尾矿砂沙害形成机理与工程治理措施的选择

尾矿砂沙害的形成过程,包含着尾矿砂强烈风蚀、尾矿砂输送搬运与堆积,以及尾矿砂吹扬在大气中的粉沙悬移等3个过程。上述3个过程对土地、大气、水体、道路、建筑物及农作物造成严重危害,甚至影响人身健康。研究结果表明,尾矿砂的治理,需采用固结沙面、切断沙源,即消除灾害源的方法。固结沙面的材料,宜采用坚固耐久、抗风蚀力强、具有较好蓄水保墒性能,以及保温能力高、且廉价的戈壁沙砾石。沙砾石覆盖之后,不仅固结了沙面,切断了沙源,而且为天然植物种子的散落和幼苗发育创造了稳定条件,加快了天然植物衍生。覆盖后的第一年雨季后,植物盖度到达了15%~30%,局部地段高达50%。     

尾矿区居民的环境污染感知研究

以陕西省商洛市商州区典型的铅锌矿尾矿区—铁炉子村为研究区,以问卷的形式调查了常住居民对开矿引起的环境污染的感知状况,采用秩和检验及相关分析方法,研究该尾矿区居民的环境污染感知状况与居民属性的关系。结果表明：（1） 尾矿区居民认为该尾矿区最为严重的环境问题为水污染,其次为粉尘和大气污染等。（2） 超过50%的居民认为矿区的大气、粉尘和水污染等环境污染均与开矿有关系,且开矿对居民身体健康和生产造成了不同程度的影响,最有可能使居民患上肺吸尘等呼吸系统疾病,并使矿区周围的农牧业减产。（3） 居民属性与居民对环境污染感知的相关关系表明,居民职业显著影响居民对水和噪音污染以及健康担心程度的感知,居民年龄与其对环境卫生污染的感知、居民文化程度与其对大气污染的感知、居住时间与居民对粉尘和水污染的感知均呈显著正相关,居民文化程度对环境卫生污染的感知、居民距矿区的距离与其对粉尘、水、噪音、环境污染感知均呈显著负相关,居民性别对环境污染的感知无明显影响。研究可为当地政府部门治理和规划尾矿区的环境提供理论依据。     

干旱区尾矿污染环境的植物修复技术研究进展

干旱区矿业废弃地（尤其是尾矿及其污染环境）的治理面临着水资源短缺、土壤贫瘠、盐碱化、植物资源相对匮乏等不利因素的制约,很大程度上阻碍了该区域的生态恢复进程。基于目前国内外在干旱区尾矿污染环境治理方面所开展的研究,本文从植物修复的理论及技术方面进行了初步的综述,重点对比分析了植物提取技术和植物固定技术的优势和不足,并对相关典型应用实例进行了分析评价,最后对国内干旱区尾矿污染环境的治理研究和技术给出建议。     

砂田西瓜不同粒径砂砾石覆盖的水分效应研究

为分析不同粒径砂砾石对砂田西瓜蒸散量和土壤蒸发的影响,2004年在位于黄土高原西北部的皋兰县境内进行了不同粒径砂砾石覆盖的水分效应研究,结果证明砂砾石粒径大小对砂田西瓜蒸散量和土壤蒸发有显著影响,粒径2~5mm覆盖处理的蒸散量显著低于粒径5~20mm和20~60mm处理,但与不覆砂的对照没有显著差异。粒径愈大,砂田土壤蒸发愈多,土壤蒸发在西瓜田总蒸散中占的比例愈高。覆砂能够有效减少土壤蒸发,未覆砂处理全生育期土壤蒸发耗水占西瓜蒸散的40.7%,而覆砂处理仅占总蒸散的17.8%~25%。西瓜田覆砂加覆膜,土壤蒸发比不覆盖田减少78~93.7mm,比仅覆砂不覆膜田减少16.9~26.3mm。不同粒径砂砾石处理之间的产量差异不显著,但水分生产率有显著差异,2~5mm粒径砂砾石覆盖处理的水分生产率显著高于20~60mm粒径处理。但砂砾石粒径减小,砂田西瓜的含糖量降低。研究结果还证明,西瓜田覆砂能有效地提高其产量,含糖量和水分生产率,适合砂田覆盖的砂砾石粒径以5~20mm为宜。     

硫酸盐型盐湖卤水盐田钾矿浮选尾矿堆浸溶钾工艺研究

以罗布泊盐湖卤水含硫酸盐矿浮选尾矿为原料,高钠低钾卤水为浸取液,采用原位堆浸方法浸取硫酸钾浮选尾矿中K⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等有价元素,实现罗布泊盐湖卤水盐田含硫酸盐矿浮选尾矿中K⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等有价元素的综合回收利用。试验数据表明：经过堆浸工艺,实现了浮选尾矿中K⁺的回收;尾矿中K⁺含量从3.84%降至0.83%;K⁺收率≥77%,Mg²⁺收率≥79%,SO₄^2-收率≥73%,浸取液K⁺含量达到1.42%。     

