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。     

防止土法炼锌废渣充填场地重金属污染复垦技术

黔西北赫章县炼锌造成大量的废弃地,土地复垦成为当地面临的主要问题。为大面积的土地复垦提供基础数据,在平整的废渣堆上用0、25和50 kg/m2的碱石灰做隔离层,然后在隔离层上覆以30、45和60 cm的非污染区土壤,共9个处理;选用当地的主要农作物红豆、白菜、玉米和马铃薯进行试验。通过近2 a对红豆、白菜、玉米和马铃薯可食部分和复垦土壤的重金属进行One-Way ANOVA （LSD）分析和富集系数比较得出碱石灰隔离层降低了农作物可食部分的重金属含量;玉米是对重金属富集系数最小的农作物,适合作为土地复垦的首选农作物,而白菜对重金属的富集系数最大,不适合在炼锌区复垦土壤种植;经济有效的碱石灰隔离层厚度为25 kg/m,复垦土壤的厚度为30 cm。     

不同还田材料对空心村整治后土壤肥力的影响

[目的]评估还田材料在空心村整治为农用地后对土壤养分的影响效应,为提高新增耕地质量提供科学的参考。[方法]在农村废弃宅基地的整治中使用不同的还田材料进行复垦还田,通过TS(改良剂FeSO4)、TF(有机肥鸡粪)、TC(粉煤灰)、TSF(改良剂+有机肥)、TFC(粉煤灰+有机肥)、TSC(改良剂+粉煤灰)和T0(无培肥措施)7种处理来监测土壤0—105cm剖面上养分含量的变化趋势。[结果]土壤剖面平均有效磷含量在处理TSF下最大,且覆土30cm的TSF处理相对高于T0处理254.49%,0—105cm的则相对高146.37%。土壤剖面平均速效钾含量在处理TSF下最大,且覆土30cm的TSF处理相对高于T0处理19.13,0—105cm的则相对高14.01。土壤剖面平均全氮含量在处理TSC下最大,且覆土30cm的TSC处理相对高于T0处理29.63%,0—105cm的则相对高27.06%。土壤剖面平均有机质含量在处理TF下最大,且覆土30cm的TF处理相对高于T0处理247.47%,0—105cm的则相对高于42.63%。[结论]综合比较,同时添加改良剂(FeSO4)和有机肥(鸡粪)时在玉米—小麦—玉米三季作物种植过后土壤养分增加迅速,对空心村整治后生土熟化促进效果明显。     

徐州矿区充填复垦土壤特性实验研究

为了研究矿区复垦土壤的特性、环境质量状况,探寻矿区特殊生态环境中污染物料的时间路径、人工土壤的质量品质,为煤矿塌陷区的充填复垦、环境治理提供依据,采用对复垦场地进行实验研究和数据分析的方法,对不同物料充填复垦场地的土壤特性进行比较分析.结果发现:(1)土壤环境:从渗透性来说,矸石复垦场地的保水性高于粉煤灰复垦场地,土层的保水性高于充填物料层的保水性;从土壤紧实度来说,粉煤灰充填复垦场地充填物料层的紧实度低于土层的紧实度,但都在适宜作物生长的范围内;对照地的土壤紧实度偏高;粉煤灰充填场地的土壤偏碱性;(2)土壤品质:粉煤灰充填土壤能够正常种植小麦、稻、草本的植物、蔬菜等;粉煤灰充填场地的土层虽然是沙土,但比较容易板结,不利于水分的渗透,而底层的粉煤灰保水性比较差;煤矸石充填复垦场地表层覆土厚度不均匀,且煤矸石保水保肥性比较差;(3)充填土壤的适种性和产量分析:粉煤灰回填的土壤适合草本蔬菜类植物的种植,单产与正常产量相当;对于种植稻的田块,保持正常的单产水平;种植小麦的产量受到影响.     

不同复垦方式对煤矿复垦区土壤物理性状的影响

以济宁市2010年复垦的引黄充填地块、引湖充填地块和预复垦地块为基础,研究在不同层次土壤颗粒组成、容重、土壤热通量的差异,探究三种复垦方式对耕地物理特性的影响。结果表明:(1)三种复垦方式改良层次分别为:引黄充填地块0~15cm,引湖充填地块30~50 cm,预复垦地块0~5 cm和15~30 cm。(2)引黄充填地块在0~30 cm范围内,土壤粉粒含量明显增加;引湖充填地块在0~15 cm粉粒含量低,15~50 cm粉粒含量有所增加,预复垦地块粗粉粒的含量较高。(3)在0~15 cm耕层,复垦地块土壤热通量与对照地块的相差程度由小到大依次为:引黄充填地块预复垦地块引湖充填地块。     

