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土壤是植物生长的重要基质,是矿山生态修复成败的关键。针对大多数矿山生态修复所面临缺少土壤的现状和土壤漫长的地质成土过程的现实,试图在阐述自然地质成土原理的基础上,探讨矿山生态修复中的地质成土(简称矿山地质成土)的概念与方法。自然地质成土是地质大循环和生物小循环历经漫长时期将“岩石”变成“土壤”的过程,其中风化、黏化、有机质积聚以及元素的交换和迁移是重要的自然地质成土过程。矿山地质成土是指仿自然地质成土过程,通过筛选矿区可利用的成土母质或土壤材料,采用物理、化学和生物措施促进土壤快速发育和熟化并在短期内形成期望土壤功能、达到自我可持续发育状态的过程,其实质为人工造土。方法包含矿山地质成土的需求分析、成土材料的筛选、土壤材料的组配和生物熟化4步骤,还阐述了矿山地质成土与矿山复垦土壤重构的关系。以内蒙古某露天煤矿生态修复为例,详细讨论基于原始地层材料的露天矿表土的矿山地质成土过程,筛选出原始第3层土壤作为新表土的最优土壤材料组配与生物熟化方法;以矿山固体废弃物为土壤材料,介绍利用自然地质成土原理所构造的煤基生物土的方法;同时对黄河泥沙基矿山地质成土在西部矿区生态修复中的应用给予了展望。 相似文献
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新疆荒漠露天矿区生态受损及砾幕层重构方法研究 总被引：1，自引：0，他引：1
露天矿开采过程中的岩土剥离、土地压占导致大面积的地表、植被及地下水系被破坏和景观格局的改变,带来一系列生态环境问题。西北荒漠矿区作为我国未来煤炭资源战略的重要接替区,若无针对性的生态修复对策,将会严重威胁到我国国土生态安全。选取西北荒漠区7座典型露天煤矿,采用实地调研与实证研究法、遥感影像法、比较研究法等,从地貌重塑、砾幕层重构、荒漠植被重建3方面进行研究。结果如下:(1)新疆7座露天煤矿均有不同程度的土地扰动情况,白石湖矿区土地压占情况最严重,达到1 190.3 hm2;五彩湾矿区土地占用面积最大,为2 251.0 hm2;将军戈壁土地挖损面积最严重,达到1 007.3 hm2;大南湖矿区裸地面积最多,达到20 164.2 hm2;伊犁露天煤矿周边植被较多,达到343.3 hm2;西黑山矿区周边交通用地最多,达到194.3 hm2。(2)选择最具有代表性的五彩湾露天矿区进行砾幕层研究,其砾幕层面积比例由2000年的60.12%下降到2010年的31.28%,再上升至2017年的42.75%。(3)五彩湾矿区生物量为12.53 g/(m2·a),景观多样性指数为0.219 3,景观优势度为1.780 7,景观均匀度为0.109 7,其生态承载能力较弱,生态体系阻抗干扰能力较差,且区域的生态完整性较低。(4)五彩湾矿区植被覆盖率在2000年至2005年呈现上升趋势,2005年达7.72%,2005年至2015年呈现下降趋势,2015年降至3.89%。总的来说,西北荒漠露天矿区生态受损程度较为严重,应以砾幕层重构为主,采取人工支持引导的方式,提高自然生态修复的速率与效果,使受损生境通过自身主动反馈,走向自发恢复的良性循环。 相似文献
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原煤的开采、储存、运输及其加工利用过程是多环芳烃(PAHs)污染的主要来源。由于缺乏相关系统调查数据,其对煤矿复垦区土壤环境质量的影响尚不明确。平朔煤矿复垦土地主要作为耕地利用,了解其PAHs污染状况直接关系粮食安全和人体健康。该研究通过野外实地调查,开展了平朔煤矿复垦区表层土壤中多环芳烃(PAHs)的毒性风险分析研究。在整个平朔煤矿45 km2范围内,以500 m×500 m间距为基准,按照不同用地类型,采集了0~20 cm深度土壤样品179个,再按照1 km×1 km单元格组合后分析。使用安捷伦高分辨气相色谱低分辨质谱进行目标物的检测。加入代用标准2氟联苯(2 FBP)以进行回收率控制。研究结果表明：土壤中16种EPA PAHs的含量范围为213.60~2 513.20 ng·g-1,均值为717.09 ng·g-1。PAHs成分特征显示主要以3~4环为主(52%),5~6环次之(42%),2环所占比例最低(6%)。使用相关分析法判定,主要污染来源为原煤。毒性风险分析结果显示,平朔煤矿土壤PAHs存在一定生态风险,当土地重新作为农田加以利用时,需要加以关注。 相似文献
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镉（Cd）是严重危害人类健康的一种重金属元素,具有较强的生物毒性。为了保证矿区充填复垦土地种植农作物的生态安全,以淮南新庄孜矿煤矸石充填复垦治理区为对象,对其土壤和煤矸石中镉元素的含量进行了跟踪分析研究,结果表明,煤矸石充填复垦区土壤中垂直方向上各层镉元素含量均高于淮南市土壤背景值和中国土壤背景值,其中靠近填充物——煤矸石的土壤镉含量超标率最高,从土壤中镉元素的水平和垂直空间分布来看,复垦充填物——煤矸石因受淋溶作用造成的重金属元素的排放和迁移直接或间接污染了复垦土壤的生态环境,其中镉元素已经出现富集,甚至达到了污染水平。 相似文献
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珠江三角洲台山地区硒的地球化学特征 总被引：2，自引：0，他引：2
通过对台山地区岩石、土壤、农作物等样品的系统采集,准确测定了它们的硒含量,研究该地区硒的地球化学特征,探讨土壤富硒来源,查明当地富硒农产品的开发利用前景。结果表明,台山地区岩石均含有硒,但含硒量与岩石的岩性及形成的时代密切相关,而在各时代形成的岩石中,上寒武统浅变质水石组岩石含硒量最高。不同岩性含硒量的分布规律为浅变质泥岩→泥质粉砂岩→凝灰岩→花岗岩。台山地区表层土壤硒含量较高,但不同成土母质土壤剖面的硒含量分布存在明显差异,浅变质泥岩母质类剖面硒分布以底部聚积形式显现,砂岩母质类呈表聚现象,花岗岩母质类则以中部淀积层富集为特征。岩浆活动的硒源提供、区域浅变质作用的活化富集及粘土矿物的吸附保留,它们共同作用造成了台山地区土壤丰富的硒含量。在不加入外源硒及未经土壤改良的情况下,台山地区超过40%的农作物硒含量已达到现有的富硒农产品含量标准要求,具有广阔的开发富硒农产品前景。 相似文献
