煤矿区生态自然修复及其人工促进模式探讨

生态自然修复为国家生态修复政策的重要方向;采取有限人工措施实现煤矿区生态的自然恢复促进,符合“双碳”目标背景下的工程实际需求也更具市场应用前景。针对煤矿区3种主要受损土地类型,系统梳理生态自然修复方向的研究成果,研究分析人工促进自然修复的理念内涵,并结合煤矿区受损生态生境特征,探讨煤矿区人工促进生态自然修复的分区分类治理模式及主要技术方向。研究表明,分区分类实施人工促进措施是低扰动、高效率实现煤矿区生态自然恢复的主要策略;具体实施中可在煤矿区生态自然修复潜力评估基础上,构建基于大部免于干扰、关键局部处理原则的人工促进生态自然修复3类区域治理体系,综合选用原有植被保护与促进更新、易扩繁乡土植被建植、微区域土壤重构改良、微地形地貌塑造等技术方法,来充分挖掘煤矿区的生态自然修复潜力,并应在矿区微地形与植被恢复关系、人工促进措施实施区域选择等方面加强研究,以进一步有效提升生态治理效率、降低工程成本。本研究可为经济、高效和稳定地实现煤矿区生态治理目标提供基础理论及技术策略支撑。     

煤矿酸性废水污染综合治理技术与展望——以贵州省鱼洞河流域综合治理技术应用研究为例

煤矿酸性废水污染是煤炭行业的主要污染问题之一。自20世纪80年代初期贵州省凯里市鱼洞河流域内小煤矿大规模无序开采,矿井遍布河流两侧,煤矸石随意堆放,煤矿开采导致上部岩溶水进入矿坑,与煤层及煤矸石等发生物理化学反应,产生高含铁、锰离子的煤矿酸性废水肆意流淌,造成鱼洞河流域生态环境严重污染。针对鱼洞河流域地质环境背景、煤矿开采及酸性废水形成条件,采用源头控制+末端治理的综合治理技术,将煤矿区域治理防治水技术应用到治理上,打破传统的治理模式,是一种标本兼治理的新模式。通过鱼洞河流域煤矿酸性废水综合治理新技术的研究应用,为今后贵州省及南方煤矿酸性废水综合治理起到重要示范和借鉴作用。     

复合生物膜微生物修复河道水环境技术

由于人口增长和经济建设的扩大,水生态环境系统遭到严重破坏,沿河农村和工矿企业对河道水体的影响尤为严重。作为衡量水体污染程度的重要指标之一,水体中的氨氮和有机污染物对生态环境和人类身心健康造成一定影响,环境治理和水生态系统修复治理迫在眉睫。加之沿河工矿企业生产废水流入河道内,导致河道水体的污染具有多重性和复杂性。根据山西省阳泉市郊区温河治理水质提升工程为例,通过“高效生态浮岛+复合曝气生物膜修复”多方位立体式水生态净化技术和新型绿色生物膜修复技术,最终净化塘出水氨氮≤1.1mg/L,总氮≤1.3mg/L,水质指标达到地表Ⅳ类标准。运行成本0.12元/m3,低于同类型最新技术“底泥生物氧化技术”运行成本的3～4倍,值得应用推广。     

长江经济带江苏段废弃露天矿山分布与生态修复遥感调查研究

江苏省长江沿岸废弃矿山修复治理是长江经济带生态修复的关键节点区域,如何快速、直观地获得区域内废弃矿山的分布和修复工程进展,成为长江经济带废弃矿山生态修复工程的重要工作之一。以江苏长江干流两岸10?km范围为研究区,以2017—2020?年4?期高分辨率遥感影像为数据源,采用ArcGIS平台人机交互解译和野外验证的方式,获取了研究区内露天废弃矿山分布情况、地质环境问题和生态修复情况等信息。结果表明:镇江市和南京市需修复面积较大,区内露天废弃矿山主要表现为矿山的采场和中转场地两类占地,涉及矿种以建筑石料用灰岩和建筑用砂矿为主;存在的主要矿山环境问题有地形地貌破坏、矿山地质灾害、矿区生态环境破坏和水土污染等;2018—2020 年研究区已修复面积和正在修复面积均呈上升趋势,截至2020 年10 月,研究区废弃矿山修复效果良好,修复面积占67.08%;主要生态修复措施有自然恢复、客土回填、土地平整、削坡、土地综合治理等。建议在进行修复治理工程时,最大限度地保护矿区原有地貌,充分利用土地资源。调查结果和建议可为同类型地区露天废弃矿山生态修复治理提供技术参考。     