徐州矿区充填复垦土壤特性实验研究

为了研究矿区复垦土壤的特性、环境质量状况,探寻矿区特殊生态环境中的污染物料的时间路径、人工土壤的质量品质,为煤矿塌陷区的充填复垦、环境治理提供依据,采用对复垦场地进行实验研究和数据分析的方法,对不同物料充填复垦场地的土壤特性进行比较分析。结果发现：①土壤环境：从渗透性来说,矸石复垦场地的保水性高于粉煤灰复垦场地,土层的保水性高于充填物料层的保水性;从土壤紧实度来说,粉煤灰充填复垦场地充填物料层的紧实度低于土层的紧实度,但都在适宜作物生长的范围内;比照地的土壤紧实度偏高;粉煤灰充填场地的土壤偏碱性;②土壤品质：粉煤灰充填土壤能够正常种植小麦、稻、草本的植物、蔬菜等;粉煤灰充填场地的土层虽然是沙土,但比较容易板结,不利于水分的渗透,而底层的粉煤灰保水性比较差;煤矸石充填复垦场地表层覆土厚度不均匀,且煤矸石保水保肥性比较差;③充填土壤的适种性和产量分析：粉煤灰回填的土壤适合草本蔬菜类植物的种植,单产与正常产量相当;对于种植稻的田块,保持正常的单产水平;种植小麦的产量受到影响。     

不同复垦时间的粉煤灰充填复垦土壤重金属污染与评价

为了解粉煤灰充填复垦土壤重金属污染情况，通过实地试验与现场采样化验相结合的方法，对复垦时间不同的粉煤灰复垦土壤里砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)、铅(Pb)、铜(Cu)、硒(Se)、锌(Zn)、、镍(Ni)和氟(F)等重金属和微量元素含量的时空变异性进行了研究。结果发现：以土壤本底值作为评价标准时，粉煤灰充填复垦土壤整体处于受污染状态。其中，表层复垦土壤受到Cd、Se、Zn、F 4种元素污染较重；粉煤灰充填复垦土壤适合旱作，不适合用作水田；随着复垦时间的增加，表层复垦土壤的污染指数呈递增趋势。     

受污农田中农作物对重金属镉的富集特征研究

采用湿法消化法研究了浙江省不同地区农田污水灌溉后水体、土壤和多种农作物各器官的镉含量,分析了土壤污染状况及农作物对重金属镉的富集特征。结果表明：污水和受污土壤镉含量极显著相关（R^2=0．617,P〈0．01）。不同农作物对镉的吸收程度不同,富集系数为紫云英〉水稻〉大豆〉大麦〉玉米〉小麦。未受污染农作物和受污农作物根系及地上部镉含量差异明显,但镉富集系数差异不明显。同一农作物不同器官对镉的累积规律为根系〉茎叶〉果实。不同农作物果实的富集系数为紫云英〉大麦〉大豆〉水稻〉小麦〉玉米。对几种农作物富集系数和吸收系数的比较发现,玉米和小麦根系及茎叶等营养器官富集镉的能力较强,但果实富集量却很低。6种农作物对镉的转移系数为玉米〉大麦〉紫云英〉小麦〉大豆〉水稻,且转移系数介于0．50～0．95之间,说明这几种农作物均对镉有很好的耐性。     

矿山复垦土壤重金属元素时空变化研究

利用网格布点取样法采集抚顺矿区老虎台井田煤矿北部矸石回填垦还田生态重建试验区不同覆土类型、不同土壤深度、不同覆土年龄的土壤样品,对矿山复垦土壤的重金属元素的时空变化进行研究。结果表明,矸石回填覆土后,重金属元素含量呈逐年递减趋势;施（培）肥造成了重金属元素含量表层高于30cm和60cm土层;覆土中重金属元素主要来源于外界输入;矸石母质中的重金属不存在对覆土耕作层的污染问题。     

不同间种模式对作物富集重金属的效率及风险评估

环江县是广西粮食主产区,该地区重金属污染严重,但国内对于重金属复合污染的修复技术缺乏。为了降低复合污染土壤上种植的农作物体内重金属的含量,越来越多的人开始研究不同种植模式对作物吸收重金属的影响,间种模式可以调节田间养分利用,减少植物对重金属的吸收,对土壤修复及产品改良有效。以矿区污染农田为背景,供试土壤为铅锌硫铁矿山的尾砂坝坍塌污染的土壤,进行了蜈蚣草- 玉米、蜈蚣草- 大豆、大豆- 玉米、甘蔗- 大豆的间种试验,试验采用随机区组设计,试验时间1 年,用原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法测定重金属含量,通过对比分析单种与间种作物各部位中的Zn、As、Cd、Pb 的含量,探究间种模式对作物重金属的富集量和作物安全性的影响。结果表明,作物重金属含量变化受间种影响明显,玉米- 大豆间种模式比玉米单种籽粒中Pb 的含量下降38%。作物不同部位对重金属的富集能力也不同,As 在大豆体内的分布规律为叶> 茎> 根,而Pb 则为根> 叶> 茎。综上所述,在复合污染土壤中,间种可明显改善重金属对植物的污染,这些结果肯定了间作是重金属污染土壤修复的一个可能切入点。但在试验区种植粮食作物存在较大的健康风险,污染土壤还需进一步治理。     

