类芦植被对AMD污染土壤的生态修复效应及潜力

以贵阳市花溪区麦坪废弃煤矿区为研究区域,选择在受酸性矿山废水(AMD)污染的土壤上经类芦植被恢复的土壤为研究对象,研究自然恢复类芦植被后对AMD污染土壤的养分、酶活性及微生物数量的改善作用,探讨类芦植被对AMD污染土壤的生态修复效应及潜力。结果表明:AMD污染土壤呈养分极贫瘠、土壤酶活性和微生物活性极低的特征,污染土壤经自然恢复类芦植被后,污染土壤的理化性质及生物化学特性有显著改善,具体表现为:经类芦植被恢复的土壤的有机质、全氮、有效氮、有效磷、速效钾含量较对照(无类芦植被恢复)的污染土壤分别平均增加了48.95%,133.71%,46.23%,23.10%,29.83%,土壤过氧化氢酶、酸性磷酸酶、纤维素酶和脲酶活性得到极显著(p0.01)提高,土壤主要微生物类群(细菌、真菌、放线菌)数量和生物量极显著(p0.01)增加。相关性分析表明,土壤养分、酶活性和微生物数量之间呈正相关关系,表明土壤酶活性和微生物数量可作为评价AMD污染土壤修复前后质量改善状况的重要生物学指标。另外,主成分分析表明,在类芦植被对AMD污染土壤修复过程中土壤酶(脲酶)、土壤养分(全磷、全氮、有效磷、有效氮、有机质、速效钾)、土壤微生物(细菌)是主要控制因素。基于类芦植被能显著地提高AMD污染土壤有效养分含量、土壤酶活性和微生物数量,使AMD污染土壤朝着良性方向发展,并表现出对AMD污染土壤修复具有较大的潜力,因此类芦植被可作为AMD污染土壤植物修复和生态恢复的先锋物种或优势植物。     

贵阳水资源持续利用策略

当前贵阳城区的供水流量已经接近每天50万t,相当于所在南明河小流域年平均流量的50％,这给贵阳未来水资源的持续利用增添了较大的压力。为了缓解水资源短缺的紧张局势,贵阳有必要重视和完善以水循环利用为基础的外源调水保障供应模式。通过分析贵阳水资源的分布状况及城市取用水的基本特点,认为贵阳以双重循环方式利用水资源的雏形正在逐渐显现,即以阿哈湖为节点的城区内循环和主城区以下南明河某河段污废水回用的大循环;培育此双重循环的格局将有助于提高城市水资源的重复利用率,增强贵阳水资源持续利用的可能性。     

赤泥对煤矿酸性废水中污染物的去除效率研究

采用单因子试验,初步探讨了赤泥改性温度、煤矿废水pH值、固液比、振荡频率、MnO2投加量等5个因素对赤泥去除煤矿废水中Fe,Mn,Cu,Zn,Cd等污染物效果的影响.结果表明:赤泥对煤矿废水中污染物均有较高去除效率;当固液比为50 g/L,MnO2投加量为3 g/L,振荡频率为185 r/min,振荡时间为1 h,煤矿废水pH为4.0,赤泥改性温度为700℃时,废水中Fe,Mn,Cu,Zn,Cd的去除效率分别为99.86%,99.09%,93.62%,94.04%和93.05%.     

酸性矿山废水污染对岩溶区旱地土壤养分的影响

为研究岩溶区煤矿开采后产生的酸性矿山废水（AMD）对周边旱地土壤养分的影响,以贵州典型煤矿周边的石灰性旱地土壤为对象,研究 AMD 污染对土壤氮、磷、钾和钙等矿质养分含量及矿质养分有效性的影响。结果表明：1）较高浓度的 AMD 污染（固液比为1∶7．5～1∶10）显著降低土壤全钾、全钙、有效氮、速效钾、缓效钾和有效磷的含量;显著增加土壤有效钙的含量,加剧土壤酸化,促进土壤有机质的急剧分解,土壤阳离子交换量（CEC）明显升高;对土壤全磷总体影响不大。2）较低浓度的 AMD 污染（固液比为1∶0．1～1∶2．5）能一定程度增加土壤有效磷和有机质的含量,减少土壤的阳离子交换量（CEC）。     

