摘要：作为我国的煤炭工业基地,淮南市为我国经济和社会发展了大量能源。建国以来近半个多世纪的煤炭开采,对矿区生态环境造成了严重影响,是煤炭开采引起地表沉陷,使地表变形,坡度加大,土壤侵蚀加重,造成了土地资源严重破坏,引起土壤质量下降。土地复垦是恢复矿区生态环境的途径,而复垦区土壤肥力质量的恢复以及地下水的安全性是矿区土地复垦成功与否的关键。本研究淮南矿业集团矿区生态环境建设的需求,以张集矿复垦区土壤和地下水为研究对象,、室外现场调查和室内分析,时空对比法,系统研究了张集矿复垦区土壤的理化性质变化规律和地下水重金属污染特征,对复垦土壤肥力质量、煤矸石对地下水重金属累积特征影响和地下水潜在生态风险了评价,主要研究结果如下: (1)复垦土壤物理特性变化特征不同层次土壤容重随复垦时间增加呈现下降趋势。0～20 cm土层容重降低幅度最大,20～40 cm次之,而40～60 cm土层最小;与对照土壤容重相比,各土层土壤容重偏高。0～20 cm土层团粒结构(0.25～2 mm)组成呈现增加趋势,与复垦初期相比提高27.73%;而20～40 cm和40～60 cm土层土壤则变化不大,各层土壤团粒结构组成低于对照。复垦土壤孔隙度变化规律与土壤容重。不同土层土壤含水量变化存在一个之处,即在复垦0.5 a、1.5 a和2.5 a时,土壤含水量较复垦1.0 a、2.0 a和3.0 a时要高,其变化趋势呈现波浪式变化。(2)复垦土壤化学特性变化特征复垦土壤有机质含量在复垦的3.0 a内有的改善,是0～20 cm土层土壤,较初期提高了148.00%,而20～40 cm和40～60 cm土层土壤增幅降低,分别为30.54%和25.05%,各层复垦土壤有机质含量低于对照。0～20 cm土层复垦土壤pH值在复垦的3.0 a内有的改善,与对照土壤pH值差异较小。而20～40 cm和40～60 cm土层土壤pH值则远高于对照农田土壤。复垦土壤全氮、全磷和全钾在复垦期内变化不一致,仅0～20 cm土层全氮、全磷和全钾含量均为提高,分别为28.29%,3.07%和7.63%。而20～40 cm土层和40～60 cm土层全氮、全磷和全钾则升降幅度不一。原因在于复垦土壤的全量养分主要受土壤母质影响,复垦后的耕作措施对其影响较小。复垦土壤速效N、速效P和速效K随复垦时间增加而递增。而言,速效养分随土壤深度增加增幅下降,0～20 cm土层提高幅度最大,复垦措施较好地提高土壤速效养分,同时各层复垦土壤含量低于对照相应层次农田土壤含量,今后应加强复垦土壤培肥措施,以提高土壤养分。复垦土壤微量元素态Cu, Zn, B和Mo的含量变化规律不一。而言,0～20 cm土层土壤微量元素复垦时间增加提高;而20～40 cm和40～60 cm土层微量元素则随复垦时间增加呈现一定的波动性变化。(3)复垦区土壤肥力质量变化综合评价主成分分析法和模糊数学法被引入复垦土壤肥力质量评价中,结果:复垦土壤肥力质量随深度增加而下降,与对照正常农田土壤肥力变化规律一致;,与对照相应土层土壤肥力质量相比,复垦土壤各层肥力质量略低,土层由上到下分别达到正常农田土壤肥力的92.68%,90.63%和88.33%,复垦土壤在耕作措施和人工施肥的作用下,土壤肥力质量已经达到正常农田肥力的90%左右,复垦取得了良好的效果。(4)煤矸石对复垦区地下水重金属累积特征影响评价复垦区地下水重金属含量在复垦期内有不同的提高,其中金属Cd, Hg,和Pb的含量超过了对照家用井水的重金属含量,而只有As的含量较对照含量低。尼梅罗综合污染评价指数:复垦的3.0 a内煤矸石对地下水重金属累积影响持续增强。复垦3.0 a时监测井Ⅰ和监测井Ⅱ的综合污染指数分别为3.044和3.109,这一结果煤矸石对地下水重金属的累积作用达到了“强烈影响”。而监测井Ⅲ的综合污染指数为2.779,煤矸石对地下水重金属的累积作用为“适度影响”。(5)复垦区地下水潜在生态风险评价复垦区Ⅰ和复垦区Ⅱ地下水重金属的潜在生态风险较高,达到了“强”的生态风险等级,而复垦区Ⅲ地下水生态风险等级略低,为“中等”生态风险等级。其原因在于煤矸石中的Cd和Hg的富集,分别达到了“很高”和“中等”富集;同时它们的毒性系数,从而引起了地下水重金属潜在生态风险较高。基于地下水质量标准(GBT14848-93),在复垦的3.0 a内,复垦区地下水重金属的含量全部优于Ⅱ级标准,因此,地下水各类用水标准。关键词：复垦区论文土壤肥力质量论文地下水论文重金属论文评价论文
致谢5-6
摘要6-8
Abstract8-11
Extended Abstract11-15
目录15-17
Contents17-19
图清单19-21
表清单21-23
变量注释表23-25
1 绪论25-39
1.1 研究背景及25-26
1.2 国内外研究综述26-34
1.3 研究方案34-36
1.4 小结36-39
2 研究区域选择及样品采集与测定39-46
2.1 研究区概况39-40
2.2 实验区域概况40-42
2.3 样品采集与处理42-44
2.4 样品测定方法44-45
2.5 小结45-46
3 复垦土壤物理特性变化特征46-57
3.1 土壤容重变化特征46-48
3.2 土壤团粒结构变化特征48-51
3.3 土壤孔隙度变化特征51-54
3.4 土壤含水量变化特征54-56
3.5 小结56-57
4 复垦土壤化学特性变化特征57-89
4.1 土壤有机质变化特征57-61
4.2 土壤pH 值变化特征61-62
4.3 土壤氮素变化特征62-67
4.4 土壤磷素变化特征67-72
4.5 土壤钾素变化特征72-77
4.6 土壤微量元素变化特征77-86
4.7 小结86-89
5 复垦土壤肥力质量评价89-112
5.1 评价指标选择89-91
5.2 评价指标权重91-102
5.3 评价指标隶属度102-106
5.4 复垦土壤肥力质量评价106-110
5.5 小结110-112
6 复垦区地下水重金属累积特征和潜在生态风险评价112-129
6.1 实验数据113-114
6.2 结果分析114-120
6.3 复垦区地下水重金属累积影响评价120-124
6.4 复垦区地下水重金属污染潜在生态风险评价124-128
6.5 小结128-129
7 主要及展望129-133
7.1 主要研究129-131
7.2 主要创新点131-132
7.3 论文展望132-133
本站原创