不同复垦年限煤矸山土壤重金属有效态含量及其影响因素

发布时间：2020-07-20 13:57

【摘要】：煤矸石是煤矿开采及洗选加工时排放的固体废弃物,由于工业利用率低所以主要以煤矸山的形式堆放,而煤矸山堆存会对矿区生态环境产生一系列影响。因此,对煤矸山进行整治使其达到可供利用状态十分必要。我国北方地区对煤矸山治理一般采用推平覆土后进行植被绿化,但推平覆土后形成的重构土壤往往受表层重金属向下淋溶和底层煤矸石中重金属向上迁移的影响,这对煤矸山植被恢复和复垦地利用形成阻碍。因此,研究煤矸山不同复垦年限土壤重金属有效态含量及其影响因素,有助于查明重金属毒性与生物有效性特征,并可揭示土壤重金属迁移转化的关键影响因子,对于指导矿区煤矸山因时制宜的进行植被复垦十分必要,同时也对矿区复垦地合理进行农业生产具有重要的理论指导价值。本研究以山西省屯留县王庄煤矿和曹村煤矿为研究对象,选取煤矸山复垦3a、10a和16a灌草地,并以矿区内原地貌普通灌草地为对照(CK),分别测定3种年限煤矸山复垦地0-20和20-40cm土层土壤理化性质、土壤重金属Hg、As、Pb、Cd、Ni、Cu全量含量和重金属有效态Cd、Pb、Cu含量,并计算其生物有效性系数,运用单因子、综合污染污染指数和潜在生态危害指数法评价其风险等级,分析重金属有效态含量的关键影响因子,主要研究结果如下:(1)从3种复垦年限样地土壤理化性质的差异来看:在0-20cm和20-40cm土层pH值、粉粒含量随复垦年限增加无明显变化,EC值、有机质、碱解氮和沙粒含量随复垦年限增加而显著增加,CEC值、有效磷、速效钾和黏粒含量随复垦年限增加而显著降低。与CK相比,3种年限复垦样地土壤在0-20cm和20-40cm土层pH值、粉粒含量与CK无明显差异,EC值、CEC值、有机质、碱解氮和有效磷含量明显低于CK,沙粒含量高于CK,黏粒含量为WV—3a样地高于CK,WV—10a样地无明显变化,HV—16a样地低于CK;速效钾含量在0-20cm土层低于CK,在20-40cm土层却高于CK。(2)从3种复垦年限样地土壤重金属全量量的差异来看:在0-20cm和20-40cm土层,随复垦年限的增加,重金属Hg、Pb、Cd全量含量均呈降低的趋势,As、Ni呈增加的趋势,Cu无明显变化。与CK相比,3种复垦样地20-40cm土层重金属全量含量超标情况要高于0-20cm土层。(3)从3种复垦年限样地土壤重金属全量污染程度的差异来看:单因子污染指数评价和单因素潜在危害指数评价均表明,在0-20cm和20-40cm土层,随着复垦年限3a、10a到16a的增加,Hg、Pb、Cd的污染指数均呈现逐渐降低趋势,As、Ni呈现逐渐增加趋势,Cu则无明显差异。以山西土壤环境背景值为标准,单因子评价表明:在0-20cm和20-40cm土层,Hg所在的WV—3a和WV—10a样地为重度污染,HV—16a样地为中度污染;As、Pb、Cd、Ni、Cu在3种复垦样地均为轻微污染;单因素潜在危害评价表明Hg在WV—3a、WV—10a样地属于极强的生态危害,HV—16a样地则属很强生态危害,Cd在3种复垦样地均为中等生态危害;As、Pb、Ni、Cu属于轻微生态危害。内梅罗综合污染指数和潜在生态危害指数均表明:在0-20cm和20-40cm土层,3种复垦样地污染指数均表现为随复垦年限增加而降低的趋势。以山西省土壤环境背景值为标准,内梅罗综合污染指数评价表明:在0-20cm和20-40cm土层,WV—3a和WV—10a样地为重度污染,HV-16a样地为中度污染;潜在生态危害指数评价表明WV—3a和WV—10a样地为很强生态危害,HV-16a样地为中等生态危害。两种评价中3种复垦样地在0-20cm和20-40cm土层综合危害程度均表现为:WV—3aWV—10aHV—16a。(4)从3种复垦年限样地土壤重金属有效态含量差异来看:在0-20cm和20-40cm土层,Cd、Pb、Cu含量均呈现随复垦年限增加而增加趋势,均表现为HV—16a样地显著高于WV—3a和WV—10a样地;生物有效性系数总体上有效态Cd大于Pb、Cu,且Cd、Pb生物有效性随年限变化有增大趋势,Cu在20-40cm土层也有此趋势。与CK相比,3种复垦样地重金属有效态含量明显低于CK,生物有效性总体上CK要大于3种复垦样地。(5)从3种复垦年限样地土壤重金属有效态含量影响因素来看:土壤pH值、EC值、CEC值、有机质和黏粒含量均不同程度地影响煤矸山复垦土壤Cd、Pb、Cu有效态含量,其中CEC值、有机质和黏粒含量是关键影响因子。
【学位授予单位】：山西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53
【图文】：

研究区位置图

【参考文献】