唐山地区采煤沉陷区矸石充填复垦安全性分析

利用矸石充填复垦是平原矿区采煤沉陷地复垦耕地的常用方法之一,但矸石充填复垦用于农业种植的土体污染问题受到广泛关注。文中通过对矸石充填土壤剖面中涉及食品安全的典型污染元素Cd、Cr、Cu、Ni、Pb进行了研究。结果表明,唐山地区煤矸石作为充填材料复垦耕地对土壤层不存在重金属污染风险,可用于农作物种植。     

泗河表层沉积物中重金属形态分布特征及风险研究

采用改进的Tessier连续提取法分析了泗河干流及支流7个表层沉积物中的Hg、As、Cd、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn和Mn共9种重金属不同赋存形态含量,阐述了不同重金属的形态分布特征,并运用污染因子法(C_fi)和风险评价指数法(RAC)对重金属的环境风险进行了定量评价。结果表明,泗河表层沉积物中Hg、Cd和Mn的平均含量均高于环境背景值,表现出明显的累积效应。沉积物中Cr和Ni以残渣态为主,除残渣态外,Cd、Mn和Cu可提取态比例较高,铁锰氧化物结合态Pb比例较大,Hg则以腐殖酸结合态为主,而As和Zn的铁锰氧化物结合态及腐殖酸结合态均占有一定比例。运用污染因子法计算的不同重金属在沉积物中滞留时间由长至短依次为：Cr＞Ni＞Zn＞Pb＞As＞Cu＞Hg＞Mn＞Cd,Cd、Mn和Hg在沉积物中滞留时间较短;各种重金属RAC值依次为：Cd＞Mn＞Cu＞Zn＞Pb＞Hg＞As＞Ni＞Cr,Cd和Mn表现出高风险水平,Cu为中等风险水平,而Hg、As、Pb、Cr、Ni和Zn除了个别点位为中等风险外,大多为低风险水平。     

黄河泥沙间隔条带式充填采煤沉陷地复垦技术及实践

为研究黄河泥沙充填采煤沉陷地复垦新技术,选取山东省德州市邱集煤矿采煤沉陷地为研究对象,提出了间隔条带式充填采煤沉陷地复垦技术工艺流程并进行实践,通过研究复垦农田地貌景观、土壤剖面、复垦土壤理化性质以及复垦农田生产力,揭示复垦新技术工艺的优越性。结果表明:黄河泥沙间隔条带式一次性充填采煤沉陷地复垦技术可行,土地复垦率为100%,耕地面积恢复率可达95.12%;技术实现表土和心土的分别剥离与回填,构造出与原有农田相似的上部60 cm土层结构,具有较好保水性和持水性,但在覆土过程中存在机械压实情况,具有较高的密度和较低的孔隙度;复垦农田覆盖土壤p H值较高,覆土层属于中度盐土,其基本不缺全磷、全钾(中高水平),轻度缺少速效钾状态(中级水平),缺少速效氮、有效磷、有机质(低级水平)和严重缺少全氮(极低水平),因此在复垦农田耕种过程中注意施加氮肥和有机肥;实地测产发现,复垦农田玉米产量(11 961.07 kg/hm2)与对照农田产量(13 032.80 kg/hm2)无显著差异(P0.05),说明复垦当年即可达到原有农田产量。通过山东省邱集煤矿采煤沉陷地黄河泥沙充填复垦的实践,验证了黄河泥沙间隔条带式充填采煤沉陷地复垦技术的可行性,并可为该技术在其他地区的推广提供借鉴。     

我国废弃矿山生态修复研究

通过开展黄河中游地区神木市重要生产煤矿山土壤环境调查,借助富集因子法和潜在生态危害指数法,对矿山土壤重金属元素含量与空间分布特征进行研究,结果表明：①研究区仅Ni元素变异系数在50%以上,Cd、Hg、Ni元素平均值分别高于中国土壤背景值与陕西土壤背景值,土壤中各重金属元素含量均未超过标准值;研究区Hg、Cd、Cu、Pb、Cr、Zn元素分布基本呈现北高南低的特征,高值区主要分布在北部;②研究区重金属元素富集程度依次为Hg＞Cd＞Pb＞Cr＞Zn＞As＞Ni,潜在生态风险大小顺序为Hg＞Cd＞As＞Cu＞Pb＞Ni＞Cr＞Zn;综合潜在生态风险为中等危害,除Hg、Cd外,其余6种重金属元素生态风险危害较低。研究结果可为贯彻落实生产、在建矿山生态保护修复工作、支撑黄河流域生态保护和高质量发展提供有效参考。