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调查分析桂西北典型岩溶矿区及其周边水稻田成土剖面砷含量及相关土壤参数垂向分布特征,研究了岩溶区土壤砷的含量垂向分布及迁移规律,并探讨了岩溶区土壤砷垂向迁移的主要影响因素。结果表明:研究区三个典型土壤剖面的主要土壤类型为石灰岩土,化学风化程度较高,土壤砷自然来源主要为土壤母质;土壤剖面砷含量的垂向分布均为表层相对富集、深层相对稳定,而土壤有机碳是制约岩溶区水稻田土壤砷垂向迁移的关键因素;矿区外围的两个土壤剖面砷含量主要富集在10～20 cm层,而在0～10 cm层砷含量相对较低,土壤砷含量平均值分别为5.5 mg·kg-1 和5.0 mg·kg-1 ;而临近矿区的土壤剖面具有土壤砷高背景值的特点,土壤砷含量平均值为46.2 mg·kg-1 ,且砷主要富集在20～40 cm的次表层,而在10~20 cm层砷含量则相对较低,但在0～10 cm层土壤砷含量又显著高于10～20 cm层,这表明外来源对该剖面表层土壤也具有显著影响。 相似文献
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新疆伽师砂岩型铜矿区位于塔里木盆地西北缘柯坪古生代前陆盆地西南,北部以哈拉峻—阿合奇断裂为界,与南天山晚古生代陆缘盆地相邻,是塔里木北缘的一个陆内海盆。砂岩铜矿赋存于一套主要由褐红色—红色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩组成的红色砂岩建造中,其中夹有浅灰色砂岩层,铜矿化即发育于浅灰色砂岩中。含矿层长3km,厚4~6m,共发现有3条矿体。其中Ⅰ号矿体长650m,厚2.21~5.13m,平均厚度3.93m,Ⅱ号矿体长190m,厚2~4m;Ⅲ号矿体长100m,平均厚度3.37m。通过对矿区的地层、构造,铜矿体的规模、形态、产状的分析认为,古近系的浅灰色钙质砂岩为找矿的最有利层位;孔雀石化的含岩屑钙质细砂岩转石是找矿的直接标志;膏岩建造一般位于含矿层的底部,石膏层为明显的找矿标志。 相似文献
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地层岩性是生态地质环境条件的重要组成部分,查明不同岩性对生长在其上植物群落的影响,对生态保护和生态修复具有重要意义。以江西赣州市相同地貌条件和气候条件下的岩石、土壤、植物群落为研究对象,通过对植被和土壤开展全面调查与采样分析,探索了岩石-土壤-植物群落间的对应关系。分析了不同成土母岩衍生的土壤在粒度组成、化学成分、物理性质等方面的特征,揭示了地质背景条件与植物群落分布的关系。结果表明: ①成土母岩岩性、土壤质地、土壤pH值、土壤养分、土壤中主量和微量元素含量的差异是影响植物群落分布的重要因素; ②研究区各岩性区的土壤养分含量从高到低为变余杂砂岩区土壤>粉砂岩区土壤>砂砾岩区土壤>长石石英砂岩区土壤>花岗岩区土壤。 相似文献
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针对位于干旱-半干旱气候带的我国西北部矿区生态修复过程中重构层状土壤水分运移规律不清等问题,通过设置不同层状结构土壤进行水分运移入渗试验,监测土壤剖面水分变化,采用Hydrus-1D模拟降雨入渗过程,从土壤水分、水势和水通量3个方面揭示层状土壤水分运移特征,并基于优化后的模型进行情景模拟,探究夹层特征对浅层土壤水分运移的影响。研究结果表明,夹层明显改变了土壤水分的分配与运移过程,土壤水势在夹层界面连续分布,而土壤水分在夹层界面发生突变;虽然黄土夹层和风化砂岩夹层都阻滞了土壤水分的下渗,但其阻滞原理不同,前者表现为黏质夹层渗透性能差导致夹层以上土壤水分滞留,后者归因于粗质夹层土壤基质势小造成水分持留在上部黏质土壤中;根据不同夹层属性的情景模拟结果,提出在风积沙40 cm深度处设置20 cm厚的黄土夹层有利于提高夹层以上土壤水分以供植被利用。研究探明了风积沙区充填黄土对土壤水分运动的影响,并为土壤类型以风积沙和黄土为主的我国西北部矿区在生态修复中的土壤重构方式提供了参考依据。 相似文献
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煤矸石复垦地土壤质量变化研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为检验煤矸石复垦地复垦效果,选取16个参数作为复垦土壤肥力质量评价的因子,建立考虑微量元素的肥力质量评价体系,应用相关系数法确定土壤肥力因子的权重大小,并结合模糊数学原理计算土壤肥力评价因子的隶属度值,运用模糊综合评价法对复垦土壤质量进行评价,结果表明：复垦地与正常农田土壤肥力综合指标值均随深度的增加而降低。复垦土壤的质量在3年内得到了逐步的提高,耕作制度、施肥对表层土壤质量的提高有很大影响。复垦区土壤肥力略低于正常农田,复垦3年时,各层次复垦土壤肥力由上到下分别为正常农田对应层次的91．9％、89．6％、84．6％,表明复垦土壤质量已达到正常农田的90％左右,复垦取得良好的效果。 相似文献
