煤矿复垦区土壤重金属含量时空分布及富集特征研究

为研究煤矿复垦区土壤重金属污染的时空变化及富集特征,以安徽淮南市潘一矿复垦区土壤为例,在2008-2010年期间对复垦区土壤中Cu,Mn,Ni,Pb,Cd,Hg,As 七种重金属元素进行了测定,并利用Surfer8.0软件对重金属的水平分布特征进行可视化表达。采用富集因子法来判断土壤中重金属人为污染情况。结果表明：煤矸石充填复垦区土壤,随着覆土年限的增加,除Mn和As元素外,Cu,Ni,Pb,Cd和Hg这5种重金属元素含量均高于淮南市土壤背景值,并出现一定程度的累积;从表层土壤重金属元素的水平空间分布看,煤矸石山的堆积、淋溶和粉煤灰贮灰场的存在对周边土壤造成了一定程度和范围的重金属污染。复垦区土壤剖面上Cu,Ni,Pb,Cd元素含量呈现表层（0~20 cm）和底层（80~100 cm）含量高,中部（20~80 cm）含量低的分布规律。分析重金属元素的富集因子,表明复垦区土壤已经受到了煤矿开采和煤矸石充填活动的影响。其中Cu,Ni,Pb,Hg和Cd元素已经出现富集,并且Cu,Ni,Pb,Hg元素达到了轻微污染水平,Cd元素达到了显著污染水平。Mn和As元素主要来源于土壤母质,没有受到污染。     

煤矸石山对土壤污染的贴近度法评价

以焦作矿务局演马矿煤矸石山为对象，采集该处煤矸石及其周围的表层土壤，进行了重金属和pH值检测，并采用Euclid贴近度评价法，综合分析研究土壤的重金属（Pb、Zn、Cu、Cr、Cd）的污染，结果表明在距离矸石山一定范围内的土壤存在重金属超标现象，并且，土壤中重金属污染与距煤矸石山的距离成负相关。     

粉煤灰防治煤矸石酸性与重金属复合污染

采用柱状淋溶模拟试验,分析添加粉煤灰防治煤矸石酸性和重金属污染的效果及机理.结果表明：煤矸石淋溶液具有典型的酸性矿山废水特征.在粉煤灰处理中,淋溶液的pH值呈中性或微碱性,重金属浓度显著下降.这主要是因为：① 粉煤灰促进了Fe等氢氧化物沉淀和多种重金属的共沉淀;② 生成的Fe沉淀具有包被作用,阻隔黄铁矿的氧化;③ 碱性环境抑制了氧化亚铁硫杆菌的生长和对黄铁矿的微生物催化氧化.研究表明,粉煤灰直接覆盖可以明显地抑制煤矸石中硫化物的氧化并提高煤矸石淋溶液的水质.     

碱性粉煤灰对煤矸石硫污染防治技术

针对煤矿废弃物高硫煤矸石产生的硫污染，根据循环经济的原理，利用废弃物粉煤灰的碱性来解决煤矸石硫污染问题.采用柱状淋溶试验，通过碱性粉煤灰参与下的不同配比工艺来研究煤矸石硫污染防治的技术，以降低煤矸石硫化对土壤和水体的污染.研究结果表明，不同粒径的煤矸石分别与粉煤灰以等体积分2层（煤矸石为20 cm，粉煤灰为20 cm）配比和以等体积分4层（煤矸石和粉煤灰相间隔成4层，每层厚10 cm）配比处理均能有效地提高淋滤液pH值，降低淋滤液盐离子浓度，减少硫脱出量.对硫污染防治效果中2层配比厚20 cm粉煤灰处理优于4层配比每层厚10 cm粉煤灰处理，粉煤灰对淋滤液硫污染防治的贡献率最高达到64%，显示了粉煤灰在煤矸石硫污染治理中较好的应用潜力.     

