降雨对废弃尾矿分层土壤重金属Cu、Pb、Zn的淋滤释放影响规律

为探究废弃尾矿中三种典型重金属元素Cu、Pb、Zn在不同降雨pH值、降雨强度以及降雨历时综合影响条件下的淋滤释放变化规律,以辽宁省辽阳县寒岭镇某废弃尾矿库为对象,在实验室配制与现场实际情况相符的不同污染程度的土壤样品,采用大型土柱分层装填,模拟降雨进行淋滤实验。结果表明:pH值越低,各出水口淋出液中铜铅锌的含量均越大,酸性淋滤下的重金属浓度相比碱性淋滤要更高,三种重金属的累积释放量为Zn>Pb>Cu;底部出水口重金属浓度一直保持是最大的,各土柱溢流口淋出液的重金属浓度不为0;总体上,淋出液中的重金属Cu、Pb、Zn含量均随着降雨强度的增大呈增加趋势;在酸性降雨条件下,淋出液中铜、铅、锌的含量也均随淋滤时间的增大呈增加趋势,弱碱性淋滤条件下则正好相反。

降雨淋滤下废弃尾矿土重金属迁移及其与抗剪特性相关性研究

废弃尾矿在经过降雨淋滤作用后重金属含量会沿垂直剖面呈现出明显的规律性,对其抗剪强度也有较大的影响,探究它们之间的变化规律有较大理论和现实意义。以辽宁省辽阳县某铜铅锌共生废弃尾矿库为背景,在实验室配制与现场实际分层情况相符的尾矿土壤样品,通过自制的大型土柱分层装填,开展淋滤试验。分析分层土壤中重金属元素在不同降雨p H值、降雨强度、降雨历时综合影响下的垂向迁移特征基础上,通过直剪试验进一步探究淋滤作用对尾矿的抗剪强度的影响以及重金属污染物含量与抗剪特性之间的相关性。结果表明:(1)酸性降雨下,土壤中重金属Cu和Zn含量在0~20 cm深度显著降低,而碱性淋滤下含量稍有增大;随着p H值的增大土壤的抗剪强度总体是变小,内摩擦角逐渐变大、黏聚力逐渐变小;(2)同一土柱中,Cu、Pb和Zn浓度随分层深度增加逐渐减小;随降雨强度的增大而增大;淋滤作用能有效增大尾矿的抗剪强度;尾矿淋滤后的抗剪强度指标与降雨强度呈正相关;(3)分层土壤中Cu、Pb和Zn浓度随淋洗时间的增加,三者相比初始水平均有大幅度的减少,铅没有出现表层累积的情况;尾矿淋滤后的抗剪程度与降雨时长也呈正相关;但尾矿流量组的抗剪强度指标增加明显小于时间组的强度指标;(4)淋滤后的尾矿抗剪强度与重金属污染物含量呈反比关系。研究结果可为我国废弃尾矿库污染物迁移以及稳定性分析提供重要参考。

高岭矿 铜锌矿废弃尾矿植物分布及超量积累金属元素植物研究

对高岭土矿、铜锌矿废弃尾矿的植物分布及体内金属元素的积累进行了调查分析。结果表明,新废弃劣质高岭土,呈酸性,寸草不长,但堆放了5—6年后,稀有植物分布,可生长狼把草(Pennisetumalopecuroides)一种植物;被铜锌矿尾矿污染的土壤,仅生长柔枝莠竹(Microstegiumvimineum(Trin.)A.Camus)、稗草(Echinochloacrusgalli(L.)Beauv.)两种植物;柔枝莠竹能富集锌、锰、铜、铁等离子;稗草可富集锌、锰离子;狼把草可生长在酸性环境,也可富集锌、锰离子。

废弃尾矿料在路面(底)基层中的应用

分析了废弃尾矿料的化学和物理性质及环境影响情况 ,结果表明其用作 (底 )基层材料和路基填料是安全可行的。利用正交试验方法 ,提出石灰粉煤灰 (简称“二灰”)、掺外加剂和水泥的二灰(综合 )稳定废弃尾矿料优选配合比 ,分析混合料强度增长机理和影响因素 ,并确定优选配合比混合料的路用技术参数。优选配合比将在连云港市旧路改造中作为 1 km长的试验路基层材料 ,以便进行现场试验验证和应用机理分析 ,为其推广应用于路面 (底 )基层提供技术上可行、经济上合理的优选配合比 ,并提供工程施工可操作性和质量保证体系。