塔里木河下游物种多样性恢复速率分析

通过塔里木河下游生态输水后植物群落及其环境因子的系统取样调查,采用β多样性指数,从时空维上分析了生境差异与物种的恢复速率差异.结果表明:物种多样性差异与环境水分条件有着密切的关系,在地下水埋深小于5 m时,物种恢复速率的发生率达100%,而在地下水埋深大干5 m时;多样性恢复的率达46%.生境异质性较高的群落,水分条件较好,其物种恢复速率相对较高,表现为河边低地、地表未起沙生境与人工灌溉生境具有较高的物种恢复速率.生态恢复过程中,人类的干预对局部生境中物种多样性恢复产生了一定的影响,但物种替代速率与恢复速率的大小最终决定于水分条件的可利用性与环境劣变程度.     

不同水分供应对塔里木河下游土壤种子库种子萌发的影响

基于国内外在土壤种子库研究中对种子萌发方法认识的基础上,选择不同水分处理下开展了塔里木河下游三个典型退化区土壤种子库的种子萌发实验,目的是:(1)验证不同水分梯度下土壤种子库萌发的数量和种类存在明显差异,从而为今后选择适宜水分条件进行土壤种子库研究提供依据;(2)通过土壤种子库的萌发实验,找出一个最适宜于本区植被种子萌发的土壤水分区间.实验于2005年3月和8月分别进行.在第一次实验中,以本区沙土地平均的饱和含水率28%为基准,选择5.6%、11.2%、16.8%、22.4%、28%和33.6%等6个水分梯度进行种子库种子萌发的实验,从萌发结果看,萌发种子的数量和种类在不同水分处理下有较显著的差异,其中当土壤含水量在12%以下几乎没有种子萌发,而后随着水分梯度的增大,萌发种子的数量和种类有一个明显的增加,但当水分梯度超过饱和含水率后萌发种子的数量和种类也呈下降的趋势;相应地,根据首次实验的结论又进行了第二次萌发实验,通过设定16.8%、22.4%、23.2%、24.4%、25.6%、26.8%、28.0%、30.5%和33.6%等9个水分梯度的种子萌发实验,发现塔里木河下游土壤种子库中出现的不同植物的种子均有各自独特的随水分变化的萌发规律,而多数植物种子萌发的最大值并不是在饱和含水率或超过这一水分条件下,而是在稍低于饱和含水率时,如胡杨和柽柳在土壤种子库中的种子均是在25.6%时出现萌发数量的最大值,而这对于指导今后开展的恢复实践是有意义的.通过对萌发实验结果的讨论,可以得出以下初步的结论或建议:(1)在土壤种子库研究中由于水分梯度选择上的差异将会造成土壤种子库实验结果在种子数量和种类上均出现较大的差异,因此必须根据研究区生境的特点选择适宜的水分梯度;(2)从塔里木河下游主要建群植物恢复的角度考虑,目前从理论上看,最适宜塔里木河下游天然植被种子萌发的土壤水分区间是[23.2%,26.8%].     

荒漠绿洲过渡带柽柳和泡泡刺光合作用及水分代谢的生态适应性

对分布于荒漠绿洲过渡带的柽柳(Tamarix ramosissima)和泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)光合和水分代谢特性进行了比较研究。结果表明,柽柳和泡泡刺：①净光合速率与环境因子响应具“光合下调”现象,其曲线符合Gauss model。②净光合速率最大值分别为20.2 μmol CO2·m-2·s-1和23.8 μmol CO2·m-2·s-1;光补偿点和饱和点为244.62 μmol·m-2·s-1和1 180.31 μmol·m-2·s-1,73.67 μmol·m-2·s-1和1 467.85 μmol·m-2·s-1。③净光合速率近似双峰型抛物线;光能利用效率单峰曲线;柽柳蒸腾速率和水分利用效率为单峰旗形,泡泡刺波浪型。 ④泡泡刺利用较高的净光合速率、蒸腾、水分利用效率,柽柳通过高光能利用效率来适应荒漠生态环境。因此,光抑制所导致的“光合下调”现象是柽柳和泡泡刺对水分胁迫所产生的保护性机制,反映了荒漠植物在与环境协同进化过程中的生态适应性;较低的水分利用效率是荒漠植物对其环境响应的普遍适应机理。     