煤矸石充填复垦采煤塌陷区可行性分析

煤矸石充填塌陷区后是否产生重金属污染是目前充填复垦中亟需解决的关键问题。为分析煤矸石充填复垦塌陷区的可行性,以徐庄煤矿煤矸石为例,通过现场采样和实验室实验的方法分析砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、汞（Hg）和铅（Pb）重金属对复垦环境的影响。实验结果表明:煤矸石重金属含量很低、性质稳定;在淋溶和浸泡状态下,煤矸石中重金属的水溶性和淋溶性较差,降雨对煤矸石的淋溶作用不会造成重金属污染;煤矸石周边土壤重金属含量符合国家相关标准。研究表明煤矸石充填复垦塌陷区是可行的。     

煤矸石堆场周围土壤重金属污染特征分析与评价

本文红沙泉露天煤矿作为研究区,采取描述统计,主成分分析和污染评价方法,对煤矸石堆场周围不同距离土壤中Zn、Cu、Cr、Hg、As和Pb的含量和及其污染特征进行分析与评价。结果表明：土壤中Cr和As含量超过了新疆背景值分别为2.15和2.31倍,国家标准值1.74倍和2.31倍。土壤中Hg含量超过了新疆背景值,低于国家标准值。土壤重金属含量的大小顺序分别为Cr > Zn > As > Cu > Pb >Hg。土壤重金属含量相关性来看,P < 0.01水平上Zn和Cu呈显著性正相关,这两个元素来自于土壤母质。因子2主要由Cr和As组成,来自于人为因素。P < 0.01水平上Hg和Pb具有较好的相关性（相关系数0.46）,来自于煤矸石堆场。土壤重金属含量在不同距离上的分布来看,Zn和Cu含量分布的比较均匀,Cr和As含量在不同距离中的分布没有一定的规律,煤矸石堆场对周围土壤中Hg和Pb的影响范围为50 - 350 m,超过350 m之后煤矸石堆场对土壤的影响不太明显。土壤重金属污染分析可知,土壤中Zn、Cu和Pb处于轻度污染,Cr、Hg和As处于重度污染状态。     

矿区煤矸石堆对土壤重金属污染时空特征研究

伴随着煤炭资源的大量回采,产生了大量的煤矸石经过地表堆积形成矸石山。矸石山侵占大量土地的同时会释放多种有害重金属元素,能够在周围土壤中进行富集,通过食物链在生态中传递,会对煤矸石周围人群造成伤害。煤矸石周围土壤中重金属分布规律对于矿区生态安全具有重要意义。以山西某矿区两个典型矿井矸石山堆积地为研究对象,基于数理统计方法,分析了周围环境和土壤中七种重金属的分布特征。研究结果表明:甲、乙煤矿的煤矸石七种重金属元素含量明显高于当地背景值,Cr的污染最大,污染最小的是Hg;下风向区域的重金属污染含量明显高于上风向的重金属含量;平面方向上,煤矿甲的土壤重金属污染明显高于煤矿乙对土壤的污染与煤矿矸石堆堆放时间有关;煤矿矸石堆周围重金属元素含量随着距矸石堆的距离增加而减少,其变化趋势存在差异;随着采矿活动的不断进行,矿区矸石堆周围土壤中能够明显的表现出重金属积累的特征;甲、乙煤矿矸石堆周围土壤重金属元素含量随着深度的增加呈递减趋势。土壤中的重金属元素主要集中在土壤表层。煤矿甲在剖面方向上重金属含量煤明显高于煤矿乙。      

黄土高原煤矿区煤矸石中重金属对土壤污染的研究

以黄土高原兰州红古矿区为例,研究煤矸石长期堆积对当地土壤产生的重金属污染.根据红古矿区的地质地形特点,选择合理的采样路线,系统采集矿区内不同开采历史时期的土壤样品,用HCl-HNO₃-HF-HClO₄消解样品和原子吸收分光光度仪分析矿区土壤中有害重金属元素（Cd,Co,Cr,Cu,Mn,Pb,Zn）的含量,数据处理采用SPSS软件完成.研究表明,红古矿区煤矸石长期堆积、风化淋溶已导致了其周围土壤中重金属的污染和富集,表现为随着煤矸石堆放、风化淋溶时间的延长,矿区土壤中重金属含量基本呈上升趋势,其中Cd,Pb,Zn表现出较强的迁移性.由此可见,矿业开采活动对当地土壤重金属含量有一定的贡献,但不同的重金属元素在矿区土壤中的积累表现出差异性.     