利用废弃尾矿 再获铜铁资源

为充分回收矿产资源,安庆铜矿经过探索和攻关,成功实现从废弃尾矿中再选铜、铁资源。利用简易设备和低廉的成本,每年可回收铜130t、铁精矿4·35万t。

花垣铅锌尾矿废弃地地枇杷斑块不同演替阶段土壤微生物群落变化

本研究以花垣铅锌尾矿废弃地的裸尾矿地为对照CK,地枇杷斑块不同演替阶段(地枇杷斑块Y、地枇杷 + 草本植物斑块M和地枇杷 + 草本 + 木本植物斑块O)为研究对象,测定不同演替阶段地枇杷斑块的土壤理化性质,采用土壤细菌16S rDNA和真菌ITS高通量测序方法分析了不同演替斑块的土壤细菌和真菌群落多样性和结构变化,探讨了细菌和真菌群落结构和多样性与土壤养分的相关性。结果表明:与裸尾矿(CK)相比,随地枇杷斑块演替的正向进行,1) 尾矿的总磷(TP)、有效磷(AP)、总氮(TN)、氨态氮(AN)、有机质(OM)和含水量均显著增加,土壤容重则表现为先增后降;2) 尾矿废弃地土壤细菌和真菌群落多样性逐渐增加,但不同演替阶段之间无显著差异;3) 土壤细菌优势门主要为变形菌门、蓝细菌门、放线菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、芽单胞菌门、Saccharibacteria、栖热菌门(相对丰度 > 10%),真菌优势门为子囊菌门和担子菌门,酸杆菌门和变形菌门相对丰度增加,蓝细菌门和疣微菌门相对丰度逐渐降低,子囊菌门虽然呈现先降后升趋势,但不同演替阶段之间并无显著差异。4) Pearson相关性分析表明,细菌群落多样性和真菌群落物种数是影响尾矿土壤养分累积的主要因素,变形菌门尤其是α-变形菌纲以及被孢霉门是尾矿土壤养分累积的关键类群。结论:随着地枇杷斑块的正向演替,尾矿土壤微生物群落结构产生了显著变化,蓝细菌门和疣微菌门相对丰度逐渐降低,变形菌门相对丰度增加,在演替后期产生了新的真菌类群球囊菌门和壶菌门,从而有效地促进了尾矿废弃地土壤养分的累积。本研究结果可进一步为利用地枇杷进行铅锌尾矿废弃地的生态恢复提供实验数据支持。

花垣铅锌尾矿废弃地地枇杷根际土壤细菌群落演替及功能预测

看护植物介导的微斑块变化是尾矿废弃地等退化生态系统恢复过程中的活跃成分。以铅锌尾矿废弃地裸地为对照(CK),不同演替阶段的地枇杷斑块(初期Y、中期M和后期O)为研究对象,采用16S rRNA高通量测序技术对不同演替过程中地枇杷根际土壤细菌数据进行数据挖掘和分析,运用PISCRUSt2功能预测分析探讨了铅锌尾矿废弃地上不同演替过程中地枇杷根际细菌群落变化及碳、氮和磷代谢特征。结果表明:1) 根际细菌优势门主要为变形菌门、蓝细菌门、绿弯菌门和放线菌门等,随着演替正向进行,蓝细菌门和绿弯菌门相对丰度逐渐降低,变形菌门和放线菌门相对丰度增加。优势属类群中鞘脂单胞菌属、Gaiella属、硫杆菌属和短波单胞菌属等的相对丰度逐渐降低,与之相反,红杆菌属、假单胞菌属、木洞菌属、慢生根瘤菌属和玫瑰单胞菌属的相对丰度则逐渐增加,典型对应分析(CCA)结果显示,有效磷(AP)和总磷(TP)与根际细菌物种分布的决定系数R2分别为0.8507 (P = 0.001)和0.9373 (P = 0.001);2) 参与碳固定的6条途径中,以3-羟基丙酸双循环的总关键基因丰度最高,其次为卡尔文循环,随演替正向进行,根际细菌固碳潜力逐渐增加;3) 参与固氮反应的功能酶基因丰度以Y阶段最高,硝化反应的功能酶基因丰度随演替正向进行而逐渐增加,参与N代谢的所有功能基因中异化性硝酸盐还原反应(DNRA)的基因丰度最高,并在O阶段达到最大;4) 有机磷矿化与无机磷溶解的基因丰度均随演替正向进行而逐渐增加,有机磷运输基因丰度随演替正向进行而增加,但无机磷酸盐运输的基因总丰度却显著高于前者。综上所述,随着地枇杷斑块演替的正向进行,地枇杷根际土壤细菌的群落结构与组成发生了显著变化,TP和AP是这种变化的关键环境因子,根际土壤细菌群落以3-羟基丙酸双循环途径为主要的固碳方式,硝态氮还原以DNRA为主,使尾矿废弃地的土壤质量得到明显改善,然而以无机磷酸盐同化为主要方式的P代谢特征表明尾矿废弃地以地枇杷为主的斑块演替仍处于生态演替的初级阶段。