沼渣对铅锌冶炼废渣生物化学性质及植物生长的影响

为研究沼渣作为改良剂对铅锌冶炼废渣环境条件的改善及修复植物生长的影响,采用盆栽试验研究不同比例(0,1%,3%,5%,7%,9%)沼渣添加和黑麦草(Lolium perenne L.)生长对废渣养分含量、微生物学特性、重金属赋存形态及黑麦草的生物学特征的综合影响。结果表明:与对照废渣相比,添加沼渣后废渣养分(N、P、K)、有机质、酶活性(碱性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶)、微生物数量(细菌、真菌和放线菌)以及微生物活性(呼吸强度)均显著(p0.05)增加;不同比例沼渣添加均显著增加黑麦草鲜重、根长、株高并显著降低植物组织(地上和地下部)中重金属含量(p0.05)。沼渣添加和黑麦草生长通过促进废渣中酸溶态重金属(Cu、Cd、Zn、Pb)向残渣态转化进而降低废渣中重金属的生物有效性。典范对应分析表明,沼渣施用量在5%,7%,9%时对废渣微环境条件改善作用较大,其中,较低的沼渣添加量(5%)就能显著改善废渣的微环境条件及促进修复植物健康生长。因此,综合考虑沼渣作为有机改良剂的最佳费用和效应间的关系,在设置试验条件下,可将5%的沼渣添加量作为铅锌冶炼废渣有机改良及植物修复的最佳施用比例。     

铅锌废渣堆场4种先锋修复植物根际微域磷素赋存形态特征

为明确先锋植物根际微域中磷素赋存形态特征对铅锌废渣堆场生态修复的响应,选取黔西北土法炼锌废渣堆场植物生态修复5年后区域内长势良好的大叶醉鱼草(Buddleja davidii)、土荆芥(Chenopodinmambrosioides L.)、三叶草(Trifolium repens)及黑麦草(Lolium perenne)4种先锋植物根际微域废渣为研究对象,分析了不同植物根际微域及无植物(对照)废渣中无机磷(IP)、总无机磷(TIP)、有效磷(AP)、有机磷(OP)、总磷(TP)含量及pH和有机质变化情况。结果表明:与对照废渣相比,4种先锋植物的定植可显著降低废渣基质pH(p0.05),但根际与非根际废渣均仍呈弱碱性(pH7.43～7.86);同时,不同植物均可促进铅锌废渣中有机质的积累,其中,大叶醉鱼草、土荆芥及三叶草均可显著(p0.05)提高植物根际废渣中的有机质。不同植物根际微域中磷素的含量均高于对照并存在差异,其中大叶醉鱼草、土荆芥、三叶草根际废渣中总磷、有效磷与各无机磷形态的含量高于非根际,而黑麦草则与其他3种植物呈相反的变化规律。4种植物对废渣中无机磷的吸收和利用较为充分,且对有机磷具有一定的富集,具体表现为4种先锋植物根际废渣中TIP/TP比值(48.17%～60.70%)明显低于对照(89.97%),而OP/TP比值(39.80%～51.83%)高于对照(10.03%)。铅锌废渣堆场植物修复5年后不同先锋植物的生长均促进废渣中磷素和有机物的生物地球化学循环,可为渣场生态系统中群落自然演替或后续木本植物的建植提供有利的基质条件。     

浸提剂pH值对煤矸石和煤泥污染物浸出特性的影响研究

为了研究煤矿外排固体废物的污染特征及其潜在生态危害,采用6种不同pH值的浸提剂对贵州4个煤矿区的煤矸石、煤泥和原煤进行了振荡浸提试验,探讨了浸出液的pH、EC和Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd6种重金属含量随浸提剂pH值的变化规律。结果表明,随着浸提剂的pH值逐渐升高,浸出液的pH值也逐渐升高,其EC逐渐下降,当pH值大于4.0以后逐步趋于稳定;所有重金属在强酸性环境中浸出量较大,并随pH值的增大呈下降趋势,浸出液中Fe、Mn的浓度普遍较高。3类样品中,煤矸石在酸性条件下其重金属的潜在浸出能力强,环境污染风险大。     