有机碳源对森林土壤真菌/细菌活性产生的N_2O通量的影响

以中亚热带罗浮栲天然林(JCF)和杉木人工林(JCL)土壤为对象,采用室内培养方法,探讨了2种水分条件(90%WHC、60%WHC)下,外加有机碳源对森林土壤真菌/细菌活性产生的N_2O通量的影响。碳源(P=0.000 1)、水分条件(P=0.065)对N_2O排放影响显著,对森林类型影响不显著(P=0.436),水分和森林类型有显著的交互作用(P=0.039)。葡萄糖、甘露醇对土壤N_2O通量都有显著的促进作用或倾向,且前者促进作用大于后者,但是草酸盐却有减少土壤N_2O通量的倾向。真菌活性引起的N_2O排放普遍出现在添加葡萄糖(C-G)、甘露醇(C-M)的处理中,个别存在于添加草酸盐(C-O)的处理中(如JCF的60%WHC)。在JCF的90%WHC及60%WHC的水分条件下,添加真菌抑制剂的葡萄糖处理(F-G)、和甘露醇处理(F-M)的土壤N_2O通量比相应对照的C-G、C-M分别减少了77.69%、77.15%(P0.01)和73.86%,61.43%(P0.01)。在JCF的60%WHC的水分条件下,F-O处理的土壤N_2O通量比C-O减少了40.46%(P0.01);在JCL的90%WHC及60%WHC的水分条件下,添加细菌抑制剂的葡萄糖处理(L-G)、和甘露醇处理(L-M)的土壤N_2O通量比相应对照C-G、C-M分别减少了72.76%(P0.01)、59.50%(P0.05)和66.19%、74.12%(P0.05)。在JCF的90%WHC及JCL的90%WHC的水分条件下,L-G、L-M处理的土壤N_2O通量比C-G、C-M处理分别减少了57.72%(P0.01)、48.94%(P0.01)和31.68%(P0.01)、52.27%(P0.05)。上述结果说明真菌在该土壤N_2O排放中比细菌具有更重要作用。细菌活性引起的N_2O排放主要存在于90%WHC条件下L-G、L-M的处理中,真菌活性引起的N_2O排放在2种水分条件下的C-G、C-M处理中都存在,说明细菌在高水分条件下对土壤N_2O的产生有重要作用,而真菌活性起作用的水分范围更广。     

河北南部地区资源、环境、发展初析

河北南部地区山前平原区农业气候条件适于夏玉米的生长 ,黑龙港地区适于棉花的生长。本区水资源匮乏 ,地下水超采严重。浅层地下水超采模数为 8.0 1× 1 0 4 m3/( km2 ·a) ,深层地下水为 2 .5 8× 1 0 4 m3/( km2·a)。全区水资源利用的综合边际效益以廊坊市最高 ( 2 6.68元 /t) ,保定市最低 ( 1 4.85元 /t) ,两者之比为 1 .80。区内地下水降落漏斗与地面沉降等环境地质灾害频繁 ,1 998年浅层地下水漏斗区面积为 0 .5 4× 1 0 4 km2 ,深层地下水为 1 .5 9× 1 0 4 km2。地下水、粮食和蔬菜受到农药残留、过量化肥的污染。本区 2 0 1 0水平年外流域调水将占可供水量的 2 3.9% ,但缺水率仍达 36.2 %。若全区通过发展工程节水 (提高综合节水率 3.2 % )、实施适水种植 (冬小麦播种面积下调 7% ) ,利用水分胁迫处理 (减少一次灌溉 )等节水措施 ,则比 1 999年节水 1 7.2 %。     

广西环江流域硫污染农田的土壤酸化与酸性土壤分布

矿业活动通过多种途径将矿石中伴生的还原态硫带入土壤而导致周边土壤酸化, 是目前矿山周边普遍面临的重要环境问题。本文以广西环江为例, 探寻大面积农田酸化的原因和 酸度分布特征。研究结果表明： 矿物组成分析(X-ray)、硫形态分析(EXAFS) 和同位素分析 结果表明： 环江农田土壤酸化的原因是洪水携带含硫尾砂进入农田, 还原态硫氧化产酸导致 土壤酸化。由于矿渣中还原态硫的污染, 受污染土壤的酸度、铁和硫的浓度显著高于未受矿渣污染的土壤。大环江沿岸出现不同的污染特征： 上游土壤的Fe, SO₄^2- (SS)和St 含量较高, 但土壤尚未发生明显酸化; 中下游农田土壤H⁺ 和SO₄ ^2- 含量较高, 土壤发生明显的酸化现象, 还存在继续酸化的风险。土壤受还原态硫污染后, 如果将旱地改为水田, 则可以降低土壤还原态硫的氧化速度和减缓酸化速度。     

Wind tunnel test of the influence of moisture on the erodibility of loessial sandy loam soils by wind