用ISSR分子标记检测不同尾矿废弃地白茅居群的遗传多样性

采用ISSR技术对安徽4个铜尾矿、1个铅锌尾矿废弃地上自然定居的白茅和非矿区正常生境下1个白茅居群遗传多样性进行了研究。从100条ISSR引物中筛选出10条引物对6个居群180个样品进行PCR扩增,共得到139扩增带,其中多态位点为132条,多态位点百分率为94.96%。POPGENE分析表明,白茅居群的总遗传多样性为0.3125,非矿区白茅的遗传多样性远高于另外5个矿区居群,铅锌尾矿的遗传多样性最低,6个白茅居群之间出现明显的遗传分化(φst=0.030,P<0.002),各居群的个体各自聚在一起。上述结果可能是在金属尾矿废弃地胁迫下,白茅居群遗传本质上产生了明显的遗传分化。

金属尾矿废弃地植物稳定技术研究进展

尾矿库是维持矿山正常生产的必要设施,但也是矿山的重大危险源。废弃尾矿库是金属矿山最常见、最难恢复的矿业废弃地,含有大量的有毒有害物质,危及人类健康,采取经济有效的金属尾矿废弃地稳定技术已势在必行,然而传统的物理化学方法存在潜在的环境风险。植物稳定技术利用耐性植物的机械固定作用减轻风蚀和水蚀以及根系吸附和根际沉淀实现尾矿的长期稳定,降低重金属的生物有效性,是一种比较有前景的环境友好技术。文章在概述金属尾矿废弃地环境特征的基础上,对传统金属尾矿稳定技术的各种方法进行了述评,并对金属尾矿废弃地植物稳定技术国内外研究进展进行分析,提出植物稳定技术研究发展的方向。

种植香根草对铜尾矿废弃地基质化学和生物学性质的影响

通过实地调查取样和室内分析,研究铜陵水木冲铜尾矿废弃地不同时期种植香根草(Vetiveria zizanioides L.)群落(近期种植香根草群落(V.zizanioides communities were established in the recent stage,JX),中期种植香根草群落(V.zizanioides communities were established in the middle stage,ZX)和早期种植香根草群落(V.zizanioides communities were established in the early stage,OX))对尾矿基质化学性质、微生物量和土壤酶活性的影响,探讨人工植被恢复对铜尾矿废弃地基质系统的修复作用。结果表明:香根草的定植能延缓铜尾矿的酸化过程,且随着香根草定植时间的延长,0—5 cm和5—20 cm层尾矿基质中总氮和速效磷含量提高(其中,0—5 cm层总氮积累更加显著),OX下0—5 cm表层基质总氮和速效磷的平均值分别是JX下的4.64倍和22.44倍。基质微生物量C、N含量和脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶活性也随香根草种植时间的延长而有不同程度的升高,且基质化学性质对微生物量和酶活性有影响,其中基质微生物量C、N含量、脱氢酶和过氧化氢酶活性均与电导率呈显著或极显著负相关性;而基质微生物量N和4种酶活性均与总氮含量呈显著或极显著正相关性,表明总氮含量是影响基质微生物量N和酶活性的主要因子;基质微生物量N、脱氢酶和过氧化氢酶活性还与速效磷含量呈极显著正相关性。基质中Cu、Pb含量对脱氢酶、过氧化氢酶活性和微生物量均有显著抑制作用,而Zn对基质微生物活性有一定的激活作用。生长在尾矿废弃地上的香根草不仅显著地改善了铜尾矿废弃地的基质化学性质,且有利于基质微生物量和酶活性的增加,是一种良好的矿业废弃地生态修复物种。

安徽铜陵五公里铜尾矿废弃地的植被调查

通过调查安徽铜陵五公里铜矿废弃地的植被及植物区系 ,结果显示 :该地定居植物 49种 ,隶属 2 2科 46属 ,其中禾本科 12种、菊科 8种、豆科 4科、蓼科 4种。废弃地据复垦情况分为复垦边缘区、复垦中心区和未复垦区 ,定居植物在三区内形成 4种相对稳定的演替群落类型 :狗牙根 +白茅植物群落 ,白茅 +三叶草 +狗牙根植物群落 ,天蓝苜蓿 +三叶草植物群落和小飞蓬 +一年蓬植物群落。计算分析各群落的多样性指数和均匀度指数 ,并计算综合优势比 ,找出群落的优势植物。

