盂县煤矿区及其周边农田土壤重金属溯源分析

煤矿区及其周边农田土壤重金属超标原因尚未达成共识,溯清煤矿区及其周边农田重金属之源,不仅对农田生态与环境保护具有较重要意义,而且对保障矿产开发利用、矿山企业发展、绿色矿山建设等具有较重要价值。以盂县煤矿区及其周边农田为研究对象,运用质普试验、经典统计学和地统计学等研究方法,通过农田土壤与煤、煤矸石和采矿废水中重金属含量及空间变化特征的对比,对研究区土壤重金属进行了溯源分析,不同样品重金属含量测定结果显示:除Hg外,煤粉的重金属含量是块煤重金属含量的1.05~1.99倍;全风化煤矸石重金属含量是新鲜煤矸石重金属含量的1.16~6.57倍;自燃煤矸石重金属含量是非自燃煤矸石重金属含量的1.19~9.20倍;除Cd,Pb外,泥质煤矸石重金属含量是砂质煤矸石重金属含量的1.34~4.78倍;采矿废水的重金属,除含较少量Pb外,其他重金属均未检出;土壤重金属含量低于煤粉、全风化煤矸石和自燃煤的重金属含量,但高于块煤和新鲜煤矸石重金属含量,远大于采矿废水的重金属含量。农田土壤重金属含量空间分布研究结果显示:不同距离农田样带土壤重金属含量变化规律基本一致;煤堆(井)、煤矸石山(堆)周边不同距离的农田土壤重金属含量主要符合指数模型;土壤8种重金属含量块金值C0均为正值,但受正基底效应的影响而变化较大;距离越远基台值C0+C越小,且Zn>Pb>Cu>Cr>Ni>As>Cd>Hg,空间变异性渐弱。重金属含量结构性因子随着距离增大而减弱,距离超过50 m后随机数据具有强烈的空间自相关,即土壤重金属含量受自然因素影响较大;距离小于50 m时,随机数据具有中等的空间相关性,即土壤重金属含量在受自然因素影响的同时还受人类活动的影响。不同距离农田土壤重金属含量的决定系数R2在0.50~1.00,|ME|和|MSE|接近于0,|ASE|与|RMSE|接近,|RMSSE|接近于1,表明半变异函数理论模型对试验数据的拟合效果较好,精度较高且预测值总体与测量值较为接近,准确地反映各情况下土壤重金属空间分布特征,因而保证了不同距离农田土壤重金属含量空间插值精度。研究结果表明,煤矿区及其周边农田土壤重金属主要源于母岩风化,煤矿开采不会造成大面积农田土壤重金属含量增加和超标。同时,运用矿物学与结晶学原理对所得结论进行了较科学的论证。

城市地面对大气污染贡献的计算与分析——以保定市主城区为例

固体地球对大气的净化能力主要受地面透气和透水性能的影响。以气体和水循环理论为基础,改进大气污染箱式模型,通过不同地面类型的透气、透水性试验,计算和分析了保定市主城区地面对大气污染的贡献。结果表明:城市房屋建设和地面硬化阻隔了大气与固体地球之间的气和水循环,降低了固体地球对大气的净化能力。保定市主城区混凝土地面和房屋覆盖区地面共占84. 6%,与裸地、水域、草地、林地相比,城市地面气体通量分别降低了82. 1%、81. 9%、83. 0%、84. 2%;水的入渗通量分别降低了84. 6%、0. 0%、84. 6%、84. 6%;水的蒸发通量分别降低了82. 9%、81. 5%、82. 4%、81. 8%。因此,地面类型变化使保定市主城区固体地球对大气的净化能力也相应降低了81. 5%～84. 6%。由此可见,改善城市地面透气和透水性是大气污染防治新途径。