草生长季结束后(2013年11月)对改良地表土进行理化性质分析,并用主成分分析的方法进行土壤质量评价。结果表明:施加堆肥各处理均能有效增加土壤有机质、全氮、速效磷含量,分别比对照增加了26%~45%、6%~14%、138%~359%,施加堆肥再单播紫花苜蓿使土壤含水量和硝态氮含量分别增加了24%~37%和210%~338%;堆肥改良后种植墨西哥玉米,复垦区表层土壤全磷含量增加了18%~20%;堆肥改良后混播紫花苜蓿和墨西哥玉米使复垦区表层土壤的含水量和铵态氮含量分别增加了36%~54%、50%~105%。在各处理中,施用堆肥4加紫花苜蓿和墨西哥玉米混播处理对复垦地表层土壤改良效果最好。     

尾矿区土壤重金属污染对土壤酶活性的影响

为研究铜陵尾矿区土壤重金属污染状况以及土壤重金属污染对土壤酶活性的影响,按照距离矿口远近不同进行土壤样品的采集。结果表明,尾矿区及其周边土壤受到不同程度的Cu、Zn、Pb、Mn污染,尾矿区土壤酶活性随着重金属污染程度的加剧而显著降低,其中蔗糖酶和脲酶活性下降最明显。多元回归分析表明,在土壤重金属复合污染影响下,Cu、Pb、Mn 3种重金属对土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶活性均有抑制作用,而Zn对土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶有一定的刺激作用。     

孝义铝矿复垦土壤重金属污染潜在生态风险评价

为了解和评估复垦区土壤重金属污染风险,采用Hakanson潜在生态风险指数(The Potential Ecological Risk Index)法,对孝义铝矿复垦3年后的土壤中7种(Cd、Cr、Cu、Pb、As、Ni和Zn)重金属质量分数和潜在生态风险进行评价。结果表明:复垦土壤中,主要超标重金属元素是Cd,7种元素均存在累积效应。污染源主要有复垦用土、农业生产和粉尘等外来影响;其中,Cd、Cr和As 3种元素具有伴随复合污染现象。Cd的污染指数最高,均值为11.54,处于很高的污染等级,污染指数均值顺序为CdPbAsCrNiZnCu;重金属潜在生态风险指数RI为238.39,属于中等生态风险水平。表明孝义铝矿复垦土壤存在中等程度的污染风险,需要减少和控制复垦用土以外的其他染物源进入,降低土壤污染的风险。该研究为复垦土地的利用方式具有重要的现实指导价值,为矿区复垦和治理的措施体系提供科学依据。     

高潜水位采煤沉陷区土地损毁程度评价

土地损毁程度评价是采煤沉陷区土地复垦方案编制和受损农民补偿标准制定的重要依据。该文以东滩煤矿为例,在系统梳理已有研究的基础上,构建评价指标体系,划分评价单元,采用基于模糊意见集中决策的序关系分析法(G1法)确定指标权重,针对高潜水位矿区的特点,将极限条件法和可拓评价方法相结合,对其2014—2018年开采造成的采煤沉陷区的土地损毁程度进行评价,结果表明:拟损毁的土地面积总共为1 675 hm~2,其中轻度损毁面积为968.2 hm~2,中度损毁面积为379.53 hm~2,重度损毁面积为327.27 hm~2。与简单的以积水状况确定损毁程度的经验方法比较表明,经验做法往往低估了高潜水位采煤沉陷区土地的损毁水平。该研究为东滩煤矿科学合理编制土地复垦方案、确定受损农民补偿标准提供了支持,为同类型的其他高潜水位采煤沉陷区土地损毁程度的评价提供了借鉴。     

粉煤灰充填复垦下大豆和玉米的生长状况及环境风险评估

为了解粉煤灰充填复垦下农作物的生长状况,阐明复垦方式对土壤和农作物中重金属含量的影响,以淮南田集电厂粉煤灰为例,采用不同的覆土方式,以全土为对照,在5块试验田种植大豆和玉米,定期观察其长势,并利用ICP-AES和HF-AFS测得种植农作物后土壤、粉煤灰、大豆和玉米的茎叶和果实中的重金属含量。结果表明,各种充填方式下,表层土壤大部分重金属含量降低,而Hg和Se含量增多,并表现出随覆土厚度增大而减少的趋势;复合充填下层土壤中Hg的污染指数为5.732,明显高于其他充填方式;在覆土30cm的充填方式下,农作物的株高大于其他覆土方式;并且在覆土30、50cm方式下,作物的茎叶和果实中所含的重金属的量比较接近全土种植下作物中重金属水平。所以,相对于50cm的覆土方式,覆土30cm充填方式是采煤塌陷地带生态修复和燃煤电厂粉煤灰处置较为经济的方式,也是对农作物中重金属元素影响较小的措施。     