辽宁矿区尾矿废弃地及土壤重金属污染评价研究

辽宁省金属矿区及其周边土壤重金属污染状况,尤其是尾矿库及其周边土壤污染是值得关注和研究的问题。采集了辽宁典型矿区尾矿及其周边的土壤样品,用原子吸收分光光度法分析Cu、Zn、Pb、Cd元素,用原子荧光分光光度法分析Hg、As元素,用二苯碳酰二肼分光光度法分析Cr元素,并采用模糊综合评价方法进行了重金属污染评估。结果表明:辽宁省金属矿区土壤重金属污染以Zn、Pb两种重金属为主,同时伴生着Cd、As、Cu3种重金属的复合污染。

铜陵铜尾矿废弃地生物土壤结皮中的蓝藻多样性

生物土壤结皮是生态系统原生演替过程中的一个早期阶段,在铜陵铜尾矿废弃地自然生态恢复过程中生物土壤结皮在尾矿废弃地表面广泛分布。以生长在铜陵杨山冲和铜官山2处铜尾矿废弃地的生物土壤结皮为研究对象,运用常规培养方法和变性梯度凝胶电泳技术(PCR-DGGE)对不同群落生物土壤结皮中的蓝藻多样性及优势类群进行研究。结果表明2种研究方法所获得的蓝藻种类组成具有明显差异。显微观察结果表明常规培养试验中主要蓝藻类群为微囊藻属(Microcystis)、色球藻属(Chroococcus)、颤藻属(Oscillatoria)、念珠藻属(Nostoc)和浮鞘丝藻属(Planktolyngbya),其中优势种类主要为铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、断裂颤藻(Oscillatoria fracta)和细浮鞘丝藻(Planktolyngbya subtilis);提取样品中微生物总DNA,对蓝藻16S rRNA进行PCR-DGGE分析,回收DGGE图谱中24个条带进行测序分析,结果显示,所有序列与GenBank数据库中的近缘蓝藻的相似性系数均在93%以上,其中优势蓝藻类群主要隶属于微鞘藻属(Microcoleus)和细鞘丝藻属(Leptolyngbya),裸地(YL)处和木贼群落下尾矿表面(YM)的生物土壤结皮中优势蓝藻类群主要为微鞘藻属,而黄色真藓-藻类混合结皮(YT)和白茅群落(YB,TG)下的生物土壤结皮中的优势类群主要隶属于细鞘丝藻属。

铜陵市狮子山铜尾矿废弃地生态恢复过程中植被演替规律

通过对铜陵市狮子山铜尾矿废弃地植被的实地调查，探讨了该废弃地的植被状况及其植被恢复过程中的植物群落形成与演替的一般规律与特征。结果表明：目前废弃地入侵、定居植物共49种，隶属于15科38属，主要包括菊科(12种)、禾本科(11种)、豆科(8种)等。极端贫瘠和过高的重金属含量(特别是Cu、Cd，平均超出对照土样的20～30倍)是限制植物在废弃地定居的主要因素。全部植物中，一、二年生草本植物26种，多年生草本植物20种。风播种子和果实是废弃地植物繁殖体的主要来源。尾矿废弃地植物群落形成具有先锋植物的入侵、定居、群聚和竞争等过程，共形成了14种相对稳定的小群落，包括单优势种群落、次优势种群落和共优势种群落三种类型。伴随着尾矿废弃地植物群落的形成与演替，群落中物种丰富度增大，多样性指数呈增加趋势，而群落内植物种综合优势比间的差值趋于减小。

陕西太白尾矿废弃地豆科植物根瘤菌16S rDNA PCR-RFLP及全序列分析

应用16S rDNA-RFLP和16S rDNA全序列测定方法,对分离自陕西太白金矿尾矿废弃地的55株根瘤菌和12株参比菌株进行了遗传多样性和系统发育地位研究。采用平均连锁法(UPMGA)对16S rDNA PCR-RFLP聚类,结果显示所有菌株在72%的水平上聚到一起。根据参比菌株的种属关系,将供试菌株初步分成6个遗传发育群。群Ⅰ为根瘤菌属,群Ⅱ为中华根瘤菌属,群Ⅲ是中慢生根瘤菌属,群Ⅳ为土壤杆菌属,群V为一未知群,群Ⅵ为慢生根瘤菌属。分离自天蓝苜蓿的根瘤菌主要分布在群Ⅱ,截叶胡枝子根瘤菌在各个群内均有分布,表现出丰富的遗传多样性。选取群Ⅰ、Ⅱ的代表菌株TB17-1、TB50-1进行16S rDNA全序列测定分析,结果显示TB17-1与Rhizonbium leguminosarumUSDA2370的同源性高达99.7%,TB50-1与Sinorhizobium melilotiLMG6133的同源性为100%。全序列测定结果与RFLP分析结果基本一致。