贵州喀斯特矿区废弃地土壤环境问题的现状及治理对策

分析贵州喀斯特矿区及矿山废弃地的分布、开发与利用现状,得出矿区废弃土地生态 环境主要存在以下问题:(1)重金属污染严重。研究发现赫章等地土壤中锌含量达到162.23 ～ 877.88 mg/kg,铅为37.24～305.56 mg/kg,镉为0.50～16.43 mg/kg,大大超过当地土壤的背景值;(2)生境干旱;(3)水土流失加剧。据调查,贵州矿山土壤的平均侵蚀模数一般都高达5 00 0～15 000 t/(km2?a);(4)生物多样性差。进而介绍矿区污染土壤的修复和复垦现状, 并提出贵州喀斯特矿区废弃地土壤环境治理的关键问题及相关研究技术:喀斯特矿山土壤改良机制研究;植物—微生物综合治理手段研究;循环利用技术研究。      

中梁水库喀斯特发育区组合灌浆技术探讨

中梁水库喀斯特发育,根据其发育特点采用了以高压水泥灌浆为主,多种方法相互组合的灌浆技术,其优点在于设备配置及工艺简单、功效高、造价低等。通过对中梁水库喀斯特发育区组合灌浆处理技术进行有益的探讨,为喀斯特地区水库防渗堵漏处理提供了一种新思路。     

河北平原地下水NO3^-污染的原位微生态修复

以地下水NO3^-污染为例,利用优选的菌群刺剂和少量营养碳源,在河北平原进行了NO3^-污染地下水的原位微生态修复试验.试验结果显示,地下水NO3^-含量在58～72.66mg/L时,经4.5～10天的修复试验,地下水中NO3^-含量降低至7.38～0.85mg/L,去除率达到86.5%～98.8%,去除效果较好,持续时间长.该方法为修复治理大面积地下水NO3^--N污染提供了可行的技术支撑.     

岩溶水硝酸盐污染原位修复试验

岩溶含水层的极不均一性特征使岩溶水溶质运移受构造、裂隙空间及其发育方向控制;因环境条件复杂,开展岩溶水污染原位修复技术难度较大,截止目前,国内尚未系统地开展岩溶含水层水污染原位修复研究工作。文章选择鲁中南山区典型岩溶发育及硝酸盐污染地段,施工组合钻孔建设修复试验工程,采用“乙醇+葡萄糖”液态碳源和“聚乙烯醇+淀粉颗粒”固态反应器分别进行岩溶水硝酸盐污染原位修复试验。结果表明:浓度500 mg?L－1、1 000 mg?L－1的“乙醇+葡萄糖”反硝化溶液对硝酸盐浓度的降解率分别为6.45 %和21.52 %;单位长度组成材料“聚乙烯醇3 kg+淀粉颗粒3 kg”、“聚乙烯醇2 kg+淀粉颗粒4 kg”的两种反硝化固态反应器对硝酸盐浓度的降解率分为33.91%和34.96%。试验证明在裂隙型岩溶地区采用孔组方案进行地下水污染原位修复技术可行、且能取得较显著效果。修复工程布设方式和试验成果对类似地区开展岩溶地下水污染原位修复具一定借鉴意义。      

水平定向钻工艺在矿山生态修复工程中的应用分析

近年来,随着我国对环境保护和安全生产的要求越来越严格,许多不具备生产条件的矿山被依法关闭,由于矿山开采遭到破坏的环境必然要进行生态修复,把美好的生态环境归还当地人民群众。在废旧(弃)矿山生态修复施工中,污染水的治理是关键工程之一,净化后的水一般需要通过排水管道进行自然排泄。在地势低洼处进行生态修复施工后,为了不形成内涝灾害,使用水平定向钻工艺实施一条排水管道,把水引到附近河流。本文以贵州省习水县良村镇劳荣煤矿生态修复工程为例,使用水平定向钻工艺成功实施一条长约580m的重力流排水管道,主要介绍了水平定向钻工艺在生态修复工程排水管道施工中的有效应用,其中现场采取的相关技术措施为国内其他地区实施水平定向钻工程提供了宝贵的经验。     

