长江中游某矿区水体和沉积物重金属来源解析及分布特征和生态风险评估

为探究长江中游沿江某矿区周边水-沉积物重金属分布特征、潜在风险及其来源,本研究以江西省北部某矿区周边水体及其沉积物中7种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn)为研究对象,通过多点采样分析其在地表水-沉积物系统中的污染特征,并运用单因子评价指数和地累积指数(I_geo)分别对地表水和沉积物中所含重金属进行风险评价,最后通过正定矩阵因子分析(Positive definite matrix factorization,PMF)模型解析沉积物中重金属来源。结果表明：受酸性矿山废水直排影响,该地区地表水和沉积物酸化严重,pH最低分别为2.12和2.62。水体和沉积物中,以Cu、Zn和Cd超标较为严重,水体中分别为0.001～46.96、0.01～122.90、ND～64.97 mg·L^-1,沉积物中分别为21.30～1 840.61、54.20～1 487.55、0.04～18.73 mg·kg^-1,其中以Cd点位超标率最高(68.97%)。风险评价结果表明,超过50%的点位受到Cu和Cd的污染,属于重度风险等级,且多...     

郴州市矿区生态环境状况与土地复垦研究

针对郴州市矿区生态环境与土地复垦的现状,提出了相应的措施和技术,并分析了土地复垦的效益和对策.     

矿区生态修复过程中不同立地类型土壤水动力学特性

[目的]揭示矿区不同立地土壤水动力学特性及其影响因素,为矿区生态环境恢复治理提供科学依据。[方法]基于矿区不同立地类型土壤水分特征曲线、非饱和导水率、孔隙度与紧实度等监测试验,揭示不同立地类型土壤持水性、有效水含量和导水特性等变化规律。[结果]土壤持水性和供水性在受损区<修复3a区<修复5a区<修复10a区<修复15a区<未干扰区,但修复区20—40cm土壤持水性、供水性较0—20cm土壤低,修复效果不明显;土壤结构改善效果遵循受损区<修复区<未干扰区的变化规律,且修复区亚表层土壤结构改善效果不明显。采用指数函数拟合吸力和非饱和导水率效果较好(r2>0.95),相同吸力下,容重大而非饱和导水率较小;非饱和导水率和容重呈负相关,和孔隙度呈正相关且相关性随吸力增加降低。矿区0—20cm易有效含水量呈现受损区<修复3a区<修复5a区<修复10a区<未干扰区<修复15a区,但修复区20—40cm土层易有效水含量较0—20cm小。[结论]土壤易有效水含量和容重、紧实度呈负相关关系,与总孔隙度、黏粒含量呈正相关关系。修复后土壤结构有所改善,持蓄调节水分能力有所提高。     

基于温度植被干旱指数的兖州煤田煤炭开采影响边界遥感提取

为识别植被覆盖区煤炭开采的生态影响边界,该文以兖州煤田为研究区域,应用温度植被干旱指数TVDI(temperature vegetation drought index)反演沉陷积水区外围的土壤湿度空间分布特征,利用MATLAB拟合TVDI变化趋势并依据其趋于稳定的渐近线,反解煤炭开采活动对矿区生态的影响边界,将其与采用MSCS(mining subsidence prediction system,MSCS)软件预计获得的下沉10 mm沉陷边界进行对比。结果表明:不同距离的TVDI中位数随距积水区边缘距离的变化表现为先增加后趋于平稳、呈指数变化特征;基于TVDI分析得到的煤炭开采的非积水影响范围,仅相当于沉陷积水面积的2.07倍,预计沉陷非积水面积与预计沉陷积水面积之比为4.63倍。通过模型拟合遥感指数随距离的变化特征,能够获得煤炭开采的影响边界;兖州煤田基于TVDI获取的煤炭开采影响面积,相对小于预计的开采沉陷面积。该研究可为确定煤炭开采对生态影响的边界提供参考。     

野外模拟降雨条件下矿区土质道路径流产沙及细沟发育研究

为研究矿区土质道路径流产沙及细沟形态发育特征,在野外调查的基础上,设计坡度(3°、6°、9°、12°)和雨强(0.5、1.0、2.5、2.0、2.5、3.0 mm/min)2个处理,在野外建立不同坡度的道路小区,采用人工模拟降雨的方法,测定了不同处理道路径流产沙参数和细沟形态指标。结果表明:1)各坡度道路径流率为1.12~8.24 L/min,与雨强线性关系极显著,随坡度变化不显著;除0.5 mm/min雨强3°~9°坡及1.0 mm/min雨强3°坡道路径流流态为层流外,其余为紊流,雨强-坡度交互作用(I×S)对流态影响显著;阻力系数只与坡度相关。2)各坡度道路剥蚀率为0.92~324.46 g/(m2·s),与雨强、坡度和径流率呈极显著幂函数关系(R2=0.968,P0.01),道路土壤发生剥蚀的临界剪切力和临界径流功率分别为2.15 N/m2和0.41 W/(m2·s)。3)3°道路以片状侵蚀为主,6°~12°道路细沟发育,细沟宽深比、复杂度、割裂度和细沟密度分别为1.80~3.75、1.07~1.55、0.20%~10.33%和0.067~2.01 m/m2,细沟发育程度是雨强和坡度交互作用(I×S)的结果。4)6°~12°道路细沟侵蚀量占总侵蚀量比例为18.0%~57.16%,总侵蚀量与细沟宽深比、细沟复杂度、细沟割裂度和细沟密度均呈显著的函数关系(R2=0.35~0.96,P≤0.01),割裂度是影响土质道路总侵蚀量的最佳细沟形态因子。结果可为矿区土质道路水土保持工程设计及生产安全提供参数支持。     