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Drastically disturbed soils caused by opencast mining can result in the severe loss of soil structure and increase in soil compactness. To assess the effects of mining activities on reconstructed soils and to track the changes in reclaimed soil properties, the variability of soil properties (soil particle distribution, penetration resistance (PR), pH, and total dissolved salt (TDS)) in the Shanxi Pingshuo Antaibao opencast coal-mine inner dump after dumping and before reclamation was analyzed using a geostatistics method, and the number of soil monitoring points after mined land reclamation was determined. Soil samples were equally collected at 78 sampling sites in the study area with an area of 0.44 km2. Soil particle distribution had moderate variability, except for silt content at the depth of 0–20 cm with a low variability and sand content at the depth of 20–40 cm with a high variability. The pH showed a low variability, and TDS had moderate variability at all depths. The variability of PR was high at the depth of 0–20 cm and moderate at the depth of 20–40 cm. There was no clear trend in the variance with increasing depth for the soil properties. Interpolation using kriging displayed a high heterogeneity of the reconstructed soil properties, and the spatial structure of the original landform was partially or completely destroyed. The root-mean-square error (RMSE) can be used to determine the number of sampling points for soil properties, and 40 is the ideal sampling number for the study site based on cross-validation. 相似文献
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抚顺西露天矿采坑是亚洲最大的露天采坑.长期高强度的矿山开采诱发了一系列滑坡地质灾害.在西露天矿边坡变形监测实践工作中,总结出GPS实时监测系统的特点、构成,详细介绍了抚顺市西露天矿北帮变形监测的GPS实时监测系统的构建,根据实际运行状况评价了GPS实时监测技术的可行性和可靠性. 相似文献
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In Hungary loess has long been used for soil reclamation. The main steps of the method are: horizon A and B are removed from a suitable area and their material is stockpiled at the margins of the resulting pit. The loess (horizon C), this way exposed, is excavated and spread over the salt affected soils to be improved then mixed with their upper layer. The pit is named in Hungarian digó (pit). The name of the reclamation process is the digo method or spreading of yellow earth. Digó method is mainly used for the amelioration of salt affected soils with an acid A horizon and its benefits are as follows:
- The acidity of the horizon A is eliminated
- The soil structure is improved
- The amount of calcium (a plant nutrient) is increased
- Soil fertility is improved continuously
- The soil depth is extended which adds to the relative volume of the ground water table.
