不同利用类型复垦煤矸山重构土壤养分及重金属污染状况研究

发布时间：2018-12-28 11:55

【摘要】：煤矸石作为我国目前堆存量最大的工业废弃物,不仅占压大量的土地,而且污染矿区周边的生态环境、破坏景观。所以,对煤矸山进行生态治理是改善矿区生态环境,实施矿区生态重建的前提和核心。目前,推平覆土后进行植被复垦是我国北方地区煤矸山治理的主要措施,但推平覆土后形成的重构土壤可能存在土壤养分不足、养分剖面层次紊乱,和被下层煤矸石中重金属迁移污染的双重障碍。所以,土壤养分和重金属污染状况是煤矸山植被恢复成败的关键因素。因此,研究不同利用类型煤矸山复垦重构土壤养分与重金属状况的差异,可为煤矸山植被复垦提供理论指导。本文以山西省霍州市曹村煤矿2008a复垦的果园(OP)、农田(FL)、菜地(VL)和荒草地(WL)为研究对象,同时以复垦样地附近普通农田为对照(CK),对4种利用类型复垦样地1m重构土层养分的平均状况、养分的剖面差异以及0-40cm土层重金属含量及污染状况进行了分析。主要研究结果如下:(1)4种利用类型复垦样地1m重构土层养分平均含量存在一定的差异,有机质和有效磷的含量在OP样地中最高;全磷和全氮含量分别在FL样地和WL样地中最高;全钾、速效氮、速效钾的含量在VL样地中最高。与CK样地相比,全氮、全钾、有效磷、速效钾的含量在4种复垦样地中均有不同程度的提高,但是有机质、全磷、速效氮的含量仍有待提高。(2)4种利用类型复垦样地养分含量剖面差异显示,在0-20cm土层,土壤有机质和全量养分中,OP样地中有机质和全磷含量最高,全钾含量最低;VL样地中全氮和全钾含量最高,有机质含量较高与OP样地相近,全磷含量最低;FL样地中全磷与全钾含量较高且分别与OP样地和VL样地中含量相近,有机质和全氮含量较低;WL样地中有机质和全氮含量最低。速效养分中,OP样地中有效磷含量最大;FL样地中速效钾含量最高,碱解氮含量最低;VL样地碱解氮含量最高,速效钾含量较高与FL样地中含量无明显差异;WL样地中有效磷和速效钾含量最低。在20-60cm土层,土壤有机质及全量养分中,FL样地全量养分均较高,有机质较低,VL样地中有机质含量最高,全磷和全钾含量与FL样地相差不大;WL样地有机质及全量养分含量均最低;OP样地中有机质及全量养分含量均略高于WL样地。速效养分中,OP样地碱解氮和有效磷含量最高,VL样地速效钾含量最高,WL样地速效养分均最低。在60-100cm土层,土壤有机质和全量养分中,OP样地有机质含量最高,全磷和全钾含量最低;FL样地全量养分均最高,有机质含量较低;VL样地全钾含量较高,与FL样地含量相差不大;WL样地中有机质及全氮含量最低。速效养分中,OP样地中有效磷最高,速效钾含量最低;VL样地中碱解氮含量最高,速效钾含量最高,但与FL样地、WL样地含量相差不大。(3)4种利用类型复垦样地0-40cm土层中重金属Cd、Hg的含量相差不大,重金属Pb在OP样地与WL样地中的含量接近且最高,重金属As和Ni在VL样地的含量最高。与CK样地相比,在0-40cm土层中,重金属Cd与Pb含量在4种复垦样地中均偏高,特别是Pb高出比例较大;并且Hg、As和Ni在个别土层也不同程度的高出CK样地。(4)就单项污染指数而言,4种利用类型复垦样地0-40cm土层中,Hg的污染程度最严重,均属于重度累积,Cd均达到了中度累积,As为轻度累积。Pb在0-20cm土层中均属于轻度累积,在20-40cm土层中存在差异,OP样地和WL样地达到中度累积,FL样地为轻度累积,VL样地为清洁状态,Ni在0-20cm土层中,除在OP样地为清洁状态外,在其他复垦样地均达到了轻度累积,在20-40cm土层中,除在VL样地达到轻度累积外,在其他复垦样地中均为清洁状态。就内梅罗综合污染指数而言,4种利用类型复垦地均达到了重度污染。CK样地0-40cm土层中,Hg、Cd和As也分别达到了重度、中度和轻度累积,Pb和Ni在0-20cm土层中达到轻度累积,在20-40cm土层中为清洁状态,内梅罗综合污染也达到了重度累积。(5)从潜在生态危害指数评价结果来看,Hg和Cd在4种利用类型复垦地中分别属于极强生态危害和中等生态危害,Pb、As和Ni属于轻微生态危害,Hg和Cd是主要的重金属污染生态风险因子。4种复垦样地潜在生态风险指数RI平均值排序为:VL样地OP样地FL样地WL样地,均属于很强生态风险。CK样地潜在危害生态指数评价结果与复垦样地相同,Hg和Cd分别属于极强和中等生态危害,Pb、As和Ni均属于轻微生态危害,从RI值看,属于很强生态危害。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：山西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S158;X53

【参考文献】