新疆准东煤田土壤重金属来源分析及风险评价

为研究准东矿区土壤重金属来源及生态风险,分析了阜康市至准东矿区中间的3个缓冲区共27个土壤样方的As,Hg,Pb,Cr,Cu,Zn元素重金属含量状况,并利用因子分析、污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对各缓冲区土壤重金属进行了污染来源及风险分析。结果表明:除Cr的总体平均值高于新疆土壤背景值外,其余重金属含量均低于背景值。基于土壤重金属空间分布图显示,除Cu,Hg含量高值分布于C区域土壤外,其余重金属高值均出现在准东矿区(A区域)附近土壤,3个区域各重金属所占比例基本一致,距离矿区越远,变异系数呈减少趋势;污染源分析可知,准东矿区89.3%的Hg来源于煤炭燃烧,40.1%的Pb来源于交通运输,19.65%的As来源于大气降尘,Cu和Cr的主要来源为煤尘,其贡献率分别为60.23%和81.57%,其中29.7%的Cu来源于土壤母质,75.1%的Zn来源于土壤母质;基于污染指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法对不同缓冲区土壤污染风险进行了评价,得出土壤整体呈轻度-中度污染水平,距离矿区越远重金属污染状况越轻。As,Hg,Pb和Cr元素生态风险均呈现缓冲区区域A区域B区域C的趋势,距离矿区越远,生态风险越低。潜在生态风险指数与重金属单因子生态风险的大小顺序一致。     

某铀矿区农田土壤重金属污染综合评价

以某大型铀矿采矿区、冶炼厂、尾矿坝及周边农田土壤五种重金属元素含量实测值为基础数据,对矿区农田土壤重金属污染状况采用改进的内梅罗综合污染指数法、地质累积指数法及潜在生态风险指数法进行综合分析评价,并通过相关性综合分析、主成分分析及聚类分析方法探究农田土壤五种重金属污染物的来源。结果表明,三个采样区农田土壤中镉、铬、铅和铜的污染严重程度:尾矿坝 > 冶炼厂 > 采矿区,放射性元素铀的污染严重程度:冶炼厂 > 尾矿坝 > 采矿区;研究区重金属污染严重,其重金属污染来源的关键因素是铀。该综合评价结果为铀矿区周边农田土壤中重金属污染的科学治理提供重要理论依据。     

复垦不同年限煤矸山土壤重金属污染状况评价

为研究复垦年限对煤矸山土壤重金属的影响,以山西省霍州市曹村煤矿煤矸山复垦3 a,5 a,7 a和9 a农田为研究对象,对复垦地土壤重金属Hg,Cd,Pb,As和Ni的质量分数及其污染状况进行了分析。结果表明:（1）煤矸山复垦农田0—20 cm和20—40 cm土层土壤重金属质量分数有随复垦年限增加而增加的趋势,其中Pb,Cd表现最明显,而Hg的增加趋势主要出现在20—40 cm土层;同时,煤矸山复垦农田土壤重金属质量分数均不同程度地高于当地普通农田,尤其在20—40 cm土层表现更明显;（2）单因子污染指数表明,Hg和As在0—20 cm和20—40 cm土层污染程度随年限没有变化,分别为重度污染和轻微污染,Pb和Cd在0—20 cm也没有变化,分别为轻微污染和轻度污染,但在20—40 cm土层随年限增长达到轻度污染和中度污染;综合污染指数表明,复垦农田在0—20 cm和20—40 cm土层污染指数均表现为随复垦年限增加而增加的趋势,4种复垦年限农田均达到重度污染。研究结果有助于指导煤矸山植被恢复和复垦地的合理利用。     