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贵州西部茅口组石灰岩地层广泛分布，岩溶发育强烈。通过收集资料、野外地质调查、试验和钻探等手段，运用统计学方法，对贵州西部茅口组岩溶发育特征进行了分析与探讨。分析结果表明岩溶发育在平面上和垂向上都具有不均匀性。平面上呈现研究区中部的六盘水区域岩溶发育十分强烈，西部的威宁地区发育相对较弱的规律；垂向上呈现随着茅口组灰岩埋深的增大，岩溶发育程度先增强后减弱的规律。该研究结果对今后贵州西部岩溶区重大工程建设、岩溶灾害的治理及岩溶地质环境的保护具有一定的指导作用和参考价值。 相似文献
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位于长江中游的鄱阳湖地区深受东亚季风影响,因其特殊的地理、地貌与水文、水系特征,自中更新世以来随着冬季风的加强,在大姑组、九江组砾石层之上风成堆积广泛发育。该区域中、上更新统表现为网纹红土、均质红土和下蜀黄土的独特沉积序列,厘清这三套独特沉积序列的物质来源对于我们认识东亚季风演化及其区域环境响应至关重要。本文选择了长江中游鄱阳湖地区10个典型剖面,基于<20μm颗粒组分的元素地球化学特征,研究了该地区中、上更新统粉尘堆积的特点,并将其与黄土高原西峰黄土和东秦岭黄土做了对比分析。研究认为,长江中游鄱阳湖地区这套独特的沉积序列,元素特征基本相似,具有贫Co、Pb,富Zr、Hf,低Eu/Eu^*(0.53~0.62)、LaN/YbN(4~8)、Ta/Zr(0~0.006)、Nb/Zr(0~0.09),高Y/Ho(28~30)、Zr/Hf(36~48)等特点,与黄土高原与东秦岭黄土有显著区别。基于Hf-Th-Co、Th-Sc-Zr/10和Th-Sc-La蜘蛛图投影分析,鄱阳湖地区第四纪粉尘物质的源岩接近于石英岩类,为被动大陆边缘构造背景下的产物,显著区别于黄土高原与东秦岭黄土(源岩接近于页岩,形成于大陆岛弧构造背景)。进一步分析认为,网纹红土、均质红土的母质均与区域下蜀黄土类似,推测它们均来自于其冬季风上风方向的长江或赣江的古河谷漫滩,这套独特的沉积序列是第四纪以来长江中游现代格局的水系贯通后,冬季风增强,吹蚀大江大河广阔的古河谷漫滩而形成的区域粉尘堆积的结果;是湿热的亚热带季风区对于中更新世以来在轨道尺度上冬夏季风均加强的背景下独特的区域响应。 相似文献
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Chen Liu JianMing Xu NengFei Ding QingLin Fu Bin Guo YiCheng Lin Hua Li Ningyu Li 《Environmental Earth Sciences》2013,69(1):151-159
Reclamation of saline soil plays an important role in supporting high population growth in China. To evaluate the effects of reclamation and sustainability of salt-affected land production, soil chemical properties, enzyme activities, microbial community structure and function in sites reclaimed in 1976, 1984 and 1996 were characterized. The 2009 site was left to succession fallow and chosen as a control site. Results showed that electrical conductivity (EC) and pH decreased rapidly after the soil forming process started. An accumulation of soil organic C as a result of farming was observed. In all sites, inorganic N and available P were increased within 33 years after reclamation and commencement of agriculture. As a result of reclamation, soil enzyme activity (β-glucosidase, phosphatase, urease and arylsulfatase) was increased. There were no significant differences in soil enzyme activity between the sites reclaimed in 1976 and 1984, with the exception of phosphatase. Carbon source utilization patterns were less diverse in control soil than in treatment sites. The activities of reclamation resulted in synthesis of new phospholipid fatty acids (14:0, 17:1 c9, 16:0 2OH, 17:0 10Me, i17:0, 20:4 ω6c). Principal component analyses showed that the sites reclaimed in 1976 and 1984 clustered together and were distinct from 1996. Taken together, reclamation showed significantly increased soil quality and microbial activity. EC was the main limiting soil quality characteristic, which showed a comparative steady state after a reclamation time of 33 years. Differences in soil enzyme activity and microbial community function after long-term reclamation have potential to be reflected in soil functional integrity and ecosystem service. 相似文献