广西某铅锌矿区农田土壤重金属形态分布特征

[目的]研究广西某铅锌矿区农田土壤中重金属的形态分布特征。[方法]采用Tessier连续萃取法研究广西某铅锌矿区农田土壤中Cd、Pb、Zn、Hg的存在形态分布,分析各存在形态的相关性与重金属的生物可利用性。[结果]研究区土壤Cd主要以可交换态为主,Pb以碳酸盐态和铁锰氧化态为主,Zn以残渣态、有机结合态和铁锰氧化态为主,Hg以残渣态和有机结合态为主。重金属Cd、Pb、Zn的可交换态均与相应的总量呈极显著或显著相关,而Hg的可交换态与其总量不相关;Cd的可交换态与碳酸盐态存在极显著相关,Pb的可交换态、铁锰氧化态和残渣态之间相关性较好,Zn的铁锰氧化态、有机结合态和残渣态之间显著相关;Hg的各存在形态之间的相关性较差。研究区土壤中重金属的生物有效性大小依次为Cd、Pb、Zn、Hg。[结论]该研究为今后开展矿区土壤修复工作提供理论支持。     

遥感技术在矿区土地利用调查中的应用

土地利用/覆盖变化(LUCC)调查是了解和研究区域生态环境变化的一个重要内容。煤矿生产建设必将对当地生态环境造成影响,应用遥感技术选用高分辨率影像,人机交互式解译方法结合野外调查验证对研究区进行LUCC现状调查,能够快速准确掌握研究区土地利用类型及分布特征,为今后研究区煤矿生产建设进程中的土地合理开发、生态环境保护提供参考。     

钢渣对稀土矿区酸性土壤的改良效果

[目的]探索一种新型稀土矿山酸性土壤改良方法。[目的]以江西赣州某稀土矿区土壤为研究对象,采用钢渣和有机肥为土壤改良药剂,设置了钢渣2%、有机肥3%、有机肥3%+钢渣2%、有机肥8%、有机肥8%+钢渣2%、空白对照6个处理,研究不同添加量的钢渣与有机质对矿区酸性土壤p H、阳离子交换量、水溶性盐总量、全氮、全磷、全钾、有效磷、水解性氮、速效钾、总孔隙度等理化性质以及白菜种子的发芽和生长情况的影响。[结果]土壤有机质、阳离子交换量、水溶性盐总量、全氮、全磷、水解性氮、有效磷、速效钾、电导率等指标和有机肥的添加量具有正相关关系,总孔隙度在改良前后变化不明显;钢渣可以提高黏粒含量和土壤p H,促进植物的发芽与生长;在植被后期生长过程中,可以通过添加有机肥保证土壤肥力,使稀土矿山的复绿效果得以长期延续。[结论]钢渣是一种改良矿区酸性土壤的有效药剂。     

基于GIS的露天开采矿区地形特征及植被恢复研究

以露采矿山为研究对象,以破损地形特点及植被恢复为研究目标,利用Arc GIS技术分析研究区地形复杂程度及汇水情况,探讨了露天开采矿区植被修复和绿化的技术方法。结果表明:以数字高程模型为基础,对矿区的高程、坡度和坡向的空间分布情况进行统计分析,同时得到区域汇水分布图,可作为区域规划依据。选取地形起伏度、地表粗糙度和高程变异系数作为地形复杂度指标,根据地形复杂度对矿区进行分区治理,在矿区地形特征基础上因地制宜地选择植被恢复技术,并根据植物配置营造符合不同季节的植物景观效果,使矿山迹地重建地貌相对稳定并与周围景观相和谐,为废弃矿区生态修复提供了借鉴和思路。     

接种菌根对矿区植物根际微环境的改良效果研究

煤炭的大规模地下开采不仅破坏了地表植物,而且对矿区土壤造成了严重影响。微生物修复技术是矿区土壤修复的研究热点之一,通过在采煤沉陷区紫穗槐接种菌根真菌,系统地研究菌根对紫穗槐根系形态的发育,对土壤性状的改良以及根际微生物种群数量的影响。结果表明,间隔一年后,接菌紫穗槐根际土壤菌丝密度和微生物数量显著高于对照;菌根植物根际土壤有效磷含量比对照增加42%,速效钾含量比对照增加9%~11%;菌根植物的根系发育状况良好,接菌紫穗槐根长比对照高30%~40%,根尖数多10~20个,根际土壤总球囊霉素接菌植物比对照高0.2~0.6 mg/g。在采煤沉陷地上接种丛枝菌根真菌,可改善根际土壤的性状,有利于地表植被的恢复与稳定,为微生物修复技术的推广应用奠定了一定的理论基础。