钝化剂对铅锌尾矿砂中重金属的固化作用

铅锌尾矿砂重金属含量高,对环境危害大。为了减缓铅锌尾矿砂的重金属污染风险,采用室内培养实验方法,在铅锌尾矿砂中添加油菜秸秆、芒草秸秆、水稻秸秆、石灰和磷酸一铵等钝化剂,并通过DTPA及Tessier连续提取铅、锌、镉的化学形态,评价钝化剂对铅、锌、镉的移动性和生物有效性的影响。结果表明,油菜秸秆、芒草秸秆、水稻秸秆、石灰和磷酸一铵均显著地降低Cd的生物有效性及其迁移能力;磷酸一铵、油菜秸秆均能有效地降低尾矿砂中Pb的生物有效性及其迁移能力,尤其是磷酸一铵有极显著的效果;油菜秸秆、芒草秸秆、水稻秸秆和磷酸一铵均能有效地降低尾矿砂中Zn的生物有效性及其迁移能力。尾矿砂中DTPA态Cd、Zn与交换态、碳酸盐结合态Cd、Zn极显著正相关,DTPA态Pb与碳酸盐结合态Pb极显著正相关。从Pb、Cd、Zn生物有效态含量的减少方面考虑,油菜秸秆和磷酸一铵是较好的铅锌尾矿砂原位钝化剂。     

天然蒙脱石和沸石改良对黑麦草在铜尾矿砂上生长的影响

通过温室盆栽试验,开展了天然蒙脱石和沸石处理对黑麦草在铜矿尾矿砂上生长影响的研究。结果表明:蒙脱石和沸石改良对黑麦草的地上部生物量没有显著影响,但改变了黑麦草的根重;而施用肥料促进了黑麦草生长。蒙脱石的加入使尾矿砂的有效态锌含量显著降低,但对有效态铜的含量影响不明显;而沸石的加入均显著降低了尾矿砂的有效态铜和锌的含量;另外,矿物的加入降低了尾矿砂的pH值,但其变化与尾矿砂重金属有效态含量变化之间无相关性。矿物的加入降低了黑麦草根中的铜锌吸收,但蒙脱石增加了第一茬黑麦草地上部铜锌吸收,对第二茬黑麦草地上部铜锌吸收无影响;而沸石对两茬黑麦草地上部铜锌含量均无显著影响。不同生长期黑麦草对铜锌吸收量有差异,第二茬黑麦草的地上部锌含量明显高于第一茬,而铜含量则变化不大。     

金属尾矿砂的改良和植被重建研究进展

针对金属尾矿砂的理化性状以及所带来的环境影响进行了简要介绍和评述,着重从改良的角度论述了我国治理修复金属矿区尾矿砂的研究进展、存在的问题和将来的发展方向。     

泥炭和化学肥料处理对黑麦草在铜矿尾矿砂上生长影响的研究

金属采矿产生的尾矿不但粒度小、重量轻、表面积大 ,堆放时易流动和形成塌漏 ,而且含有高浓度的重金属 ,对附近的村镇、农田、水源等构成极大威胁[1～ 3] 。因此 ,为保护环境、减小矿业开发对自然生态的破坏 ,金属尾矿库的土地复垦将非常必要[4 ,5] 。早期的结果表明 ,重金属的毒性和营养物质的缺乏是矿区植物定植的主要限制因子[6 ,7] 。添加改良剂和化学肥料来改变矿砂性质从而改善植物生长条件 ,实现尾矿库的植被恢复是一个可行的途径[8,9] 。有机物料的施用不但改善了尾矿砂较恶劣的物理性状 ,并且其分解产物具有一定的活性基团 ,很容易…     

铅锌矿废弃地尾矿砂对银合欢幼苗定居的影响

研究了广东省仁化县韶关凡口铅锌矿废弃地尾矿砂对银合欢（Leucaena glauca)幼苗定居的影响。结果表明，尾矿砂各Pb、Zn、Cu、Cd等重金属含量极高，Pb、Zn比对照土壤高100倍左右，Cu、Cd高4－5倍，植物对重金属的吸收、积累量较大，且多集中于根部。尾矿砂中硝态氮（NO3^--N)和铵态氮（NH4^ -N)含量很低，仅为对照土壤的13％－23％。银合欢幼苗在尾矿砂中能生长，但其叶片光合色素含量较少，株高、复叶数、植株干物质量等生物量显著降低，这主要是由于重金属含量过高导致根系活力降低，限制了植物对水分和营养物质的吸收，其次是土壤贫瘠的影响。     

