基于GIS空间分析的矿区环境问题感知研究——以平朔露天煤矿区为例

以山西省平朔露天煤矿区为例,通过问卷调查和实地访谈,运用因子分析、主成分分析方法,对矿区居民的环境问题感知进行分类,并基于GIS分析居民各类环境问题感知的空间差异,探讨其影响因素。结果显示:平朔煤矿区居民的环境污染感知呈单核心结构,地质灾害感知和环境满意度感知呈双核心结构,对生活健康影响感知呈多核心结构。在环境污染感知强、地质灾害感知强的地区,其居民的环境满意度相应比较低,对生活健康的影响感知比较强。煤矿开采历史、环境治理强度、居民点周边采矿活动强度、居民属性特征、地理位置等因素对空间分异均有影响。

平朔露天煤矿复垦区刺槐油松混交林凋落物量及动态特征

为了解平朔露天煤矿复垦区刺槐油松混交林凋落物量及动态特征,采用野外凋落物收集器法,对平朔矿区刺槐油松混交林凋落物的年凋落量、组成以及年凋落物的月动态、不同组分的月动态进行研究。结果表明,刺槐油松混交林凋落物年凋落量为3 787.28 kg/hm2;各组分年凋落量差异极为悬殊,其中,落叶占77.47%,是该森林群落凋落物的主要组成成分,枝占11.15%,花占2.66%,果占6.81%,皮占1.52%,芽占0.20%,杂物占0.19%;总凋落量月动态变化呈单峰曲线,最大值出现在10月,达1 622.36 kg/hm2;各组分凋落量月动态有一定差别,其中,叶凋落物量与总凋落量变化规律一致,最大值出现在10月。

平朔露天煤矿复垦区刺槐油松混交林凋落物分解特性

采用凋落物分解袋野外埋置法,对平朔露天煤矿复垦区刺槐油松混交林凋落物分解过程及其养分动态进行了分析。结果表明,凋落叶年分解速率表现为刺槐(51.27%)>混合(39.48%)>油松(29.05%);由Olson模型拟合的年分解系数表现为刺槐(0.71)>混合(0.46)>油松(0.33);分解50%和95%所需时间均表现为油松>混合>刺槐;各类型凋落叶分解95%所需时间约为分解50%所需时间的4倍;在1 a的分解过程中,各类型凋落叶的C,K均表现为直接释放模式,刺槐的N和P表现为富集模式,油松的N和P表现为淋溶—富集—释放模式,混合叶的N表现为富集模式,P表现为淋溶—富集模式。刺槐和油松凋落叶的混合分解较油松凋落叶单独分解表现出明显的促进作用。

大型露天煤矿地表扰动的温度分异效应

以平朔矿区1987年、1996年、2001年和2005年的Landsat TM影像为数据源,依据地表形态与采矿功能划分5种地表扰动类型,以单通道普适性算法反演地表温度。基于空间统计和面积加权的增温贡献率等方法,分析地表扰动类型的温度分异特征和对矿区增温的贡献程度及动态:露天采坑和工业场地的地表平均温度最高,高出矿区最低温度5～10℃,具有强烈的增温效应;未复垦排土场地表温度处于中等水平,受到排弃物类型和堆置特征的影响,具有较大的时空分异特性,在矿业开发初期具有较高的增温效应;剥离区和已复垦排土场的地表温度较低,具有最低的增温效应,已复垦排土场的增温效应随着恢复生态系统气候调节功能的显现呈逐年降低趋势。

平朔露天煤矿复垦区不同地质层组岩土质量综合评价

露天煤矿生态地质环境系统恢复过程中,排于地表的不同年代地质层组的岩土剥离物都有可能成为复垦土壤母质。为科学合理利用矿区岩土剥离物,重构高质量复垦土壤,并指导后期分类排放,以平朔露天矿区黄土母质作为对照,评价不同类型岩土理化性状差异,从复垦土壤母质来源进行造地的源头控制,为露天煤矿土地复垦与生态修复提供依据。结合单项养分含量及有益微量元素含量分析结果,借助修正的内梅罗综合指数法,评价各岩土层肥力质量;借助单因子质量指数法,评价各岩土层环境质量。结果表明:各岩土层综合肥力系数位于0.40~1.26范围内,属贫瘠或一般水平;安家岭矿中2个煤矸石层的有机质或全氮含量、上部页岩层的全钾含量,以及东露天矿中炭质泥岩层的全磷含量丰富,显著高于黄土母质层;东露天矿底部细砂岩层及安家岭矿中泥灰岩层硫含量过高;东露天矿镉元素环境质量指数为1.05,属轻微污染等级;安家岭矿底部细砂岩层pH值低至4.25,酸度过大。平朔露天矿大多岩土层环境质量较好,但综合肥力质量较差,其中单项养分含量丰富,环境质量安全且易于风化的岩土层,适宜作为重构复垦土壤的备选材料。