煤矿区土壤FDA活性测定及优化

针对煤矿区被污染土壤中微生物活性低、种群结构相对单一和污染物胁迫等特点,对其土壤微生物的荧光素双醋酸脂（FDA）活性测定的关键步骤进行探讨和优化。结果表明,在煤矿区污染土壤的FDA活性测定过程中,培养时间选择30 min符合活性反应线性范围并适宜试验测定,以氯仿和甲醇（V（氯仿）∶V（甲醇）=2∶1）作为终止剂,用量为5 mL时可以经济、有效终止反应,离心时间为10 min时达到最大吸光值。以单位时间荧光素浓度来表征和规范FDA活性的单位,可为不同矿区土壤样品及污染土壤修复过程中的微生物活性测定与比较提供依据。矿区土壤FDA活性较低,仅为有机污染土壤生物修复反应土壤的5%~10%,可能对其生物修复产生一定制约,应加强针对性调控。

门头沟煤矿区土壤有机污染特征与微生物特性

以自动索氏提取、GC-MS分析等复合方法体系对煤矿区土壤有机污染物特征、基本理化特性和微生物性质构成的土壤微生态环境进行了研究.结果表明,煤矿区土壤受到了不同程度的有机物污染,其含量分布在0.4～1.5 mg/g干土之间,为同地区背景土样的1.5～6倍.有机污染物中饱和烃和芳香烃等轻质组分含量超过40%,以C15以上的链烃、烃类衍生物及少量芳烃为主,组成基本与煤矸石中有机物相似,有一定的同源性.煤矿区土壤的理化性质除pH外,营养水平、含水率等均不利于微生物的生长与增殖,对微生物活性的发挥有一定的抑制性.煤矿区有机污染土壤的微生物数量(干土中)总体较低,大致为104～105个/g之间,FDA活性(以荧光素/干土计)则为2.0～2.9 mg/(g.min).总体上,微生物数量和活性随有机污染物含量的增加而降低,但由于复合了pH值等理化性质的影响,有必要对其进行深入探讨.

淀粉对无芒雀麦修复煤矿区多环芳烃长期污染土壤的影响

采用温室盆栽试验,以无芒雀麦(W)为修复植物,研究淀粉(D)不同剂量与无芒雀麦组合对煤矿区多环芳烃(PAHs)长期污染农田土壤修复的影响。结果表明,在土壤中添加淀粉剂量D1、D2培养3个月后,显著促进了土著微生物对煤矿区长期污染农田土壤PAHs的降解。D1、D2处理土壤中16种PAHs总量降解率(16.82%,19.06%)分别比对照CK(11.12%)提高了51.26%和71.40%,尤其对6环PAHs的降解增效最为突出。D2处理对6环PAHs的降解达最高,为37.05%,比CK处理提高了241.01%,且为D1处理的1.77倍。在污染土壤中添加淀粉并种植无芒雀麦(D1+W,D2+W)后,与对照CK、淀粉(D)和种植无芒雀麦单一处理(W)相比,土壤中16种PAHs总量降解率有了明显增加,D1+W与D2+W处理下16种PAHs降解率分别为26.26%和28.39%;在PAHs不同环数中对5,6环PAHs的修复效果提升最为明显,对其它环数PAHs降解效果提升不显著,其中5环和6环PAHs降解率在D2+W组合处理下达到最高,为48.63%和58.32%,比CK处理提高了110.36%和436.82%,比无芒雀麦单一处理提高了27.50%和47.77%。从土壤酶活性角度,淀粉、无芒雀麦单一处理及其组合下的土壤过氧化氢酶活性差异不明显,但均显著高于对照CK处理;无芒雀麦对多酚氧化酶活性有明显的激活作用,且与淀粉组合进一步显著提升了该酶的活性,与D1+W与D2+W组合下的5,6环PAHs降解率达最高相一致。综上,利用淀粉与无芒雀麦的优化组合形式能明显提升煤矿区5,6环PAHs长期污染农田土壤的修复效果,可以作为该区污染土壤修复治理的一种选择。

永城某煤矿区周围土壤重金属污染评价

为了解永城煤矿区周围土壤重金属污染状况,于2016年6月14日布点采集永城某矿区周围土壤,进行分析评价矿区周围土壤重金属污染特征。以河南省土壤背景值为标准,利用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法和地累计指数法进行评价污染特征。结果表明,土壤中Cr、As、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb等重金属的平均含量分别为64.47、7.49、27.46、25.45、93.20、0.33和21.19 mg·kg^(-1),分别是背景值的1.16、1.20、1.12、1.27、1.27、1.65和1.22倍,表明矿区周围土壤大多数重金属出现不同程度的积累;单因子指数法评价土壤各重金属污染状况,Cd、Pb、Cr、Ni、As五种元素处于轻度污染水平,Cu、Zn处于清洁水平;利用内梅罗综合污染指数评价该矿区重金属污染综合状况,处于中污染风险;地累计指数法评价,Cr的3.70%样点数处于轻污染水平,As的25.93%样点数处于轻污染水平,重金属Ni和Zn的7.41%样点数处于轻污染水平,重金属Cu、Pb、Cd的3.70%样点数处于偏中污染水平,其余其余样点无污染。

