馬尾松生長對煤矸石-水-植物系統(tǒng)中錳的遷移特性研究.pdf

1、我國是煤炭開采和用量大國，多年來在過于追求社會經(jīng)濟高速發(fā)展的前提下，忽視了生態(tài)環(huán)境已被嚴重破壞的事實。大量的煤礦等資源被過度的開采，并在不當?shù)拈_采、加工、利用過程中對周圍環(huán)境產(chǎn)生了明顯的生態(tài)破壞，現(xiàn)已成為管理部門及學(xué)者重點關(guān)注的對象。植物作為自然界物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵組分，且部分植物具有較高的吸收并積累污染物的能力，使其成為礦區(qū)土壤修復(fù)研究的重點關(guān)注對象。馬尾松(Pinus massoniana)作為我國南方森林生態(tài)系統(tǒng)中的主要植被類型，其獨

2、特的生物耐性使其成為荒山造林及礦山植被恢復(fù)等的優(yōu)勢先鋒物種，研究馬尾松對煤矸石堆場污染物遷移中的生態(tài)功能，具有重要意義。
　　本論文在對煤矸石堆場及周邊環(huán)境污染狀況進行調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析了影響煤矸石堆場周邊環(huán)境的主要污染物，進一步研究了煤矸石堆場上生長的馬尾松對主要污染物的吸收與累積效應(yīng)，深入分析了馬尾松根系對煤矸石中Fe、Mn遷移的影響，通過野外采集馬尾松根際土壤、根際土壤溶液及煤矸石堆場滲透水，結(jié)合盆栽試驗、模擬淋溶試驗，利用

3、原子吸收光譜儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、高效液相色譜儀、X射線衍射儀等，測定了煤矸石、水、植物中Fe、M n、有機酸等含量，同時對煤矸石中不同形態(tài)的Fe、Mn進行了測定分析，探討了馬尾松生長對煤矸石—水—植物系統(tǒng)中Fe、Mn的遷移特性，及馬尾松生長對煤矸石中Fe、Mn向水體遷移的調(diào)控作用，主要得出以下結(jié)論：
　　(1)煤矸石堆場周邊地表水體受堆場排水影響，出現(xiàn)了Fe、M n等大部分離子含量明顯超過自然水體的現(xiàn)象，其中Mn含量達到了

4、8.78～34.47 mg/L，是“集中式生活飲用水地表水源地標準”限值的88～345倍。而堆場周邊土壤也出現(xiàn)了明顯的Fe、Mn累積現(xiàn)象，其中Mn的含量可達226～1039 mg/kg，其累積指數(shù)達2.77，產(chǎn)生了明顯的累積現(xiàn)象。
　　(2)馬尾松對Fe、Mn元素有一定的累積作用，尤其對M n有明顯的累積效果，其枯葉Mn含量可達1477～2352 mg/k g，富集系數(shù)達到了9.02。馬尾松通過根系分泌物、根系吸收及葉片累積等作用

5、，使在煤矸石堆場上生長的馬尾松根際土壤溶液的Fe、Mn含量明顯低于非根際土壤溶液；且使在盆栽條件下，有馬尾松生長的盆栽滲透水中Fe、Mn的含量明顯比沒有馬尾松生長的盆栽滲透水減少，其中Mn的減幅可達23.50～93.27％。因此，馬尾松生長對減少煤矸石中Mn向水體的遷移有明顯作用。
　　(3)煤矸石堆場上生長的馬尾松根際土總有機酸含量為0.34～0.66 mmo l/k g，低分子有機酸及富里酸能增加煤矸石中Fe、Mn的溶出，且隨

6、著有機酸濃度增加溶出量明顯增多，當有機酸濃度從0.5 mmo l/L增加到25 mmo l/L時，浸出液M n的濃度增加了1.11～2.32倍。不同類型的有機酸對煤矸石中Fe、M n的溶出有較大差異，其中草酸對Fe的溶出作用較大，其次為檸檬酸、酒石酸、蘋果酸，富里酸對Fe的溶出作用較??；但富里酸對Mn的溶出作用較強，其次是草酸，檸檬酸、酒石酸及蘋果酸對Mn的溶出作用相對較小。
　　(4)有機酸能增加煤矸石中M n的水溶態(tài)、可交換態(tài)

7、、無定形鐵氧化態(tài)的含量，且隨著有機酸濃度的提高而增強；其中草酸淋溶能明顯增加Mn的可交換態(tài)、無定形鐵氧化態(tài)含量，增幅分別達30%、11%；而富里酸則能進一步增加M n的可交換態(tài)含量，增幅達140%，明顯增加了煤矸石中Mn的有效性及活力。
　　(5)環(huán)境因子的變化對煤矸石中Fe、M n溶出也產(chǎn)生明顯的影響。隨著溫度的增加，各處理淋出液Fe、Mn等含量出現(xiàn)不同程度的增加，含水量的增加也能促進煤矸石Fe、Mn的釋放。而交替式的增溫降溫處