两种先锋植物对铅锌废渣生境改善及重金属迁移的影响

为了研究自然定居的先锋植物对铅锌废渣的生态修复效应,通过野外采样及室内分析,研究了典型的黔西北土法炼锌废渣堆场上自然着生的2种先锋植物(土荆芥及类芦)对废渣基质养分积累、酶活性改善状况,并分析了2种先锋植物生长对炼锌废渣中特征重金属Cu、Cd、Zn、Pb的吸收积累特征及先锋植物根际微域中重金属赋存形态的影响。结果表明,与对照(无植被修复的裸露废渣)相比,自然定居在铅锌废渣堆场上的土荆芥和类芦可显著(P0.05)改善植物根际废渣基质的养分(N、P、K、有机质)、酶活性(碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶)及微生物活性(呼吸作用强度);2种自然定居植物对Cu、Cd、Zn、Pb的赋存形态特征具有明显影响,植物生长促进根际废渣基质中残渣态Cu、Cd、Zn、Pb向可交换态转化进而增加废渣基质中重金属的生物有效性。土荆芥对Cu、Cd、Zn、Pb和类芦对Cu、Zn、Pb的转运系数均小于1,但类芦对Cd的转运系数达到2.02,表明类芦对Cd具有较强的吸收转移能力;两种植物均能在极端的废渣环境中生长,表现出对铅锌废渣较强的耐性和抗性。土荆芥和类芦的自然定植及生长对土法炼锌废渣堆场重金属污染有一定的修复作用,可作为先锋优势植物应用于铅锌废渣植被重建或生态修复工程实践的前期修复工作中。     

金矿尾矿废水及废渣浸出液的理化特征及生物毒性效应

为了研究金矿矿区农田周边堆存的废渣浸出液及矿区农田灌溉用水的理化特征及生物毒性效应,通过对黔西南"水银洞"金矿进行现场调查并对农田周边大量堆放的矿区基岩、尾矿废渣、尾矿区库底泥及进入农田灌溉水渠的尾矿库废水、外排废水等样品及金矿上游地表水进行全面采集和理化分析,并进行发光细菌急性生物毒性测定.结果表明:所有矿区样品浸出液及水体中的Cd均超出地表水质量Ⅲ类限值和农田灌溉水质标准,矿区上游地表水和下游废水中CN-含量超出地表水质量Ⅲ类限值.生物毒性数据表明,上述样品浸出液及水体的生物毒性从高至低为:下游外排废水＞尾矿库废水＞底泥浸出液＞尾矿废渣浸出液＞矿区基岩浸出液＞矿区上游地表水.说明,该金矿开采过程中大量产生和堆放的基岩、尾矿废渣、尾矿库底泥被地表水和雨水淋溶或浸泡后其浸出液将对周边农田土壤产生危害;进入农田灌溉水渠的尾矿库废水、外排废水具有较强的生物毒性,其排放会给下游的农业生态环境和水生生态环境及人畜健康造成一定危害,金矿带来的环境污染应引起重视.     

不同伴随阴离子对Pb污染土壤生物毒性的影响

利用水趋光指数 (Ip)评估不同伴随离子对铅污染土壤生物毒性的差异.结果表明,水的 Ip随土壤 Pb添加量的增加而降低 ,不同伴随阴离子下,能引起水 Ip发生显著变化的最低重金属添加量 (检测下限, LLDC)分别为 PbCl2(50 mg· kg-1) >Pb(OAc)2(25 mg· kg-1) >Pb(NO3)2(10.0 mg· kg-1);在 Pb水平相同时,土壤生物毒性表现为 Pb(NO3)2>PbCl2>Pb(OAc)2.在以同浓度阴离子的 NaNO3,NaCl及 NaOAc 的对照试验中, ,Cl-及 OAc-对土壤的生物毒性的影响较小,说明不同伴随阴离子对 Pb化合物在土壤中生物毒性有着重要的影响.