盂县煤矿区及其周边农田土壤重金属溯源分析

煤矿区及其周边农田土壤重金属超标原因尚未达成共识,溯清煤矿区及其周边农田重金属之源,不仅对农田生态与环境保护具有较重要意义,而且对保障矿产开发利用、矿山企业发展、绿色矿山建设等具有较重要价值。以盂县煤矿区及其周边农田为研究对象,运用质普试验、经典统计学和地统计学等研究方法,通过农田土壤与煤、煤矸石和采矿废水中重金属含量及空间变化特征的对比,对研究区土壤重金属进行了溯源分析,不同样品重金属含量测定结果显示:除Hg外,煤粉的重金属含量是块煤重金属含量的1.05~1.99倍;全风化煤矸石重金属含量是新鲜煤矸石重金属含量的1.16~6.57倍;自燃煤矸石重金属含量是非自燃煤矸石重金属含量的1.19~9.20倍;除Cd,Pb外,泥质煤矸石重金属含量是砂质煤矸石重金属含量的1.34~4.78倍;采矿废水的重金属,除含较少量Pb外,其他重金属均未检出;土壤重金属含量低于煤粉、全风化煤矸石和自燃煤的重金属含量,但高于块煤和新鲜煤矸石重金属含量,远大于采矿废水的重金属含量。农田土壤重金属含量空间分布研究结果显示:不同距离农田样带土壤重金属含量变化规律基本一致;煤堆(井)、煤矸石山(堆)周边不同距离的农田土壤重金属含量主要符合指数模型;土壤8种重金属含量块金值C0均为正值,但受正基底效应的影响而变化较大;距离越远基台值C0+C越小,且Zn＞Pb＞Cu＞Cr＞Ni＞As＞Cd＞Hg,空间变异性渐弱。重金属含量结构性因子随着距离增大而减弱,距离超过50 m后随机数据具有强烈的空间自相关,即土壤重金属含量受自然因素影响较大;距离小于50 m时,随机数据具有中等的空间相关性,即土壤重金属含量在受自然因素影响的同时还受人类活动的影响。不同距离农田土壤重金属含量的决定系数R2在0.50~1.00,|ME|和|MSE|接近于0,|ASE|与|RMSE|接近,|RMSSE|接近于1,表明半变异函数理论模型对试验数据的拟合效果较好,精度较高且预测值总体与测量值较为接近,准确地反映各情况下土壤重金属空间分布特征,因而保证了不同距离农田土壤重金属含量空间插值精度。研究结果表明,煤矿区及其周边农田土壤重金属主要源于母岩风化,煤矿开采不会造成大面积农田土壤重金属含量增加和超标。同时,运用矿物学与结晶学原理对所得结论进行了较科学的论证。     

采煤塌陷地不同充填介质水力特性对比研究

为了分析采煤塌陷地充填复垦对土壤和充填介质水分运动的影响,对土壤、粉煤灰、煤矸石、粉煤灰—煤矸石混合物4种充填物的水力特性进行了对比分析。经研究发现,粉煤灰的持水能力最强,煤矸石最差,粉煤灰-煤矸石混合物及土壤居中;煤矸石的水分扩散性能最佳,粉煤灰-煤矸石混合物和土壤次之,粉煤灰的水分扩散性能较差;粉煤灰—煤矸石混合充填物具有与土壤较为一致的水力特性。为了保证复垦土壤的持水能力和透气性,应选择用粉煤灰—煤矸石混合充填复垦模式。