丛植菌根在尾矿废弃地生态恢复中的试验研究

矿产资源的大规模开发,导致大面积尾矿废弃地的产生,已引起严重的生态环境问题。通过模拟生物学试验探讨了丛枝菌根真菌在植物适应尾矿逆境和尾矿植被重建中的潜在作用。采用铁尾矿盆栽的方法对接种丛枝菌根真菌的大豆生长、菌根侵染率及尾矿养分变化进行了研究。试验结果表明,接种菌根的大豆侵染率较高,且大豆根系接种菌根的大豆根系氮、磷、钾含量高于对照（CK）,最高高出对照2倍以上,在接种不同含量的菌根真菌的试验中（10 g-25 g-50 g）,大豆的生长量和养分含量均呈现“低-高-低”的现象。通过试验,接种丛枝菌根真菌能够很好地促进大豆在铁尾矿中的生长,提高大豆对尾矿中营养物质的吸收,对尾矿生态复垦起到了积极作用。试验将菌根技术引入到铁尾矿库的生态恢复研究中,利用植物与丛枝菌根相互用,使植物能够更好地在铁尾矿中生长,为铁尾矿废弃地的生态恢复提出了新思路。     

宝鸡长青镇铅锌冶炼厂周边土壤重金属污染研究

通过野外采样和实验室分析,在分析土壤基本理化性质的基础上,重点研究宝鸡长青镇铅锌冶炼厂周边土壤中重金属元素的含量和形态特征,并进行了污染评价.结果表明,宝鸡长青镇铅锌冶炼厂周边土壤中Cu、Pb、Zn、Mn、Co、Ni、Cr的平均含量分别为31.8、41.3、102.6、704.6、14.4、37.4、83.2 mg· kg-1,均高于陕西省和全国土壤元素背景值,尤其是Cu、Pb和Zn.土壤中Cu、Zn、Ni和Cr主要以残余态的形式存在,Pb、Mn和Co主要以可还原态和残余态的形式存在,重金属的迁移顺序为Mn(63.91％)＞Pb(60.08％)＞Co (51.70％) ＞Ni (37.12％) ＞Zn (32.09％) ＞Cr( 30.58％) ＞Cu( 19.95％),其中,Mn、Pb和Co有50％～65％可以发生迁移,易被生物体利用,危害较大.评价结果表明,宝鸡长青镇铅锌冶炼厂周边土壤主要受到了Pb的轻度污染.     

矾矿废弃地生态修复植物种的筛选

采用方差分析及隶属函数等方法对苍南矾矿废弃地引入的18种环境修复植物的生长与生理适应性进行研究.结果表明:新分蘖高生长量在草本种间差异极显著(P＜0.01),冠幅生长量在木本植物间差异极显著(P＜0.01);生理指标(叶绿素含量、SOD和CAT酶活性)在18个植物种间呈现显著差异(P＜0.05),说明不同植物对矾矿废弃地环境的适应性是不同的,进行植物筛选是生态修复的关键和必要环节.综合生长与生理适应性表现,认为美丽胡枝子、新银合欢、构树和香根草是矾矿废弃地生态恢复的适生先锋物种,特别是具有生物固氮能力的美丽胡枝子和新银合欢对废弃土壤中N元素及有机质的积累有积极意义.     

植物原位阻截铅锌矿区土壤重金属效果和配置模式研究

为了研究铅锌矿区植物原位阻截土壤废渣重金属效果和配置模式,采用多种植物栽培和径流小区收集水样测定的方法,3年生植物的研究结果表明：苎麻、苦楝、构树可降低废弃尾沙坝地表径流水中重金属Pb负荷输出9.04%~9.64%。栾树、构树、芦苇、苦楝、刺槐可降低地表径流水中重金属Cd负荷输出67.0%~75.86%,构树、高羊茅、刺槐、栾树、芦苇、狗牙根、五节芒可降低地表径流水中重金属Cu负荷输出52.64%~70.97%,刺槐、女贞可降低地表径流水中重金属Zn负荷输出74.99%~78.35%;在重金属污染林地,刺槐可降低地表径流水中重金属Pb负荷输出40.96%,苦楝可降低地表径流水中重金属Cd负荷输出60.42%。构树通过植物富集,可以使铅锌尾矿区尾沙中Pb、Cd、As、Zn的含量分别降低31.87%、41.28%、29.48%、38.45%;女贞可以使铅锌尾矿区尾沙中Pb、Cd、As、Zn的含量分别降低27.31%、39.52%、33.47%、27.59%。植物原位阻截和修复重金属机理一是植物富集了土壤中重金属,二是植物使土壤中重金属形态发生了变化,这种机理有待进一步研究。     

海南昌化铅锌矿废弃地重金属污染评价及其空间分布特征

通过对海南昌化铅锌矿废弃地采集的56份土壤样品进行分析,并对其重金属含量进行测定,采用内梅罗污染指数法与潜在生态风险指数法进行污染评价,运用克里金插值法进行空间分布分析。结果表明,废弃地重金属镉(Cd)污染程度最高,铅(Pb)与锌(Zn)次之,均超过国家三级标准值;从内梅罗综合指数来看,废弃地土壤重金属污染达到重度污染级别;从生态风险角度分析,废弃地重金属潜在生态风险达到重度风险级别;从克里金插值结果来看,废弃地表层土壤污染最小的地方均在废弃地东北部地区以及西南部河流尾段处,而污染最严重的地方集中在尾矿库东部、服务区、居民点、河流中段以及河流转弯处。     

