采矿活动对煤矿区土壤中重金属污染研究

以国家亿吨煤建设基地、已有百年开采历史的淮南矿区为例 ,研究长期采矿活动 (尤其是煤矸石堆积 )造成的矿区土壤重金属污染。从不同开采历史的 3个矿井区 (大约分别为 10 0、5 0、2 5年 )选择 4条土壤采样线 ,系统采集煤矸石堆附近的土壤样品 ,使用美国IRISIntrepid电感耦合等离子体全谱直读光谱仪对土壤中主要有害元素 (Cu、Ni、Pb、Zn、Sn、Cr、Co)进行分析 ,用土壤标样 (GBW0 74 0 3)控制分析质量。采用元素富集系数法 (Al为参比元素 )来评价重金属的富集水平。研究结果表明 :矿区土壤已表现来自采矿活动的重金属污染贡献 ,且具有累积性。不同矿井区土壤中重金属含量呈现随开采历史及堆积煤矸石风化时间长而递减的趋势 ,且Co、Cu、Zn、Ni、Pb表现相对较强的迁移性 ,其含量在部分矿井区土壤中超过国家土壤一级污染标准。但矿区土壤中分析的重金属元素均未超过国家土壤二级污染标准 ,这说明煤矸石中重金属向周围土壤的迁移是缓慢过程     

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。     

安太堡露天矿不同复垦基质和植物中重金属含量及污染评价

以山西省平朔安太堡露天煤矿为研究对象,对矿区4种复垦基质、7种复垦植物及原地貌农田和林地2种土壤及4种植物的重金属含量进行比较分析与评价。结果表明:不同复垦基质各重金属全量均未超出国家土壤环境质量二级标准,重金属水溶态均低于地表水环境质量标准Ⅲ类水质指标,不会对矿区环境造成危害;重金属全量与水溶态呈一致趋势,即单项污染指数除Cd外,Pb、Cu、Cr和As等元素最高含量均出现在风化煤矸石,综合污染指数均为新鲜煤矸石>风化煤矸石>原地貌农田土壤>南排土场1380平台复垦土壤>南排土场1420燃烧区残留物>原地貌林地土壤;各样点Cd的全量与水溶态达显著相关水平,样点Pb、Cu、Cr和As的全量与水溶态达极显著相关水平;矿区植物中重金属Cd、Pb、Cu和As含量均未超出正常植物的含量标准,但所有植物中Cr含量均超出正常植物的含量标准,因此,矿区植物体中Cr的污染不可忽视。     

不同植物组合对煤矸石混合土中镉的吸收效应

煤矸石是煤炭开采和利用过程中产生的废弃物,堆放的煤矸石风化物镉含量高,易造成邻近水体和土壤污染,利用植物修复煤矸石重金属污染已成为研究热点。本文采用盆栽模拟试验方法,将煤矸石风化物与土壤以1︰1混合作为培养基质,比较黑麦草、菊苣、紫花苜蓿单作与间作条件下的生长状况,以及植株氮、磷、镉含量和吸收量等,以期筛选出适合煤矸石镉污染修复的植物组合。结果表明,单作条件下黑麦草在煤矸石混合土壤上生物量最大,但其镉吸收量与菊苣、苜蓿无显著差异;间作提高了黑麦草生物量、氮、磷和镉的吸收量,降低了菊苣的生物量、氮、磷和镉的吸收量,间作对苜蓿的影响不明显;6种植物组合中,黑麦草与苜蓿间作植物地上部生物量、氮、磷和镉吸收量均最高,其中镉吸收量是其它组合的1.29~1.76倍,可作为修复煤矸石重金属镉污染的优质组合。     

煤矿区矸石山周边土壤重金属污染特征与规律

以山东某矿区为例,通过淋溶模拟实验,研究了煤矸石中重金属的淋溶规律,并探讨了煤矸石山周边土壤重金属污染特征.结果表明:风化矸石淋滤液中的Zn、Pb、Cr和Cu浓度较高,并很快稳定;新鲜矸石在淋溶初期检出Zn,其它重金属元素没有检出;风化矸石淋滤液中重金属的含量要高于未风化矸石.矸石山周边表层土壤中的Zn、pb、Cr和Cu较高,且浓度高出矸石淋溶液许多倍,表明煤矸石中重金属淋滤具有长期性,矿区土壤对重金属具有迁移性和富集性.表层土壤重金属含量随着距煤矸石堆的距离增加而呈明显的下降趋势,充分表明矸石山对周边土壤造成了严重的重金属污染,而且在土壤剖面上,重金属含量表现出随土壤深度的增加而降低的趋势.     