直接植被法在尾矿废弃地复垦中的应用

随着矿产资源的大量开发和冶金工业的迅速发展,矿业废弃地与日俱增,它不仅侵占大量土地,覆盖原有植被,破坏生态系统,还带来了严重的土壤污染、水污染和大气污染.对其进行生态恢复,国内外已早有研究.本文根据近年来关于尾矿废弃地复垦的研究成果,综合论述了直接植被法在尾矿废弃地复垦中的应用,探讨了尾矿废弃地影响植物定居的主要限制因子、尾矿的基质改良措施、复垦中耐性物种和超富集植物的选择及栽培管理措施等.最后为直接植被法的有效应用,提出了结合综合生态工程、共生微生物和基因工程等同时进行复垦的尝试,为矿业废弃地的复垦工作提供理论依据和实践经验.

废弃磷尾矿用作路面基层材料的试验研究

简要分析废弃磷尾矿的环境影响情况 ,表明其作为路面基层材料和路基填料是安全的。通过试验提出石灰粉煤灰 (简称“二灰”)稳定和石灰粉煤灰水泥综合稳定 ,以及结合正交设计方法提出掺外加剂的二灰稳定废弃磷尾矿的优选配合比 ,分析影响混合料强度的诸多因素 。

丛植菌根在尾矿废弃地生态恢复中的试验研究

矿产资源的大规模开发,导致大面积尾矿废弃地的产生,已引起严重的生态环境问题。通过模拟生物学试验探讨了丛枝菌根真菌在植物适应尾矿逆境和尾矿植被重建中的潜在作用。采用铁尾矿盆栽的方法对接种丛枝菌根真菌的大豆生长、菌根侵染率及尾矿养分变化进行了研究。试验结果表明,接种菌根的大豆侵染率较高,且大豆根系接种菌根的大豆根系氮、磷、钾含量高于对照(CK),最高高出对照2倍以上,在接种不同含量的菌根真菌的试验中(10 g-25 g-50 g),大豆的生长量和养分含量均呈现"低—高—低"的现象。通过试验,接种丛枝菌根真菌能够很好地促进大豆在铁尾矿中的生长,提高大豆对尾矿中营养物质的吸收,对尾矿生态复垦起到了积极作用。试验将菌根技术引入到铁尾矿库的生态恢复研究中,利用植物与丛枝菌根相互用,使植物能够更好地在铁尾矿中生长,为铁尾矿废弃地的生态恢复提出了新思路。

某尾矿废弃地土壤重金属污染调查与治理研究

在取样分析的基础上,对葫芦岛钼矿区废弃尾矿库及其周边地区的土壤重金属污染状况和土壤肥力质量状况进行了评价,并以此为依据开展了研究区的土壤改良和植物修复研究。评价结果表明:废弃尾矿库及其周边土壤重金属污染严重,前者以Pb,Zn污染为主,后者以Cd,Zn污染为主;废弃尾矿库土壤非常贫瘠,附近耕地土壤则氮、磷不足。通过试验发现:施用经过堆肥化处理的城市污泥,可以改良被污染土壤;高羊茅、早熟禾、黑麦草以及沙棘可以作为先锋植物品种应用于研究区的植物修复工程中。

植物群落对铜尾矿废弃地土壤微生物量和酶活性的影响

以铜尾矿废弃地为对象,研究了铜尾矿废弃地上植物群落发展与表层尾矿微生物量C、N和脱氢酶、过氧化氢碱性磷酸酶和脲酶活性的变化,探讨了植物群落-微生物量C、N-土壤酶活性之间的相互关系。结果表明,随着植物群落的发展,铜尾矿废弃地表层尾矿微生物量和酶活性在不断增加;铜官山老尾矿废弃地白茅群落下表层尾矿(TBM)微生物量和酶活性与杨山冲尾矿废弃地及铜官山新尾矿废弃地表层尾矿微生物量和酶活性存在显著差异性(p<0.05)。相关分析表明铜尾矿废弃地表层尾矿微生物量C、N与土壤有机质、总氮之间呈显著正相关(P<0.01);脱氢酶、碱性磷酸酶及脲酶与微生物量C、微生物量N、土壤有机质、总氮之间呈显著正相关(P<0.01),但过氧化氢酶与微生物量C、微生物量N、土壤有机质、总氮之间呈显著负相关(P<0.01)。