我国煤矿周边土壤镉污染特点与健康风险

煤矿区重金属污染问题已经引起人们的极大关注,但目前对于我国煤矿周边土壤镉污染的基本情况尚不清楚.基于文献数据的综合分析,对我国煤矿周边土壤镉污染现状、镉的垂直分布和赋存形态以及镉污染对人体健康的潜在风险进行研究.研究结果表明:(1)我国煤矿周边及采煤沉陷区镉污染比较严重(中、高风险点位占58.7%),南部省份高于北部省份;(2)尽管煤矸石或粉煤灰中的镉有向覆土层迁移的趋势,但不同土层土壤镉含量差异不显著;(3)不同煤矿区土壤镉的赋存形态差异很大,可分为3类:第1类为淮北临换煤矿(酸可提取态占比55.2%);第2类为兰州红古煤矿、焦作中马村煤矿和淮南某煤矿(酸可提取态占比33.0%~44.5%);第3类为其余5个矿区(酸可提取态占比17.4%~29.2%);(4)煤矿区生产的作物籽实中含有的镉,对人体健康造成的风险相对较低,且因作物种类不同而不同.

有机培肥显著提升矿区复垦土壤活性有机碳含量

【目的】土壤有机碳作为土壤肥力的核心,其不同组分间具有高度异质性。研究不同施肥措施对煤矿区复垦土壤有机碳及其各组分提升的差异特征,可为煤矿区土壤修复提供理论依据。【方法】田间试验在山西煤矿复垦区进行,复垦始于2014年,种植作物为大豆(1年)和玉米(2年)轮作,采样时(2018年)种植作物为玉米。试验共设5个处理分别为未复垦自然恢复(ZH)、不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机肥配施化肥(MNPK)。使用物理-化学联合分组方法,将土壤有机碳分为游离活性、物理保护、化学保护和生物化学保护4个组分,分析了不同施肥处理下土壤各组分有机碳的含量,计算了各组分有机碳与总有机碳含量间的相关关系。【结果】相较于自然恢复处理,CK、NPK、M、MNPK处理中土壤总有机碳含量分别提高了11.8%、24.0%、49.3%和38.8%,有机肥处理又显著高于CK和NPK处理。M、MNPK处理下,游离活性有机碳含量分别为2.11和1.68 g/kg,物理保护有机碳含量分别为0.70和0.49 g/kg,均显著高于CK和NPK处理;化学保护和生物化学保护组分的有机碳含量在各处理间差异不显著。除了微团聚体内的轻组和粘、粉粒外,各组分质量比例在不同施肥处理间均存在显著差异,施用有机肥主要增加了大团聚体(游离活性态和物理保护态)的质量比例,改善了土壤结构。相关分析表明,游离态的粗颗粒和细颗粒有机碳及物理保护有机碳与总有机碳含量间呈现极显著正相关关系(P<0.01),其中拟合方程的斜率表示组分碳含量随单位总有机碳含量增加而引起的变化值,最高的为游离粗颗粒有机碳组分,达到39.7%,游离细颗粒和物理保护有机碳组分的变化率分别为18.6%和21.7%;而化学保护粘、粉粒和生物化学保护粘粒组有机碳与总有机碳含量无显著相关性。【结论】施肥和轮作与自然恢复状态相比,短期可显著提高土壤有机碳含量,施用有机肥效果好于单施化肥。单施或者与NPK配合施有机肥主要促进了土壤大团聚体中游离活性态和物理保护态有机碳含量的提升,单施有机肥效果更佳。由于新增的土壤有机碳活性高,需要长时间持续投入才可能恢复土壤有机碳的稳定性。

土壤重金属污染程度分析及等级评估研究

针对岩溶煤矿区土壤重金属污染问题研究甚少的情况,以某典型岩溶煤矿区为研究对象,开展了土壤重金属污染特征分析及风险评估研究工作。检测得到了矿区土壤中重金属含量,运用潜在生态风险指数法和地积累指数法进行了土壤污染等级的评价,结果表明,该矿区Pb、Cd、Hg、As等重金属元素均满足环保要求,Cu元素的含量较高,亟待采取防范措施。