藏中矿区重金属污染对土壤微生物学特性的影响

土壤微生物对土壤重金属污染反应敏感,是探讨矿区土壤重金属污染生态效应的有效指标之一。通过野外调查与采样和室内分析,研究了藏中矿区重金属污染对土壤蔗糖酶、脲酶、脱氢酶和酸性磷酸酶活性、微生物生物量C（MBC）、N（MBN）和P（MBP）、土壤基础呼吸、代谢商（qCO2）及可矿化N的影响。研究表明,矿区土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd全量和有效含量均高于对照土壤;随着矿区土壤重金属含量增加,土壤酶活性、微生物量C、N和P、可矿化N均逐渐降低,土壤基础呼吸和qCO2则逐渐升高;土壤重金属与土壤蔗糖酶活性、脲酶活性、脱氢酶活性、酸性磷酸酶活性、MBC、MBN、土壤基础呼吸、qCO2及可矿化N具有显著的线性相关;脱氢酶活性对土壤重金属污染最为敏感,表明脱氢酶活性可作为藏中矿区土壤环境质量变化的有效指标。     

小秦岭某金矿区农田土壤重金属污染评价

小秦岭金矿区是中国第二大产金区,金矿开采、选冶活动会将重金属释放到环境中,对土壤环境造成污染。本研究系统采集了133件农田土壤样及邻区非矿业活动区的土壤对照样,结果表明,研究区农田土壤中Hg、Pb、Cd污染明显。以邻区表层土壤重金属含量作为对比评价矿区土壤污染的对比值,除Cr外,Hg、Pb、Cd、Cu、Zn、As累积超标率分别为96.90%、100%、60.10%、12.03%、78.90%、69.17%。Hg、Pb、Cu、Zn、Cd超过国家土壤环境质量二级标准的样本超标率分别为43.16%、12.8%、7.52%、3.01%、2.25%。土壤重金属综合污染指数表明,36.08%的土壤样本受到了轻度以上污染。Hg是农田土壤中最主要的重金属污染物,超标倍数均值为4.71,受Hg污染的农田面积为136.3km2,占到研究区面积的51.76%。土壤污染极其严重,矿区环境污染治理迫在眉睫。     

冀东平原农田土壤重金属污染源分析与风险评价

【目的】通过研究冀东平原水稻田土壤中重金属来源、污染现状、空间分布特征和潜在的生态风险,实现重金属污染农田土壤的安全利用管控。【方法】以实地采集的水稻田土壤表层样品（0～20 cm）为研究对象,测定土壤中铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、镉（Cd）、铅（Pb）、汞（Hg）和砷（As） 8种重金属元素含量。采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和主成分分析、聚类分析等多元统计分析方法测算区域土壤重金属污染程度,并进一步分析重金属污染来源。【结果】以《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB 15618—2018)》中的风险筛选值为重金属污染评价基准,冀东平原水稻田土壤部分区域受到明显污染威胁,从单一的重金属元素来看,Cd污染不容忽视,其超标率达到了23.2%,是区域内土壤污染的主要元素。从土壤重金属元素的空间分布来看,重金属污染主要分布在研究区的中部和西部,其中Cd污染严重区主要分布在中部区域。重金属污染元素来源解析结果表明,冀东平原水稻田土壤污染主要受人为活动影响,其次是成土母质,其中Cr和Zn主要以成土母质影响为主,Ni、Pb、Cu、Hg和As是成土母质...     

土壤酶对重金属污染的响应及指示研究进展

土壤酶在关键元素生物地球化学循环、动植物健康维持、环境污染净化等方面起着不可替代的重要作用,同时还是土壤污染程度评价的辅助指标之一。然而,由于土壤物理、化学和生物学性质的差异,以及研究方法的多样化,导致重金属与土壤酶活性之间的关系十分复杂,阻碍了土壤酶在土壤质量和健康评价中的应用。系统阐述了重金属污染对土壤酶的生态毒理效应,及其对土壤酶催化动力学特征的影响,构建了土壤-重金属-微生物对土壤酶作用的概念模型,并探讨未来的研究趋势和方向。土壤酶活性测定高效、便宜,且对重金属污染敏感,是极具潜力的土壤重金属污染评价的生物学指标,但仅采用土壤酶活性可能高估或低估重金属的生态毒性,加之当前对土壤酶的选择、活性的测定均缺乏统一的标准,致使难以建立重金属毒性阈值与土壤理化性质或土壤重金属有效性之间的定量关系,最终导致土壤酶在土壤污染生态风险评价中存在争议。未来亟需通过新技术和数学模型,深入揭示不同类型土壤中酶对重金属胁迫的响应机理,构建土壤性质与毒性阈值关系的经验模型,可为加强土壤酶在土壤质量和健康评价中的应用提供重要的理论依据。