铅锌矿废弃地尾矿砂对银合欢幼苗定居的影响

研究了广东省仁化县韶关凡口铅锌矿废弃地尾矿砂对银合欢(Leucaena glauca)幼苗定居的影响。结果表明，尾矿砂中Pb、Zn、Cu、Cd等重金属含量极高，Pb、Zn比对照土壤高100倍左右，Cu、Cd高4～5倍，植物对重金属的吸收、积累量较大，且多集中于根部。尾矿砂中硝态氮(NO^-₃-N)和铵态氮(NH⁺₄-N)含量很低，仅为对照土壤的13%～23%。银合欢幼苗在尾矿砂中能生长，但其叶片光合色素含量较少，株高、复叶数、植株干物质量等生物量显著降低，这主要是由于重金属含量过高导致根系活力降低，限制了植物对水分和营养物质的吸收，其次是土壤贫瘠的影响。     

尾矿砂堆积地五节芒自然定居对土壤微生物生物量、呼吸速率及酶活性的影响

为了认识重金属耐性植物五节芒（Miscanthus floridulus）对尾矿砂土壤的改良作用,在尾矿砂堆积地上选择1个裸露的尾矿砂样点（对照）和4个五节芒定居的尾矿砂样点（RI、RII、RIII和RIV）为样地,研究了土壤微生物生物量、呼吸速率和酶活性随五节芒定居梯度的变化规律以及这些微生物参数与土壤理化特性和重金属含量的关系。结果发现,随着五节芒在尾矿砂上的定居,除土壤pH以外,土壤有机碳、总氮、总磷、NH4+-N、NO3--N和速效磷的含量以及团聚体稳定性和最大持水量均显著提高（P 0.05）,而土壤重金属总量与DTPA可提取量均显著下降（P 0.05）。土壤生物生物量碳、氮、磷、基础呼吸速率、基质诱导呼吸速率、10种土壤酶活性均显著提高（P 0.05）,但土壤呼吸熵和多酚氧化酶活性显著下降（P 0.05）。主分量分析（PCA）结果表明,土壤微生物参数、土壤理化特性和土壤重金属数据均可显著区分出5个研究样地;典范相关分析（CCA）结果看出,土壤微生物参数总体变化与土壤理化特性呈显著正相关（pH除外）,与土壤重金属呈显著负相关。     

污泥有机肥改良铅锌尾矿对4种草本植物生长和重金属积累的影响

[目的]研究添加不同量的污泥有机肥对生长在铅锌尾矿中的黑麦草、白三叶、草木樨、沙打旺4种植物生长状况和对Pb,Zn,Cu,Cr,Cd累积的影响,以期为合理利用污泥有机肥改良、修复尾矿库提供理论依据。[方法]采用盆栽试验的方法。[结果]20g/kg处理水平下,4种植物株高、根长、地上鲜重、根鲜重均达到最大。施肥处理下,供试的4种植物叶绿素a+b含量均比对照高。随着改良剂含量的增加,黑麦草、白三叶丙二醛含量呈下降趋势。黑麦草、白三叶、草木樨体内Pb,Zn,Cd含量在10g/kg处理水平下达到最大,在20g/kg水平下降低。[结论]随着有机肥添加量的增加,重金属量向植物体内转移减少,有利于缓解重金属的毒害作用。     