铜川市三里洞煤矸石堆积地风化土壤重金属污染及植物富集特征

研究煤矿矸石地的土壤污染及植物对有毒元素的吸收可为污染治理和植被恢复提供科学依据。对铜川市三里洞煤矸石堆积地土壤污染和草本植物中重金属含量进行了研究。运用地质累积指数法和综合富集系数分别对土壤污染和草本植物富集重金属元素的能力进行了分析评价。结果表明,该区土壤中和草本植物中Cu,Cd,Zn,Mn,Ni,Pb,Cr元素均明显高于背景值;草本植物中Cu,Cd,Ni元素超出正常范围。土壤中重金属元素Cd为强度污染,Ni,Cu,Zn,Pb,Cr元素为轻度污染。不同植物中小飞蓬、铁杆蒿和野艾蒿对重金属元素的富集能力最强,其次为猪毛蒿和曼陀罗,狗牙根最差。     

新疆准东矿区土壤与降尘重金属空间分布及关联性分析

土壤重金属与大气降尘重金属之间的关联性可以反映重金属污染的来源、土壤-大气系统中重金属的传输、迁移和扩散特征。为了研究矿区表层土壤的污染状况及与降尘重金属质量分数间的关联性,该研究以新疆维吾尔自治区准东矿区为研究靶区,利用2014年采集的51个表层土壤和大气降尘样品的室内实测重金属质量分数数据,并基于此分析了样品中6种重金属(As、Cu、Cr、Hg、Pb、Zn)的空间分布特征、地积累指数以及潜在生态风险;利用Pearson相关性分析矩阵和灰色关联法对表层土壤与大气降尘中重金属浓度的相关性和关联度进行探讨。结果表明:1)准东矿区表层土壤重金属的分布状况存在着明显的空间差异,其中Hg的污染程度最严重,处于强-极强度污染,其潜在生态危害指数达到了较高生态风险;Zn和Cu基本处于无污染状态,属于轻微生态风险;2)大气降尘重金属空间分布存在着明显差异,降尘中的Zn处于极强度污染,Hg处于无污染状态;3)Pearson相关分析与灰色关联分析表明,准东地区表层土壤与大气降尘中6种重金属的相关系数大小顺序与关联度排序结果一致,其中Hg和As元素具有较强的一致性,且具有相同的来源,说明大气降尘对表层土壤中重金属的质量分数有一定影响。但因不同重金属元素沉降特性不同,导致各元素之间的关联度有所差异。     

煤矸石山优势植物对重金属吸收及富集特征

对六盘水市某煤矿煤矸石山14种优势植物根际土壤污染状况以及对重金属吸收与富集特征进行研究。结果表明:煤矸石风化土壤中重金属Zn、Cu、Cd和Pb有明显积累,Cd的污染最为严重。对各种植物体内的重金属含量分析发现,地上部分中Cu、Pb含量最高的植物为假酸浆,分别为46.79,12.56mg/kg;Zn含量最高的植物是酸模叶蓼,为60.97mg/kg;Cd含量最高的植物是龙葵,为1.84mg/kg。对转移系数和富集系数分析发现,鬼针草、千里光、龙葵、醉鱼草艾蒿和野棉花对Zn、Cu、Cd、Pb具有较强转移能力;假酸浆的地上部分对Cd的富集系数最高,为1.28;假酸浆的地下部分对重金属Zn、Cu、Cd、Pb的富集系数也较高,分别为1.83,0.90,3.20,1.96。因此,假酸浆可作为煤矸石风化土植被恢复的植物,同时也可用于重金属污染土壤的修复植物。     

青海江仓圣雄煤矿矸石堆积对周边高寒湿地植被和土壤影响

针对高寒地区露天煤矿开采产生的煤矸石堆积对多年冻土区高寒湿地的影响问题,本文通过地面调查、取样比较,研究分析了矿区周边高寒湿地植被和土壤特征对煤矸石渣山堆积的响应。结果表明,矿区煤矸石堆积的4年时间已经对周边近、中、远不同距离(300m,650m,1000m)高寒湿地植被和土壤产生了一定程度的影响,引起原生莎草类盖度和高度减小,靠近煤矸石渣山区域的牧草高度降低,中距离杂草平均高度比近距离高2.65cm。矸石堆积造成周围土壤容重增加,全氮和有机质含量逐渐减少,远距离0-10 cm土层全氮和有机质平均含量分别是近距离的1.16和1.20倍。高寒湿地土壤真菌和放线菌数量减少, 0-10cm土层近距离样区真菌数量仅为中距离的51.8 %,中距离样区放线菌数量分别是近距离和远距离的4.32和3.4倍。除锌元素和镉元素以外,煤矸石堆积没有显著影响土壤砷、铬、镍、铜、汞、铅等6种重金属元素含量。随机森林算法分析表明,杂草类高度,Zn元素含量,土壤容重、莎草盖度、有机质含量是煤矸石堆积对周围高寒湿地影响的主要因子。     

重金属元素在湿地生态系统中的迁移与分配

为了解重金属元素在湿地生态系统中的迁移和分配特征,于2011年夏季采集了大庆市龙凤湿地土壤、水、芦苇、鱼等4种样品,采用原子吸收分光光度法测定其中Cu,Cd,Zn,Pb,As和Hg这6种重金属元素的含量水平,应用统计学方法分析了彼此之间的相关关系。结果显示,龙凤湿地环境质量状况良好,土壤重金属含量低于松嫩平原的平均值,水体环境质量低于地表水环境质量Ⅱ级标准;湿地中生存的动、植物对重金属的累积情况各不相同,鱼体重金属的富集情况为:Zn>Cd>Cu>As>Hg>Pb,而芦苇重金属的富集情况则为:Cd>Hg>Zn>Cu>As>Pb。分析表明,土壤重金属含量与植物、鱼体重金属含量之间均存在明显的正相关关系,而水、植物、鱼三者之间虽然也存在一定的正相关关系,但均未达到显著水平。