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。     

徐州矿区充填复垦场地作物重金属含量研究

为了了解矿区充填复垦土壤重金属污染状况和复垦场地主要作物的重金属含量情况,通过场地采样试验与室内检测相结合的方法,对不同作物不同部位的砷、镉、铬、汞、铅、铜和锌等重金属含量进行了测定,并进行了相关的分析和研究。结果表明:作物在生育阶段不同部位对不同元素的敏感性不同;复垦场地红豆幼苗受重金属的污染较轻,而小麦和水稻则较严重;复垦场地应改变耕作制度,种植红豆或者利用红豆充当先锋作物。     

矿区复垦土壤种植小麦的重金属安全性

为分析矿区充填复垦土壤种植农作物的生态安全性,以中国徐州市柳新矿区复垦场地为例,对照当地农田土壤,对充填场地种植小麦不同部位As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn 7种重金属元素含量进行检测,分析了Cd、Cr在成熟小麦不同器官中的分布、富集情况,并利用单项污染指数法和综合指数法对小麦籽粒进行了风险评价。结果表明,三场地中Cd 和Hg在未成熟苗中的含量小于成熟茎中的含量,Cr、Cu和Zn则与之相反,Pb和As的含量规律性不太明显;复垦场地小麦未成熟根的重金属含量都小于成熟根中的含量;比照地中除Cr 和Zn之外,其余元素在未成熟根中的含量均大于成熟根的含量;参照粮食污染限量标准,小麦籽粒中Cd和Cr含量均超标。风险评价显示三场地小麦籽粒中Cd、Cr单项污染指数达到轻度至重度水平,综合污染指数处于轻度污染至中度污染水平之间。该研究对矿区粮食安全的监控具有重要的实际应用价值。     

山西平朔露天矿区复垦农用地表层土壤质量差异对比

以复垦农用地为研究对象,以原地貌未受损农用地和排土场未复垦地作为对照,共选择18个样地,对比研究复垦农用地、未复垦地及原地貌未受损农用地的土壤容重、田间持水量、pH值、有机质、全氮、全钾、有效磷、速效钾的差异,揭示复垦农用地土壤重构的过程及变异的规律。结果表明：（1）复垦农用地土壤容重、田间持水量、pH值、全钾、有效磷、速效钾的均值都略高于未受损农用地;而复垦农用地有机质、全氮的均值都略低于未受损农用地。（2）复垦农用地和未受损农用地在0-10cm的土壤容重及pH值均略低于10～20cm土层;0～10cm的土壤肥力指标均值略高于10～20em土层。（3）在0～10cm土层,复垦耕地和复垦林地的相关土壤理化性质要优于未受损耕地;在10—20cm,复垦林地土壤理化性质基本上优于未受损耕地。（4）复垦13年的耕地土壤容重、速效钾与未受损耕地差异不显著;复垦22年林地的单个土壤理化指标基本上优于复垦19年林地,复垦19年林地的单个土壤理化指标基本上优于未受损林地。     

复垦土壤重金属污染潜在生态风险评价

为揭示矿区复垦土壤中重金属元素潜在的污染特征,采用Hakanson 潜在生态风险指数（The Potential Ecological Risk Index）,对安太堡露天煤矿复垦土壤中Cd,Cr,Cu,Pb,Hg,As等6种污染元素进行了分析,研究了露天煤矿复垦土壤重金属污染程度及潜在的生态危害性。结果表明：安太堡露天煤矿不同复垦时间和复垦模式下不同层次的复垦土壤的综合污染程度范围为8.29～16.90,平均值为10.72,处于中等的污染程度。重金属潜在风险指数在131.43～331.03之间,平均191.68,生态风险达到了中等程度,特别是复垦13年的南排1?420退化平台,综合潜在生态风险指数为331.03,达到了较高程度。0～40 cm土层的潜在生态风险综合评价属于中度的潜在生态风险。Hg是主要的污染因子,其对潜在的生态风险指数所贡献的比例达到了72.5%～84.62%。其余重金属的生态风险较低。因此,在安太堡露天煤矿复垦土壤中,Hg是最主要的潜在污染因子,应采取一定的措施,防止Hg的污染。应用该体系对复垦土壤重金属污染生态风险评价所得的结论同其它研究结果互为补充和借鉴。     

