复垦煤矸山不同土地利用类型土壤重金属有效态含量及其影响因素

发布时间：2020-04-24 23:12

【摘要】：煤矸山堆存不仅占用土地资源,而且会带来诸多生态环境问题。所以,对煤矸山进行复垦治理是改善矿区生态环境的迫切任务。推平覆土后进行植被复垦是煤矸山治理的重要措施,但推平覆土后的重构土壤会受到下层煤矸石中重金属元素迁移转化的影响,可能造成重构土壤的污染,这成为煤矸山植被恢复的重要限制因素。因此,查明不同土地利用类型煤矸山复垦土壤重金属有效态含量及其影响因素,有助于指导煤矸山“因地制宜”的进行植被复垦,同时可以为煤矸山复垦地科学利用提供参考依据。本研究以山西省霍州市曹村煤矿煤矸山复垦8 a后的农田(FL)、果园(OL)和草地(GL)为对象,分析了0-20 cm和20-40 cm土层3种复垦样地中土壤理化性质,Hg、As、Cu、Pb、Cd和Ni含量及其污染状况,Hg、Cu、Pb有效态含量和生物有效性以及有效态含量的影响因子。主要研究结果如下:(1)从3种复垦样地耕层(0-40 cm)土壤理化性质看:FL样地有机质、阳离子交换量、黏粒含量和粉粒含量显著高于OL和GL样地;OL样地pH值和砂粒含量显著高于FL和GL样地;GL样地电导率显著高于FL和OL样地;与CK相比,除pH值、阳离子交换量外,pH值、电导率、黏粒含量和粉粒含量均大于CK样地,而有机质和砂粒含量均小于CK样地。(2)从3种复垦样地耕层(0-40 cm)土壤重金属全量及污染状况看:首先,3种复垦样地重金属含量表明:在0-20 cm土层,FL样地Pb含量明显高于OL和GL样地,但Ni含量低于OL和GL样地;在20-40 cm土层,OL样地Ni含量高于FL和GL样地,GL样地Pb、Hg含量明显高于OL和FL样地;与CK相比,在0-20 cm土层复垦样地As、Cu、Cd、Hg含量均高于CK样地,在20-40 cm土层除Pb、Ni外,其余重金属含量均高于CK样地。其次,3种复垦样地重金属污染评价结果表明:单因子污染指数评价表明,FL样地Pb、Cu累积状况较为显著,OL样地As累积状况较为显著,GL样地Pb、As、Cd、Hg均有一定的累积状况,其中Hg属于重度累积,Cd属于中度累积。与CK样地相比,除Pb、Ni元素部分低于CK样地外,其余元素均高于CK样地。内梅罗综合污染指数评价表明,3种复垦样地和CK样地土壤重金属综合污染程度都达到了重度累积,其内梅罗综合污染指数由大到小依次为GL、FL、OL和CK样地。潜在生态危害评价与单因子污染指数评价和内梅罗综合污染指数评价结果基本一致。(3)从3种复垦样地土壤重金属有效态含量和生物有效性看:重金属有效态含量表明,在0-20 cm土层,FL和GL样地中Pb、Cu、Hg有效态含量较高,且均高于OL和CK样地;在20-40 cm土层,GL样地中Pb、Cu、Hg有效态含量均显著高于FL和OL样地,且显著高于CK样地。重金属生物有效性表明,在0-20 cm土层,GL样地中Pb、Cu、Hg生物有效性系数均高于FL和OL样地,FL样地Hg生物有效性系数均高于OL和GL样地;在20-40 cm土层,GL样地除Pb外,其余的生物有效性系数均显著高于FL和OL样地;与CK样地相比,在0-20 cm土层,只有GL样地中Pb和FL样地中Hg生物有效性系数高于CK样地。在20-40 cm土层,除Cu外,3种复垦样地的生物有效性系数均低于CK样地。(4)从3种复垦样地土壤理化性质对重金属有效态含量的影响看:土壤pH值、重金属全量和电导率是Pb、Hg有效态含量的主要影响因子;土壤阳离子交换量、有机质和pH值是Cu有效态含量的主要影响因子。其中pH值与Pb、Hg、Cu有效态含量均呈显著负相关,重金属全量和电导率与Pb、Hg有效态含量均呈极显著正相关;有机质和阳离子交换量与Cu有效态含量呈显著正相关。
【图文】：

技术路线图

区位,矿产资源

2.1.1 研究区位置研究区位于山西省霍州市曹村矿区。位于山西中南部，临汾盆地北缘，霍州南端。从地貌上看，受地层地质影响，，由于强烈的构造上升作用，山势险峻，呈南北走向，西部为临汾盆地，由黄土丘陵组成，构成黄土梁、垣、峁黄土地貌景观。该区可分山地、丘陵、山前倾斜平原、河谷阶地四种地貌单元。整个地形由东向西倾斜，一直延伸到汾河边，地面海拔在 516-l000 m。从气候上看，地处地处半干旱、半湿润的季风气候区，属温带大陆性气候，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季炎热，雨热同期，冬季盛行偏北风夏季盛行偏南风。年平均气温 12.2℃，年降水量为 353-688 mm 左右，年平均日照时数为 1748-2512 h，全年无霜期介于 156-227 d 之间。从土壤类型上看，土壤类型复杂多样主要以地带性褐土为主，此外还有棕壤、草甸土、沼泽土等。从矿产资源上看，矿产资源丰富多样，目前探明发现的矿产资源共计 23 种，其中有金属矿产 4 种，非金属矿产19 种，且藏有丰富的煤炭资源，95%以上的地区含煤，蕴藏量约 6.48×108t。
【学位授予单位】：山西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53

【参考文献】