方解石负载羟基磷灰石复合材料去除水中铀离子的PRB活性介质研究

铀污染地下水分布于世界多国,其危害备受关注。本文基于溶胶-凝胶法制备方解石负载羟基磷灰石复合材料(CLHC),通过静态与动态对比试验,探讨了PRB活性介质对水中铀离子的吸附机理和去除效果。试验结果表明,制备的CLHC表面被羟基磷灰石覆盖,对铀离子具有较强的吸附能力。当U的初浓度为5.0 mg/L、试验周期为2 h、溶液pH值为4、CLHC用量为0.5 g/L时,CLHC可以吸附水中所有的铀离子。CLHC对铀离子的吸附过程可以用Langmuir等温吸附模型、粒子内扩散吸附动力学模型和准二级吸附动力学模型较好地进行描述。石英砂负载羟基磷灰石与CLHC相比,后者具有更强的吸附能力,而且具有更长的使用寿命。CLHC在吸附铀的过程中没有价态变化,其对铀离子的吸附主要为离子交换的化学吸附。本研究的成果可为可渗透反应墙被应用于铀污染地下水修复提供试验依据。     

青海海晏海北化工厂地下水Cr(Ⅵ)污染机理及治理方案

为研究青海省海晏县海北化工厂地下水Cr(Ⅵ)污染治理方案,在深入分析青海省海北化工厂一带环境水文地质条件、历年地下水及地表水环境Cr(Ⅵ)监测资料、地下水Cr(Ⅵ)点状污染源现状规模、污染羽空间展布特征以及地下水污染途径等的基础上,分析了海北化工厂地下水Cr(Ⅵ)污染地下水污染机理。基于此,从保护水环境的角度,经多方案比选,推荐可渗透反应墙(PRB)技术为修复治理海北化工厂Cr(Ⅵ)污染地下水的最佳方案。     

污染地下水原位处理PRB技术研究进展

系统介绍了一种新型地下水污染治理技术,PRB（可渗透反应墙）技术。阐述了PRB的类型、活性材料的选取、反应机理、PRB的构建、应用实例以及存在问题等。并展望了其今后还需深入研究的方向。认为其是一种非常有发展前景的环境污染修复技术。这将为在我国开展该方法的研究和应用打下基础。     

矿山酸性废水的环境影响及防治研究进展

矿山酸性废水(AMD)的环境影响是开采矿山或废弃矿山最严重的环境问题之一。介绍了国内外AMD的产生机理、环境危害、控制观点和治理方法。控制观点包括有源头控制和转移控制：源头控制观点就是要在源头防止AMD的形成和转移;转移控制观点就是要中和治理AMD并从中去除金属。治理方法分主动治理和被动治理两种,治理AMD既可以采用非生物路线（化学机制）,也可以采用生物路线（生物机制）。     

玉溪九龙池公园山体变形机理及处治

山体属于喀斯特强烈活动形成的古溶塌堆积体和古座落体。对区内岩溶发育规律和山体的变形机理进行深入分析。出于保护公园的目的,根据变形机理和灾害原因,提出工程治理思路并进行实施。监测结果表明,山体稳定,治理效果良好。     

流域湿地水质净化功能研究进展

湿地具有去除水中营养物质或污染物质的特殊结构和功能属性,在维护流域生态平衡和水环境稳定方面发挥巨大作用。提出了流域湿地是将流域中湿地看作一个整体,研究其水质净化功能。对国内外湿地净水功能的特殊属性、湿地系统各组分对污染物质的去除作用及湿地对污染物质的去除过程研究作了不同程度的探讨。在流域的尺度上,进行了流域湿地水质净化功能的环境因子、影响流域湿地水质净化功能的重要湿地类型和流域湿地整体水质净化功能的研究,总结了流域湿地水质净化功能。对流域湿地水质净化功能未来的研究进行了讨论与展望。     