不同改良剂对黑麦草在铜矿尾矿砂上生长的影响

Montmorillonite, rice straw, organic manure and chemical fertilizer were used as amendment materials for copper mine tailings, and their effects on mine tailing pH, nutrients and metal availability to ryegrass were investigated. Chemical fertilization was the most effective one in improving ryegrass growth in mine tailings among the amendment materials examined. It was found that montmorillonite raised biomass of ryegrass at the 1st and 2nd cuts, but it did not give further positive effects at the 3rd and 4th cuts. The effect of organic materials on ryegrass growth was not so good as expected, mainly due to their slow decomposition in mine tailings with less soil microorganisms. Available Cu and Zn contents in mine tailings decreased in the presence of montmorillonite but increased when rice straw and organic manure were used as amendments. Cu and Zn contents in ryegrass decreased with increasing the rate of montmorillonite application but increased with the rate of rice straw. Zn showed much stronger mobility from soil to ryegrass than Cu, and almost all the available N and P in mine tailings, except for the treatments with organic manure, were completely consumed after ryegrass had grown in mine tailings for more than four months and been harvested for four times. Owing to its large biomass and high metal uptake, ryegrass is a potential plant for remediation of metal contaminated soils in practice.     

土壤结构调理剂PAM对复垦铁尾矿砂物理性状的影响

聚丙烯酰胺（polyacrylamide,PAM）是一种常见的土壤结构调理剂,但在尾矿复垦中却少有应用。该文通过室内土柱模拟试验,采用干混法在铁尾矿砂中加入PAM,设置0%（对照）、0.05%、0.10%和0.20%共4种质量浓度PAM,观测PAM对铁尾矿砂物理性状的影响。结果表明：1）除总孔隙度之外,对照与混合PAM尾矿砂的容重、毛管孔度和毛管持水量差异显著（P<0.05）。2）随着尾矿砂毛管水上升高度增加,PAM质量浓度越大,含水率下降的趋势越缓慢,但含水率的变异性却越大,变异系数从1.22%（10 cm）增大到7.13%（40 cm）。3）PAM会极显著抑制尾矿砂毛管水上升高度（P<0.01） 但PAM质量浓度不同,抑制程度不同。据此可将上升曲线分为3个阶段：第1阶段,0～5 min,上升高度相似阶段;第2阶段6～25 min,上升高度分异阶段;第3阶段30～420 min,上升高度变化规律相对稳定阶段。毛管水上升高度随时间变化呈现幂函数增加趋势,上升速率随时间变化呈现幂函数减小趋势。4）在自然通风状态下,72小时内不同PAM质量浓度尾矿砂的含水率均持续降低,纯尾矿砂含水率的降低幅度最大,从37.53%减少到35.60%;PAM质量浓度为0.20%的尾矿砂含水率降低幅度最小,从37.40%减少到36.67%。因此,PAM的合理使用能够有效改善尾矿砂的物理性状和水分运移,为无土区的植被恢复创造适宜的生长条件。     

先锋植物对铅锌尾矿库重金属污染的修复作用

通过野外调查发现湖南湘西花坦铅锌尾矿库定居成功五节芒、辣蓼和截叶铁扫帚3种先锋植物.研究先锋植物对其根际土壤理化性质的改良,先锋植物对重金属Pb、Zn、Cd的吸收积累及其生长对根际土壤重金属化学形态的影响.结果表明,先锋植物的定居提高了其根际土壤有机质、全氮含量和土壤含水率,而pH值均有所降低;3种先锋植物均表现为对Zn具有较强的富集能力,而对Pb、Cd的富集能力很差;先锋植物的生长通过促进残留态Pb、Zn、Cd向弱结合态转化,改变了Pb、Zn、Cd的形态分布,影响土壤中Pb、Zn、Cd的生物有效性.先锋植物五节芒、辣蓼和截叶铁扫帚的自然定居,有利于铅锌尾矿库重金属污染的修复.     

不同植物对铅锌矿废弃地矿渣抗侵蚀性的影响

以废弃铅锌矿矿渣为同一基质,选择苗期光皮桦(Betulalum in iferaH.Winkl)、醉鱼草(Buddle jalind leyanaFort.)、芦竹Arundo donaxLinn.)及五节芒〔Miscanthus floridulus(Lab.)Warb.exSchumet Laut〕进行露天盆栽试验,并以生长200d后的4种植物根系及矿渣为研究对象,分析比较了4种植物的根系特征及其对矿渣紧实度、抗冲抗蚀性的影响。结果显示,4种植物的地下生物量大小为芦竹 > 醉鱼草 > 五节芒 > 苗期光皮桦,并且芦竹的根系总量明显大于其他3种植物;4种植物对矿渣的抗蚀性和抗冲性均有明显增强效应,芦竹对矿渣抗冲抗蚀性的增强效果最明显,其中芦竹对矿渣抗蚀增强系数达0.98,对矿渣抗冲性增强值为26.63。矿渣受侵蚀减缓率与植物根系生物量成显著正相关关系。     