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。     

贵州草海湿地周边耕地土壤与农作物重金属污染特征

采集草海湿地周边主要农作物可食部分及对应根系的土壤样品,分析测试了重金属Cd,Cr,Hg,Pb,As和Zn的含量,对比研究了土壤和作物中重金属污染水平及对重金属的富集能力。结果表明:土壤重金属元素Zn,As,Cr平均含量未超过贵州省土壤元素背景值,其他3种重金属Pb,Cd,Hg平均值分别是背景值的1.24,1.44,7.5倍;与中国《食品中污染物限量》标准相比,除Hg平均含量超标外,蔬菜中As,Cr,Zn,Cd和Pb平均含量处在可接受范围内。6种重金属的单因子污染指数的高低依次是Hg > Pb > Cd > As > Cr > Zn,葱和萝卜处于安全水平,其余农作物处于警戒线;不同种类作物中重金属富集特征差异较大,菠菜对As,Cd,Hg,Pb的富集系数比其余作物高,萝卜叶对Cr和Zn的富集能力较强,重金属Cr富集系数最低的是玉米,Zn和Hg富集系数最低的是萝卜根,Cd和Pb富集系数最低为马铃薯,As富集能力最低的为白菜。     

黄土区大型露天煤矿煤矸石自燃对复垦土壤质量的影响

为了研究煤矸石自燃对复垦土壤质量的影响,以复垦13 a的平朔安太堡露天矿区南排土场1420平台正常复垦土壤与自燃退化土壤为研究对象,分析研究了煤矸石自燃对复垦土壤的理化性质、重金属含量、土壤微生物区系和土壤酶活性的影响,并选取原地貌土壤为参照。研究结果表明, 煤矸石自燃对复垦土壤的物理性状影响很大。土壤体积质量、总孔隙度、毛管孔隙度与非毛管孔隙度、田间持水率发生突变。南排1420煤矸石自燃复垦土壤的体积质量显著比正常平台和原地貌土壤的要小,总孔隙度要大,而且主要是非毛管孔隙度,表层土壤和20～40 cm的土壤的非毛管孔隙度高达42.08%和39.49%,远高于正常平台和原地貌土壤,而毛管孔隙度仅有16.41%和15.60%,远低于正常平台和原地貌土壤,田间持水率仅为14.92%和13.11%,为正常平台复垦土壤的47.76%和39.95%。煤矸石自燃可以降低复垦土壤的有机质、速效磷质量分数以及pH值,而提高复垦土壤表层速效钾的质量分数。煤矸石自燃可增加复垦土壤0～20 cm中Pb、Cr、Hg的质量分数,特别是Cr和Hg的质量分数略高出土壤环境质量一级标准。煤矸石自燃对土壤微生物数量影响甚大,煤矸石自燃复垦土壤微生物数量极少,仅为正常平台复垦土壤的0.82%,其中细菌为正常平台复垦土壤的0.80%,放线菌为1.64%,真菌为1.24%。煤矸石自燃可大大降低复垦土壤的过氧化氢酶和蔗糖水解酶活性,特别是蔗糖水解酶活性,而表层复垦土壤的脲酶活性略有提高。总之,煤矸石自燃造成复垦土壤极度退化,大大降低了复垦土壤的质量。     

滩涂围垦区土壤重金属调查及生态风险评价——以盐城市弶港镇为例

以苏北盐城弶港镇滩涂围垦土壤为研究对象,进行了重金属Cr、Pb、As、Cd、Hg的测定及其风险评价,为我国沿海滩涂种植业的发展提供依据,并为其他国家和地区相关研究提供参考。结果表明,该区域土壤中5种重金属含量均未超过《国家土壤环境质量标准》（GB15618—1995）一级标准限制,农田土壤Cr、As、Cd含量较高,郊区菜地土壤Pb、Hg含量较高;重金属Cr、Pb、As、Cd含量在不同土地利用类型间存在显著性差异;Hg含量差异不显著。采用地积累指数法进行评估可知,土壤没有受到单项重金属污染。依据内梅罗综合指数法评估可知,潮间带沉积物、工业区土壤、滩涂围垦熟化的土壤没有受到重金属污染;郊区菜地与农田土壤的污染等级已达到警戒线,污染水平属于＂尚清洁＂。Hakanson潜在生态风险评价结果表明,区域内土壤重金属处于无风险等级,尚不具有潜在生态风险。