应用富集系数法和地累积指数法研究济宁南部区域土壤重金属污染特征及生态风险评价

评价土壤中重金属污染的方法有单因子指数法、内梅罗综合指数法、地累积指数法、潜在生态危害指数法等,但迄今尚没有成熟的、统一的标准。本文以济宁城区南部农田为研究区域,采集77件土壤样品进行调查,光谱、质谱等技术分析结果表明土壤环境中8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)平均含量分别为16.7、0.270、88.4、33.0、0.050、40.4、29.3、89.1 mg/kg,与黄淮海平原土壤生态地球化学基准值相比,Hg、Cd分别高于基准值的1.50倍、1.39倍,其他重金属高于基准值的0.26~0.52倍。Hg与As、Cr、F、p H、Cu、Ni、TFe2O3呈显著负相关,表明土壤受到了Hg的不同程度人为污染。用富集系数法和地累积指数法分析区内8种重金属元素的污染(富集)程度,均表明土壤环境中Hg、Cd为轻微污染(富集)程度,其他6种元素均为无污染。将该区域重金属含量与其生物毒性系数、生态效应、环境效应相结合,运用潜在生态危害指数法对重金属污染进行生态风险评价。结果显示,8种重金属的潜在生态危害由强至弱依次为:HgCdAsCuPbNiCrZn,与污染(富集)程度排序差异明显;尽管Hg、Cd在研究区内仅仅为轻微(富集)程度,但都具有较高的毒性响应系数,两元素对土壤综合潜在生态危害的贡献率之和达到了81.26%。借助Map GIS绘制研究区潜在生态风险程度评价图,表明区内土壤环境总体上处于"中度"潜在生态风险,约6.83%的面积呈"强"和"很强"潜在生态风险,其中复兴河、姚楼河、京杭运河3条河流交汇处的局部区域(占研究区面积的0.50%)达到了"很强"潜在生态风险。通过调查可疑人为污染源发现,"强"和"很强"潜在生态风险区域的布局恰好与区内煤矿生产开采活动相关。本文提出,应当注重对煤矿开采矿井周边区域土地复垦及污染防治工作,尤其是加强土壤中Cd、Hg的物理化学改良及生物治理修复工作,防止Hg、Cd进一步污染扩散。     

产电生物可渗透活性反应栅法（ePRB）地下水有机污染物修复研究

产电生物可渗透活性反应栅(ePRB)地下水有机污染物修复的技术原理是在地下水流横截面上以可渗透活性反应栅(PRB)的形式设置阳极性生物载体反应单元,其上附着具有生物产电呼吸功能的生物膜,并在接近地表的位置设置阴极氧还原反应单元;阳极上的微生物通过将有机物等污染物质的电子转移至阳极使有机污染物氧化降解,电子再通过外电路传递至阴极并为阴极上发生的氧气还原反应所接受.通过这一过程,可以通过远距离的曝气使被有机物等污染的地下水得到修复.     

采煤对浅层地下水环境的影响及矿井水生态利用分析

黄河流域中上游矿区煤?水矛盾突出,煤炭开采对地下水环境造成一定的破坏。基于此,以鄂尔多斯盆地北部侏罗纪煤田榆神府矿区为研究区,在野外调查、数据分析、室内测试的基础上,分析研究区矿井水的量质特征,揭示煤炭高强度开采对地下水环境的影响,并开展矿井水生态利用研究。结果表明:研究区矿井富水系数在0.23~2.28,平均为0.91,评估2020年区内矿井排水量高达4.70亿m3,受采掘活动影响,浅埋煤层开采区地下水位下降趋势明显;区内矿井水出现不同程度的污染组分超标现象,主要超标指标为化学需氧量(COD)、Na+、SO₄ 2?、溶解性总固体(TDS),未处理的矿井水外排将会污染区内地下水环境;研究区浅层地下水超限的水质指标主要为NO₃-N,与矿井水超限水质指标差别较大,反映出浅层地下水水质受采矿活动影响较小;提出矿井水浅层回灌和矿井水生态灌溉2种模式开展研究区矿井水的生态利用,矿井水回灌对矿井水中的溶解性有机碳、色度具有较好的去除效果,回灌后出水满足Ⅲ类地下水限值;浅埋煤矿矿井水具有作为矿区生态修复灌溉用水的较好潜力,中深埋煤矿和深埋煤矿矿井水不适宜作为灌溉用水。研究结果为我国西部煤矿区水资源保护和生态修复提供重要依据。      

“物探+遥感”技术在矿山生态修复中的应用——以邢台园博园为例

矿山经过多年开采,地下形成采空区,造成地面沉降,开展绿色发展、生态修复工作刻不容缓. 冀中邢东煤矿由于长期开采,造成不同程度地面塌陷,不适于人类长期居住和农业耕作,邢台市经研究决定在采煤塌陷区建设中央生态公园——邢台园博园. 基于此,通过收集分析研究区内的地震、电法等物探资料,确定煤矿煤层赋存形态、采空区范围及富水情况,指导地面进行生态公园选址;利用遥感技术监测矿山生态修复进度. 研究表明:在矿区开展地震、电法工作查明煤矿开采生产情况,对科学规划地面矿区生态修复工作具有指导意义;利用遥感技术实时动态监测矿山生态修复进程,可为生态环境修复提供数据基础,对治理前后生态环境变化对比分析及效果评价提供影像资料.     

PRB技术在地下水污染修复中的研究进展

在综合分析可渗透反应墙（PRB）修复污染技术基础上,提出了存在问题及发展趋势,进而理出需通过深入研究,提高修复系统性能及其可行途径。预计在不远的将来,PRB处理工艺的持续性也同样会有大幅度改进和发展。