Effects of Biochar and Marble mud on Mine Waste Properties to Reclaim Tailing Ponds

The effects of biochar addition in improving soil physical properties are not clearly understood in mining tailings. The objective of this study was to determine the effects of three different types of biochars, in addition to marble mud (MM) and their mixtures, on the structural stability and water retention of mine wastes in Cartagena, Spain. Biochars were produced at 500 °C from pig manure (PM), cotton (Gossipium hirsutum L.) crop residues (CR) and municipal solid waste (MSW). Biochars were added to the mine waste (MW) along with MM and a control (no amendments added). These mixtures were incubated in cores for 90 days (25 °C). PM and CR mixed with MM decreased soil bulk density (from 0 · 98 g cm^‐3 to 0 · 89 and 0 · 84 g cm⁻³, respectively). Amendments had no significant effect on total porosity whereas they increased gas diffusion by 100%, except for MSW. MM improved the plant available water from 0 · 59 to 2 · 56 cm as its combination with biochars, extremely relevant in water scarce climates. The micropores were likely replaced by mesopores when application of PM, CR, MM, and biochars + MM and they improved water retention. Total carbon (TC) and total nitrogen (TN) increased by using biochars and MM and no significant effects were assessed on aggregates. In general, MM mixed with PM and CR derived biochar improved the structural stability and exhibited a strong impact in reclaiming physical quality on mine tailings. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

施用外源物对尾矿土壤种植胡枝子修复效应初探

采用土培试验在两种尾矿土壤(废弃地和尾矿渣土)上种植耐性不同的两个胡枝子品种,通过添加客土、锯末,调控有机肥或无机肥等外源物,分析不同处理条件下胡枝子生物量、植株和土体内重金属含量,以明确外源物对尾矿土壤的修复效应。结果表明,二色胡枝子生物量整体上显著高于截叶胡枝子生物量;在所有处理中,废弃地上同时添加客土和有机无机肥的处理是二色胡枝子生物量最高的处理。外源肥料添加提高了两个品种地上部和根部的生物量,客土添加可能对改善立地生存的理化条件有较大帮助作用,更能体现出肥料的效果。两种土壤上添加客土或肥料,均较为显著地减少了截叶胡枝子根部和地上部重金属的吸收,而二色胡枝子效果不明显。两种土壤上添加外源物、种植不同品种胡枝子可以降低部分处理土壤中重金属含量,但通过植物种植直接摄取土壤中重金属的量是相对较少的。总之,客土添加、肥料施入均较为明显地改善了废弃地和尾矿渣土两类土壤的立地条件,增加了两种胡枝子的生物量,一定程度上限制了植物对重金属的吸收,土壤改良的基础上优先选择耐性品种是提高植物修复效果的上佳方案。     

红透山铜尾矿重金属分布及其对土壤重金属污染的影响

通过对红透山铜尾矿重金属分布及尾矿区和农田区土壤重金属污染状况进行研究,结果显示:尾矿中四种重金属Cu、Zn、Pb、Cd均出现不同程度的淋滤-富集现象,对周围土壤存在较大的环境威胁。尾矿区土壤综合污染指数16.27,达重污染程度;周围农田土壤为轻度污染,综合污染指数1.29。四种重金属的污染状况分别为:Cd、Cu为重度污染,Zn为轻度污染,Pb为安全级别。     

