马尾松生长对煤矸石—水—植物系统中锰的迁移特性研究

发布时间：2018-03-04 01:22

本文选题：马尾松　切入点：煤矸石　出处：《贵州大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：我国是煤炭开采和用量大国,多年来在过于追求社会经济高速发展的前提下,忽视了生态环境已被严重破坏的事实。大量的煤矿等资源被过度的开采,并在不当的开采、加工、利用过程中对周围环境产生了明显的生态破坏,现已成为管理部门及学者重点关注的对象。植物作为自然界物质循环的关键组分,且部分植物具有较高的吸收并积累污染物的能力,使其成为矿区土壤修复研究的重点关注对象。马尾松(Pinus massoniana)作为我国南方森林生态系统中的主要植被类型,其独特的生物耐性使其成为荒山造林及矿山植被恢复等的优势先锋物种,研究马尾松对煤矸石堆场污染物迁移中的生态功能,具有重要意义。本论文在对煤矸石堆场及周边环境污染状况进行调查的基础上,分析了影响煤矸石堆场周边环境的主要污染物,进一步研究了煤矸石堆场上生长的马尾松对主要污染物的吸收与累积效应,深入分析了马尾松根系对煤矸石中Fe、Mn迁移的影响,通过野外采集马尾松根际土壤、根际土壤溶液及煤矸石堆场渗透水,结合盆栽试验、模拟淋溶试验,利用原子吸收光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪、高效液相色谱仪、X射线衍射仪等,测定了煤矸石、水、植物中Fe、Mn、有机酸等含量,同时对煤矸石中不同形态的Fe、Mn进行了测定分析,探讨了马尾松生长对煤矸石—水—植物系统中Fe、Mn的迁移特性,及马尾松生长对煤矸石中Fe、Mn向水体迁移的调控作用,主要得出以下结论:(1)煤矸石堆场周边地表水体受堆场排水影响,出现了Fe、Mn等大部分离子含量明显超过自然水体的现象,其中Mn含量达到了8.78~34.47 mg/L,是“集中式生活饮用水地表水源地标准”限值的88~345倍。而堆场周边土壤也出现了明显的Fe、Mn累积现象,其中Mn的含量可达226~1039 mg/kg,其累积指数达2.77,产生了明显的累积现象。(2)马尾松对Fe、Mn元素有一定的累积作用,尤其对Mn有明显的累积效果,其枯叶Mn含量可达1477~2352mg/kg,富集系数达到了9.02。马尾松通过根系分泌物、根系吸收及叶片累积等作用,使在煤矸石堆场上生长的马尾松根际土壤溶液的Fe、Mn含量明显低于非根际土壤溶液;且使在盆栽条件下,有马尾松生长的盆栽渗透水中Fe、Mn的含量明显比没有马尾松生长的盆栽渗透水减少,其中Mn的减幅可达23.50~93.27%。因此,马尾松生长对减少煤矸石中Mn向水体的迁移有明显作用。(3)煤矸石堆场上生长的马尾松根际土总有机酸含量为0.34~0.66mmol/kg,低分子有机酸及富里酸能增加煤矸石中Fe、Mn的溶出,且随着有机酸浓度增加溶出量明显增多,当有机酸浓度从0.5mmol/L增加到25mmol/L时,浸出液Mn的浓度增加了1.11~2.32倍。不同类型的有机酸对煤矸石中Fe、Mn的溶出有较大差异,其中草酸对Fe的溶出作用较大,其次为柠檬酸、酒石酸、苹果酸,富里酸对Fe的溶出作用较小;但富里酸对Mn的溶出作用较强,其次是草酸,柠檬酸、酒石酸及苹果酸对Mn的溶出作用相对较小。(4)有机酸能增加煤矸石中Mn的水溶态、可交换态、无定形铁氧化态的含量,且随着有机酸浓度的提高而增强;其中草酸淋溶能明显增加Mn的可交换态、无定形铁氧化态含量,增幅分别达30%、11%;而富里酸则能进一步增加Mn的可交换态含量,增幅达140%,明显增加了煤矸石中Mn的有效性及活力。(5)环境因子的变化对煤矸石中Fe、Mn溶出也产生明显的影响。随着温度的增加,各处理淋出液Fe、Mn等含量出现不同程度的增加,含水量的增加也能促进煤矸石Fe、Mn的释放。而交替式的增温降温处理能明显减少煤矸石Fe、Mn的溶出,其中富里酸处理的降幅最明显,且Fe比Mn更明显,Fe的降幅最高可达36.59%。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X752;X173

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