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(fù)研究.pdf

1、采礦跡地是指在礦產(chǎn)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(yán)重，肥力低，基質(zhì)結(jié)構(gòu)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(fù)困難，使得生態(tài)系統(tǒng)的功能退化，對(duì)整個(gè)區(qū)域生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，對(duì)當(dāng)?shù)氐牟傻V跡地進(jìn)行重金屬污染分析和生態(tài)恢復(fù)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(fù)為

2、目標(biāo)，以采礦跡地基質(zhì)及其中的Mn、Pb、Cu、Zn四種重金屬元素和肥力指標(biāo)、自然恢復(fù)及人工恢復(fù)植被為研究對(duì)象，采用資料分析、野外調(diào)查和取樣、實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)和分析、基質(zhì)改良、植被恢復(fù)等方法對(duì)采礦跡地中土壤養(yǎng)分、土壤重金屬化學(xué)形態(tài)、基質(zhì)改良及其效果、自然恢復(fù)植被和人工恢復(fù)植被及其生長狀況進(jìn)行了分析和研究，同時(shí)對(duì)相關(guān)量間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行了分析。主要研究結(jié)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(duì)照地，而Pb和Cu含量都

3、低于對(duì)照地。Mn和Pb以可還原態(tài)為主，Cu和Zn以殘?jiān)鼞B(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(guān)性顯著，Cu殘?jiān)鼞B(tài)與全量之間相關(guān)性顯著，Zn除殘?jiān)鼞B(tài)外其它各形態(tài)與全量之間相關(guān)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(duì)照地，而Zn的含量略低于對(duì)照地。Mn和Pb以可還原態(tài)為主，Cu和Zn以殘?jiān)鼞B(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(guān)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(guān)性都很顯著，Zn可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)與全量之間顯著相關(guān)。
　　(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(xiàng)污染指數(shù)和它們的綜合污染指數(shù)均達(dá)到了警戒級(jí)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(xiàng)污染指數(shù)都處于安全級(jí);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(jí)都不會(huì)達(dá)到或超過中度污染級(jí)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(fù)優(yōu)勢草本植物為賴草、石生懸鉤子、硬質(zhì)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(biāo)相比，其中硬質(zhì)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(biāo)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(biāo)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(duì)排土場中重金屬的去除作用較好。
　　(5)金礦尾礦庫自然恢復(fù)優(yōu)勢草本植物為大穗薹草、黎、風(fēng)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(duì)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(fù)的研究結(jié)果，選擇并實(shí)驗(yàn)成功適宜古蓮河露天煤礦排土場人工恢復(fù)的植物有當(dāng)?shù)氐恼磷铀伞⑴d安落葉松、白樺以及引進(jìn)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(fù)植物有帶土坨的樟子松、興安落葉松和興安柳，同時(shí)引進(jìn)了沙棘、紫丁香和紫花苜蓿，成活率都達(dá)85％以上。最終提出了適宜該

8、區(qū)域采礦跡地生態(tài)恢復(fù)的五種模式，而且這五種模式對(duì)采礦跡地土壤肥力提高效果都明顯高于自然恢復(fù)狀態(tài)，對(duì)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(fù)時(shí)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(jìn)行植被恢復(fù)沒有成功。
　　(8)對(duì)煤礦排土場進(jìn)行邊坡處理，當(dāng)不再進(jìn)行排土?xí)r，在最上一個(gè)排土臺(tái)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(duì)金礦尾礦庫采