古菌群落视角评估某退役铀尾矿库的治理效果

为了尝试从微生态－古菌群落视角,评估中国西北某铀尾矿库退役治理效果,本研究在前期尾矿库表层覆土0~5 cm和5~15 cm两个垂向剖面放射性核素、重金属/类金属分布特征研究的基础上,通过16S rRNA基因扩增子测序技术对土壤古菌群落进行测序分析,采用生物信息学方法研究铀尾矿库及毗邻区域土壤古菌群落特征及其对环境因子的响应。结果表明：在尾矿库与毗邻区域,尽管土壤中4个优势菌门和3个优势属呈现不均匀分布,但尾矿库内外土壤古菌优势群落结构基本已无显著差异;土壤古菌群落的α多样性（Chao1、ACE和Shannon指数）和β多样性（PCoA）分析显示群落间已不存在差异,群落组成已具有相似性;冗余分析结果表明,土壤pH、TN（总氮）、TOC（总有机碳）、²³²Th、EC（电导率）是影响优势菌群的主要环境因子,但并未造成库区内外土壤菌群结构的显著改变。尾矿库与毗邻区域的土壤古菌群落已无明显差异,说明尾矿库内外土壤古菌群落并未受到放射性核素、重金属/类金属的显著影响,反映出尾矿库退役治理效果良好。     

铅锌矿尾渣土壤中重金属的形态及潜在生态风险

采用优化的BCR连续萃取方案对湖南永州铅锌矿尾渣土壤中Pb,Zn,Cu,Cd进行形态分析,并利用Lars Hakanson潜在生态危害指数法对4种重金属的生态危害进行了评价.结果表明:永州铅锌矿尾渣土壤中Pb,Zn,Cu,Cd等4种重金属的含量分别为6 884.1,2 948.31,547.85,105.88 mg/kg,达到严重污染程度,从高到低为:Cd,Pb,Cu,Zn.矿区土壤中的重金属易形成稳定的化合物或牢固存在于粘土矿物晶格中,酸溶解态或其他自由形式的金属含量低,不利于植物修复技术的实施,但可采用化学方法进行修复.     

鸡粪改良对铜尾矿基质中无机氮组分及3种豆科植物生长发育的影响

基质改良和耐性物种选择是重金属矿业废弃地生态修复的关键。本文通过室内盆栽试验,以4kg尾矿为植物盆栽基质,分别加入腐熟鸡粪0、8、16、32g混匀,记作MA0（CK）、MA8、MA16、MA32处理方式,研究不同比例腐熟鸡粪改良对铜尾矿基质中无机氮组分及3种豆科植物决明（Cassia tora）、田菁（Sesbania cannabina）、菽麻（Crotalaria juncea）生长发育的影响。结果表明,添加鸡粪改良处理后,3种豆科植物生长的尾矿基质中均以硝态氮为有效氮的主要形态,总无机氮含量为17.96～44.82mg·kg-1。其中菽麻MA32处理组尾矿基质中铵态氮含量（5.31mg·kg-1）最高,菽麻MA16处理组尾矿基质中硝态氮含量（43.06mg·kg-1）和总无机氮含量（44.82mg·kg-1）最高。MA16处理时,田菁和菽麻叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b值均表现最大。3种豆科植物叶绿素a/b为0.92～1.08。在同一鸡粪比例处理中,菽麻叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b值均显著高于决明和田菁（P〈0.05）。鸡粪改良铜尾矿基质能够促进3种豆科植物生长,植物株高、冠幅、根长均增加,并且随着生长期延长,增加明显。其中MA32处理菽麻70d株高（94.40cm）最大,阻止尾矿风蚀水蚀的效果最好。综合分析表明,MA16处理方式可作为鸡粪改良铜尾矿基质理想的比例模式,菽麻可作为铜尾矿生态修复优选植物种。     

磁化处理的全尾砂料浆沉降参数优化模型

为了提高全尾砂料浆的脱水浓缩效果,将磁化处理技术引入到全尾砂料浆脱水浓缩中,并建立GA-SVM模型优选全尾砂料浆的沉降参数。建立支持向量机（SVM）沉降参数优化模型,以磁感应强度、磁化处理时间、料浆流速、料浆浓度、絮凝剂单耗为输入因子,沉降速度为综合输出因子,通过正交试验建立样本数据对SVM模型进行训练与检验,采用遗传算法（GA）对SVM模型参数进行优化,进而得到磁化全尾砂料浆沉降参数的GA-SVM优化模型。将GA-SVM模型运用到某铁矿磁化全尾砂料浆沉降参数优化中,得到的最佳沉降参数为磁感应强度0.192 T、磁化处理时间1.85 min、料浆速度1.92 m/s、PAC单耗28 g/t,沉降速度可达约155 cm/h。研究表明：适宜的磁化处理条件可提高全尾砂料浆的脱水浓缩效果,节约30.0%~42.5% PAC用量,GA-SVM模型对全尾砂料浆沉降参数预测结果相对误差在5%以内、预测精度高,为全尾砂料浆脱水浓缩及其参数优选提供了一种新思路。     

Geomorphic estimates of the stability of a uranium mill tailings containment cover: Nabarlek,Northern Territory,Australia

The geomorphic stability of the cover (cap) over the pit of Nabarlek Uranium Mine in Arnhem Land, Northern Australia, is important because radon gas and other long-lived radio-nuclides arising from mill tailings must be contained for long periods. The primary agents of denudation in the region's seasonally wet tropical environment of low relief are rainwash, overland flow, rilling and gullying. Other agents of erosion are of less concern, although biogenic agents of erosion (e.g. termites and windthrow) may enhance fluvial activity. A combination of modelling, using the Universal Soil Loss Equation, and analogue estimates of denudation and thresholds of rilling and gullying from areas with similar geology, topography and climate are used to estimate the stability of the Nabarlek cover. Denudation rates are conservatively estimated at less than 100mm ky⁻¹. It is suggested that with some minor design modifications the cover will retain its integrity for several thousand years.