     

宣恩县珠山镇、椒园镇、万寨乡土壤重金属元素形态特征及受控因素研究

在宣恩县珠山镇、椒园镇和万寨乡境内主要土壤类型和成土母质土壤中共采集土壤样品30件,对其中Hg、As、Cd、Zn、Cu、Pb的含量进行测定,并采用7步连续提取法对土壤中Hg、As、Cd、Zn、Cu、Pb的形态进行分析。结果表明,宣恩县珠山镇、椒园镇、万寨乡土壤中As、Cu、Zn、Hg、Pb主要是以残渣态存在,其潜在生态影响较小; Cd主要以离子交换态存在,生物有效性高,其潜在生态影响较大。土壤Hg、As、Cd、Zn、Cu、Pb形态受其全量、有机质含量及酸碱度因素控制,大多数赋存形态与其全量、土壤有机质含量成正消长关系,碱性土壤可抑制Hg、As、Cd、Zn、Cu、Pb的活性,降低土壤中的有机质含量即可以抑制Hg、As、Cd、Zn、Cu、Pb的活性。     

淮南潘集矿区土壤重金属污染及生态风险评价

以淮南潘集矿区为研究区域,分别采集该区域煤矸石充填复垦地和未沉陷农田土壤样品,分析Pb、Cd、Cr、Zn、Cu、As、Hg 7种重金属元素含量,并在此基础上对土地受重金属污染程度和由此产生的潜在生态风险进行了评价。结果表明:煤矸石充填复垦地与未沉陷农田的土壤重金属含量没有显著差异,复垦后不同土地利用方式下各重金属指标也不存在显著差异;7种重金属含量间无显著正相关关系,推测无明显同源性;研究区域内普遍存在Zn、Cr复合污染现象,单因子污染指数Zn>Cr>Cd>As>Cu>Pb>Hg,综合污染程度介于重度污染和中度污染之间;潘集矿区复垦土地和未沉陷农田土壤中全部7种重金属元素的潜在生态危害系数均小于40,属于轻微生态危害。     

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。     

泉州市主要工业区土壤重金属健康风险评价

为了解泉州市工业区土壤重金属的污染程度,采用现场采样及室内测试方法对泉州市主要工业区土壤中Cd、As、Pb、Zn、Cu、Hg、Ni和Cr等重金属的含量进行测定分析,应用健康风险评价模型对这些工业区土壤重金属通过皮肤暴露途径所引起的健康风险作出评价.结果表明,工业区土壤已受到不同程度的重金属污染,其中以Zn、Cu、Pb污染最为严重.土壤重金属的含量空间分布并不均匀.土壤重金属非致病风险大小为:Pb＞ As＞ Cu＞ Cr＞ Cd＞ Zn＞ Hg＞ Ni,均小于致癌风险阚值1,对人体不会造成健康危害.致癌风险Cd＞ As,均低于致癌风险阈值,表明Cd和As不是主要的致癌风险因素.     

湖北省红安县基于生态地质单元的土壤重金属分布规律对比研究

为探索生态地质单元对土壤重金属分布规律的控制作用，参考生态地质单元三级分区标准，在红安县划分出8个生态地质单元，筛选金沙湖长英质变质岩缓丘陵(JSH)、永佳河基性—超基性岩低丘陵(YJH)和觅儿寺第四系缓丘陵(MES)3个重点生态地质单元，系统采集740件表层土壤样，开展8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)分布特征及来源的对比分析。研究表明，不同生态地质单元内土壤重金属含量的数理统计特征差异较大，YJH生态地质单元土壤的As、Cr、Cu、Ni、Zn, MES生态地质单元土壤的Cd、Hg、Pb的平均含量和中位数相对较高；JSH、YJH、MES生态地质单元土壤的超标重金属分别为Cd、Cr、Ni, Cd、Cr、Cu、Ni、Zn, As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn,并分别表现出存在少量Cd、Cr、Ni轻微污染，以Cd、Cu、Ni轻微污染为主，以Cd、Cr、Cu、Ni轻微污染为主的特征。综合超标重金属空间分布特征及主成分分析结果，认为不同生态地质单元土壤中重金属的来源不同，YJH和JSH生态地质单元土壤的Cr、Cu、Ni可能主要来源于自然界的基性—超基性岩及萤石矿...     