赤泥和有机肥对镉、铅在水稻中吸收分布的影响

通过大田正交试验,研究添加赤泥和有机肥对Cd、Pb在土壤-水稻系统中分布规律的影响。结果表明,添加赤泥或有机肥后,水稻根际土壤pH值升高0.36~1.90个单位,根际土壤中Cd、Pb含量分别降低2.73%~26.25%和7.15%~34.26%,糙米中Cd和Pb含量分别降低23.24%~55.90%和11.76%~29.41%,其中单施赤泥效果最好,其次是配施,单施有机肥最差。添加赤泥和有机肥后,水稻各器官中Cd和Pb含量显著降低,不同生育期Cd和Pb的贡献率明显改变,且添加量及施肥方式(单施、配施)也有显著影响。与CK相比,降Cd效果最好的是单施赤泥4 000 kg·hm~(-2),降幅为55.90%;降Pb效果最好的是赤泥(4 000 kg·hm~(-2))与有机肥(1 000 kg·hm~(-2))配施,降幅为29.41%。由于土壤中Cd(超标65倍)、Pb(超标7倍)污染程度较高,糙米中Cd、Pb含量仍超过食品污染物限量(GB 2762—2012)。因此,在重金属污染程度较高的稻田,仅通过添加土壤调理剂不能达到安全生产的目的。     

铅锌矿尾矿坝分离节杆菌12-1对Pb~(2+)的耐受和吸附性能研究

当前铅资源的粗放式开采和使用对环境造成了严重的污染。利用微生物修复铅污染具有费用低、易操作、环境友好等优点,在水体和土壤铅污染治理中具有很好的应用前景。为了了解微生物对铅的吸附特性,本研究从铅锌矿尾矿坝分离到的一株耐铅节杆菌(Arthrobacter sp.)12-1(Gen Bank登录号:KM362724),并研究其对铅的吸附过程和作用机制。研究耐铅节杆菌12-1在含不同Pb2+浓度LB培养基中的生长情况表明,其最高可耐受800 mg/L Pb2+。在水溶液中,经24 h吸附,耐铅节杆菌12-1可将Pb2+浓度从105 mg/L降至2.17 mg/L,吸附率为97.93%。显微成像(原子力显微镜,扫描电镜)观察和能谱分析表明,耐铅节杆菌12-1吸附铅后在细胞表面形成含铅的矿物。傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析表明,耐铅节杆菌12-1细胞上的羧基、酰胺和磷酸基团可能参与了铅的吸附和固定过程。以上结果表明,从铅锌矿尾矿坝分离到的耐铅节杆菌12-1对铅具有较好的耐受和吸附能力,显示其在铅污染环境修复中具有潜在的应用前景。本研究为细菌修复铅污染环境的实践提供了理论基础。     

铅锌矿区污染土壤微生物活性研究

通过野外调查和采样分析，研究了浙江衢州铅锌矿区土壤的微生物、土壤酶活性及植物重金属积累特性。结果表明：矿区污染区土壤Ph、Zn、Cd、Cu全量的平均值分别是对照土壤的267．8倍、132．6倍、41．8倍、17．0倍。矿区植物体内重金属含量与土壤重金属全量和有效态含量呈显著正相关。矿区土壤随着重金属含量的增加，土壤微生物生物量碳逐渐降低，而土壤基础呼吸、微生物代谢商则升高，矿区中心污染土壤微生物生物量碳只有对照土壤的72％，而基础呼吸和微生物代谢商分别是对照土壤的1．6倍和2．3倍。铅锌矿口附近污染区土壤酶活性较低，对照土壤的各种酶活性最高。其中土壤脱氧酶的活性变化最大，作为矿区重金属污染的指标更灵敏。     

硫营养对小花南芥（Arabis alpinal Var.parviflora Franch）累积铅锌的影响研究

采用盆栽试验方法,研究了硫营养对Pb/Zn富集植物--小花南芥（Arabis alpinal Var.parviflora Franch）生长和铅锌累积能力的影响。结果表明：小花南芥地上部生物量随硫营养质量分数的增加而显著增加,增幅为49.5%~118.6%;64mg·kg^-1硫营养处理,小花南芥植株地下部生物量增加114.5%;硫营养促进小花南芥对铅的累积,植株地上部铅累积量增加1.74-2.92倍,地下部增加2.01-3.86倍;8mg·kg^-1和24mg·kg^-1硫营养处理促进小花南芥对锌的累积。试验揭示适当的硫营养能促进小花南芥生长和对铅锌的累积。