大興安嶺典型采礦跡地土壤重金屬污染分析與生態(tài)恢復研究.pdf

1、采礦跡地是指在礦產資源開采、加工和利用過程中形成的露天采礦場、排土場、尾礦庫等廢棄地，其土壤重金屬污染嚴重，肥力低，基質結構差，植被覆蓋率低，污染了區(qū)域水體、大氣以及土壤，植被恢復困難，使得生態(tài)系統(tǒng)的功能退化，對整個區(qū)域生態(tài)環(huán)境構成嚴重威脅。因此，對當?shù)氐牟傻V跡地進行重金屬污染分析和生態(tài)恢復研究具有重要意義。
　　本研究以大興安嶺地區(qū)典型采礦跡地古蓮河露天煤礦排土場和胭脂溝金礦尾礦庫為依托，以采礦跡地土壤重金屬污染分析和生態(tài)恢復為

2、目標，以采礦跡地基質及其中的Mn、Pb、Cu、Zn四種重金屬元素和肥力指標、自然恢復及人工恢復植被為研究對象，采用資料分析、野外調查和取樣、實驗室化驗和分析、基質改良、植被恢復等方法對采礦跡地中土壤養(yǎng)分、土壤重金屬化學形態(tài)、基質改良及其效果、自然恢復植被和人工恢復植被及其生長狀況進行了分析和研究，同時對相關量間的關聯(lián)性進行了分析。主要研究結果表明:
　　(1)煤礦排土場自然狀態(tài)下土壤中Mn和Zn含量都高于對照地，而Pb和Cu含量都

3、低于對照地。Mn和Pb以可還原態(tài)為主，Cu和Zn以殘渣態(tài)為主。表現(xiàn)為Mn、Pb和Zn的潛在生物活性較高，具有潛在污染性，而Cu生物活性較低，比較穩(wěn)定，污染性小。排土場中Mn和Pb各形態(tài)與全量之間相關性顯著，Cu殘渣態(tài)與全量之間相關性顯著，Zn除殘渣態(tài)外其它各形態(tài)與全量之間相關性顯著。
　　(2)金礦尾礦庫自然狀態(tài)下的土壤中Mn、Pb和Cu含量都高于對照地，而Zn的含量略低于對照地。Mn和Pb以可還原態(tài)為主，Cu和Zn以殘渣態(tài)為主。

4、表現(xiàn)為Mn和Pb的潛在生物活性較高，具有潛在污染性，而Cu和Zn生物活性較低，比較穩(wěn)定，污染性小。尾礦庫中Mn各形態(tài)與全量之間相關性都很顯著，Pb和Cu除可還原態(tài)外其它各形態(tài)與全量之間相關性都很顯著，Zn可氧化態(tài)和殘渣態(tài)與全量之間顯著相關。
　　(3)兩類采礦跡地自然狀態(tài)下的土壤中Pb、Cu和Zn的平均含量都超出了土壤中的常見值，其各單項污染指數(shù)和它們的綜合污染指數(shù)均達到了警戒級別，而Mn的含量只有最大值超出了土壤中的常見值，其單

5、項污染指數(shù)都處于安全級;從四種重金屬含量的最大值看，排土場和尾礦庫的污染等級都不會達到或超過中度污染級別。四種重金屬的變異程度都屬于中等。
　　(4)煤礦排土場上自然恢復優(yōu)勢草本植物為賴草、石生懸鉤子、硬質早熟禾、興安蓼和長刺酸模;優(yōu)勢木本植物為白樺、樟子松和興安落葉松。與裸地肥力指標相比，其中硬質早熟禾、賴草、長刺酸模和興安落葉松根周土肥力提高的較大;所有肥力指標中有效P、全K和速效K變化最小，甚至呈現(xiàn)下降的趨勢;但所有根周土肥

6、力指標都低于天然林下土壤。其中賴草、長刺酸模、石生懸鉤子、興安落葉松、白樺和樟子松對排土場中重金屬的去除作用較好。
　　(5)金礦尾礦庫自然恢復優(yōu)勢草本植物為大穗薹草、黎、風毛菊、柳蘭和珍珠梅;優(yōu)勢木本植物為興安柳、興安落葉松和樟子松。與裸地肥力指標相比，其中大穗薹草、黎、興安落葉松和興安柳根周土養(yǎng)分肥力提高的較大;所有肥力指標中也是有效P、全K和速效K變化最小，甚至呈現(xiàn)下降的趨勢;但所有根周土肥力指標也都低于天然林下土壤。其中大

7、穗薹草、藜、珍珠梅、興安落葉松和樟子松對尾礦庫中重金屬的去除作用較好。
　　(6)通過客土，整地等措施，按照“適地適樹”原則選擇植物，并參照自然恢復的研究結果，選擇并實驗成功適宜古蓮河露天煤礦排土場人工恢復的植物有當?shù)氐恼磷铀?、興安落葉松、白樺以及引進的沙棘和紫丁香，而且成活率都在80％以上;適宜于胭脂溝金礦尾礦庫恢復植物有帶土坨的樟子松、興安落葉松和興安柳，同時引進了沙棘、紫丁香和紫花苜蓿，成活率都達85％以上。最終提出了適宜該

8、區(qū)域采礦跡地生態(tài)恢復的五種模式，而且這五種模式對采礦跡地土壤肥力提高效果都明顯高于自然恢復狀態(tài)，對采礦跡地土壤重金屬的去除和保持水土效果更明顯。
　　(7)采用枸杞、地錦和檉柳用于漠河縣采礦跡地植被恢復時不能保證成活率，并且選用紫花苜蓿用于該地區(qū)煤礦排土場進行植被恢復沒有成功。
　　(8)對煤礦排土場進行邊坡處理，當不再進行排土時，在最上一個排土臺階和最終排棄平盤及坡面上覆蓋腐殖土效果顯著，保證了植物的成活率;對金礦尾礦庫采