清水塘土壤中重金属含量空间分布特征

通过对清水塘区土壤的研究,讨论土壤纵面重金属的分布特征。结果表明：该地区Zn、Cu、Pb、Cd、As、Rb、Co、Ni、Cr、Hg等的重金属含量平均值均高于全国土壤元素背景值。Zn、Pb、Cd、As等元素平均含量明显偏高。大多数重金属含量随土层的加深呈下降趋势,土壤各层重金属变异系数波动范围较大,位于冶炼厂附近的土壤剖面采样点,其重金属含量平均值明显高于其他采样点。土壤中的Zn和Cu、Pb和Zn,Zn和Hg,Pb和Hg,Rb和Cd有正相关关系(p<0.01),Cu和Sr,Pb和Sb,Sr和Cr之间具有一定的负相关关系。     

济宁北部矿区引黄河泥沙充填复垦优化分析

济宁北部矿区属于高潜水位矿区,传统的土地复垦方法耕地恢复率较低,同时该矿区地属平原,复垦时不能提供充足的充填土料。针对传统复垦方法的不足,考虑到济宁北部矿区毗邻黄河,引水取沙十分方便,提出引黄河泥沙充填复垦的新方法。首先根据煤矿产量估计不同时段沉陷面积和容积,进而测算不同时段复垦需沙量和引水量。再根据引黄河泥沙充填复垦工艺确定优化原则,包括管道布设优化原则、复垦顺序优化原则、提高管道输沙效率和输沙能力原则。根据优化原则,选择合适的管网铺设形式降低复垦成本;根据煤矿开采情况,选择沉陷稳定区域优先开采,避免重复复垦;选择合适的采沙输沙设备及其配套设备、管道管径、管材、不淤流速、最佳输水含沙量,以有效提高管道输沙能力、泥沙输送效率。优化成果可为实际引黄河泥沙充填复垦工程提供依据。     

采煤沉陷地夹层式充填复垦原理与方法

充填复垦是提高耕地恢复率的有效途径。现有充填技术采用一次性充填方式,形成典型的“土壤层+充填层”双层土壤剖面构型。在覆盖土壤厚度不足的情况下,复垦土地的生产力低,为此,提出 “土壤层+充填层+夹层+充填层……”的夹层式多层土壤剖面构型,并以黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地为例,从夹层式充填复垦的原理和方法两个方面进行研究分析。结果表明:根据不同充填材料土壤质地情况,在充填材料层中设置与其质地相异的夹层,可以改善充填材料的水分和营养元素状况,改良了“土壤层+充填层”的双层土壤剖面构型存在的弊端,提高复垦耕地的质量。提出了一种充填复垦采煤沉陷地交替多层多次充填土壤重构方法,通过条带间交替充填工艺和多次充填与土壤回填,实现了夹层式土壤剖面结构重构的连续施工作业。在山东省邱集煤矿进行了实践,夹层式土壤剖面构型的小麦产量可以当年达到甚至高于对照农田。     

南四湖流域引黄复垦预测分析研究

采煤造成的地表沉陷损坏大量的土地,传统沉陷复垦模式不能很好解决南四湖流域沉陷复垦问题,近年一些学者提出了引黄河泥沙复垦的新模式。引黄充填复垦需要比较准确估算地面的沉陷面积及体积,进而确定引黄复垦所需泥沙量。本文根据实测资料及概率积分法模型,提出了利用煤炭产量估算沉陷面积及体积的方法。据此计算了该区域截止2009年底已形成的存量沉陷面积及体积,以及未来每年新增的沉陷面积及体积。测算出复垦所需的泥沙量及引入水量,进而分析了复垦可行性,得到了每年可复垦的土地数量,并认为引黄复垦工程可作为一个长期工程。     

黄河流域矿区生态环境与黄河泥沙协同治理原理与技术方法

黄河流域生态保护与高质量发展已经成为国家战略.黄河泥沙淤积和矿区生态环境恶化是黄河流域面临的两大生态环境难题.在分析这两大问题的特征及协同治理原理的基础上,提出了2者协同治理原理与技术方法.结果 表明:①黄河泥沙与矿区生态环境协同治理存在供需、空间位置、材质、政策、经济等5个方面的协同关系.②黄河泥沙与矿区生态环境协同...     

张集矿区复垦土壤养分变化研究及评价

煤炭开采引发土地沉陷,耕地资源严重破坏,土地复垦是恢复耕地的重要措施。开展矿区复垦土壤养分变化研究及评价,对于指导矿区土地复垦工作有着重要意义。以淮南张集矿区不同复垦年限的土壤为对象,系统研究了土壤养分的变化。结果表明:随着复垦时间的增加,土壤的有机质、全氮、速效磷和速效钾呈现增加趋势;复垦土壤在垂直层次上表现出随深度的增加,土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾有下降的趋势;以正常耕地土壤养分水平作为评价标准时,复垦土壤养分恢复指数呈现增加趋势。     

徐州矿区充填复垦地重金属污染的潜在生态风险评价

为了保证矿区充填复垦场地健康、稳定和可持续利用,采用Hakanson生态风险指数法对矿区充填复垦地中Hg,Cd,As,Cu,Pb,Cr和Zn等7个污染要素进行了分析,研究了充填复垦地土壤重金属污染程度及潜在的生态危害性.结果表明:煤矸石充填复垦土壤的综合污染指数平均值为32.20,处于很高的污染程度,其生态风险指数为443.21,潜在生态风险为较高;比照地的综合污染指数平均值为21.85,处于较高的污染程度,其生态风险指数为344.65,潜在生态风险为较高;而粉煤灰充填复垦土壤的综合污染程度为17.06,处于较高的污染程度,其生态风险指数为256.96,潜在生态风险为中等.研究区土壤整体处于受污染状态,主要受到Cd和Hg的污染.     

张集矿区复垦土壤养分变化研究及评价

煤炭开采引发土地沉陷,耕地资源严重破坏,土地复垦是恢复耕地的重要措施。开展矿区复垦土壤养分变化研究及评价,对于指导矿区土地复垦工作有着重要意义。以淮南张集矿区不同复垦年限的土壤为对象,系统研究了土壤养分的变化。结果表明：随着复垦时间的增加,土壤的有机质、全氮、速效磷和速效钾呈现增加趋势;复垦土壤在垂直层次上表现出随深度的增加,土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾有下降的趋势;以正常耕地土壤养分水平作为评价标准时,复垦土壤养分恢复指数呈现增加趋势。     

豫东煤矿积水区水生植物复垦的可行性研究

以河南省永城市的矿区复垦农田为研究对象,分析4种不同复垦农作物（莲藕、芡实、水稻和玉米）对当地土壤质量与水质的影响,分析不同土地利用方式下的土壤养分指标,评估其土壤综合肥力指数,从环境角度比较旱生作物和水生作物两种不同复垦方式的环境生态效益,对当地采煤沉陷地复垦方式提出合理建议。结果表明,永城采煤塌陷各区域的水质均达到水田作物的灌溉水水质标准,土壤的氮素供应能力可能是限制水稻、莲藕以及芡实生长的环境因子。速效钾对水稻以及玉米的生长有限制作用。种植莲藕等水生植物促进当地复垦土地的保水保肥,固定土壤有效磷。永城市高潜水位矿区复垦土壤总体肥力水平中等偏上,其中选择水生作物进行复垦效果较为优良。     

淮南市大通矿区煤矸石充填复垦地修复效果研究

为研究废弃矿区煤矸石充填复垦地复垦效果,选取淮南市大通废弃矿区复垦地为研究试验区,对大通矿区复垦地及周边未塌陷地土壤理化性征开展研究,同时分析两地自然生长的一年蓬、葎草、蒺藜、苘麻4种苗木叶片中叶绿素总量、可溶性蛋白质、脯氨酸、过氧化氢酶含量的差异,运用主成分分析法对各植物生长状况进行综合、定量评价。结果表明：大通矿区复垦地区和未塌陷地土壤容重、含水量、微量、中量元素差异较大;大通复垦区与未塌陷地土壤有机质皆处于6级水平;大通复垦区速效氮、速效磷含量处于6级水平,速效钾含量处于5级水平;未塌陷地速效氮含量处于5级水平,速效磷、速效钾处于4级水平;由植物生长主成分得分可知,未塌陷地区葎草、蒺藜、苘麻生长状况皆好于复垦区,未塌陷地一年蓬生长位次低于复垦区一年蓬生长位次。