Loessial sandy loam soils are the major soil categories in the northern Loess Plateau, China. Owing to a dry, windy climate and sparse surface cover, wind erosion is a serious problem and dust (sand) storms occur frequently. Soil moisture is one of the most important factors influencing resistance to wind erosion. The influence of moisture content on the erodibility of sandy loam soils was investigated through wind tunnel simulations. Results showed that the threshold velocity for soil particle movement by wind increases with increasing soil moisture by a power function. The intrinsic factor in the increase in soil resistance due to moisture content is the cohesive force of soil water. Cohesive forces of the film and capillary water are different; the influence of soil moisture on threshold velocity was shown to follow a step-like pattern. The wind erosion modulus of sandy loam was directly proportional to the cube of the wind velocity or the square of the effective wind velocity (V−V_t). There existed a negative exponential relationship between the wind erosion rate and soil moisture content. Initially, as soil moisture increased the decrease in the wind erosion rate was rather rapid. When the moisture content reached more than 4%, the rate of decrease in erosion slowed and became almost constant with successive increments of moisture. This suggests that different soil moisture contents can prevent wind erosion at different levels. Four percent soil moisture could only reduce the erodibility of the sandy loam soil by a small degree.     

尾矿库闭库复垦及生态重建

矿业开发产生大量尾矿导致了严重的环境生态问题,尾矿是工业固体废弃物的主要来源,尾矿库占用大量的土地资源,在"人口、土地、资源"问题日益突出的今天,恢复并再利用这宝贵的二次资源将是必要的战略选择。尾矿库闭库复垦及生态重建在矿山生态环境治理方面起着重要的作用。尾矿库闭库复垦难度比较大,简单介绍了国内外尾矿库闭库复垦及生态重建的现状,并对尾矿库闭库复垦及生态重建的涵义、尾矿库闭库复垦前提条件、影响因素、闭库复垦利用方式及其技术进行了初步探讨。     

Wind tunnel investigation of the influence of surface moisture content on the entrainment and erosion of beach sand by wind using sands from tropical humid coastal southern China

Wind erosion has major impacts on dune growth, desertification, and architecture on sea coasts. The deflation threshold shear velocity is a crucial parameter in predicting erosion, and surface moisture greatly affects this threshold and thus sand stability. Wind tunnel studies have shown that reduced moisture contents decrease entrainment thresholds and increase wind erosion, but field and wind tunnel test data is lacking for tropical humid coastal areas. In this study, we investigated the influence of surface moisture contents (at 1 mm depth) on sand entrainment and erosion using tropical humid coastal sands from southern China. Shear velocities were deduced from velocity profiles above the sand. The threshold shear velocity increased linearly with increasing ln100M (M, gravimetric moisture content). The increase was steepest below a moisture content of 0.0124 (i.e., at M_1.5, the moisture content in the sand at a matric potential of − 1.5 MPa). We compared several popular models that predict threshold shear velocity of moisture sediment, and found substantial differences between their predicted results. At a surface moisture content of 0.0124, the predicted increase in the wet threshold shear velocity compared with the dry threshold shear velocity ranged from 34% to 195%. The empirical model of Chepil and Selah simulated the data well for M < 0.0062 (i.e., 0.5M_1.5), whereas Belly's empirical model simulated the data best for M > 0.0062. Wind erosion modulus increased with increasing effective wind velocity following a power function with a positive exponent at all moisture contents, but decreased with increasing surface moisture content following a power function with a negative exponent. When wind speed and moisture content varied simultaneously, wind erosion modulus was proportional to the 0.73 power of effective wind velocity, but inversely proportional to the 1.48 power of M. The increase in resistance to erosion at low moisture contents probably results from cohesive forces in the water films surrounding the sand particles. At a moisture content near M_1.5, wind erosion ceases nearly for all wind velocities that we tested.     

低干密度盐渍细砂土低温特性试验研究

利用2015年9月采自青海北霍布逊湖区的原土样,自行配比进行了室内盐渍细砂土冻胀试验,研究了低干密度盐渍细砂土的低温特性变化规律,探讨了盐渍细砂土的冻胀机理,集中分析了土的冻缩特性。研究发现低干密度盐渍细砂土在不同含水率条件下土的冻胀规律差异很大。低含水率条件下会有冻缩现象,高含水率条件下只会有冻胀现象,临界含水率（含水率14%）条件下细砂土先出现冻缩,之后随着温度的降低又出现冻胀,且由于温度引起的体积变化均在-28℃～-30℃时达到稳定;土的冻缩随着含盐量增加先呈递增趋势,后又呈递减趋势,在中间含盐量10%达到最大;除临界含水率条件下,盐渍细砂土的冻胀、冻缩均与温度呈三次多项式关系,与含水率呈线性关系。研究结果能够为盐渍土地区的工程建设提供有价值的理论依据。     

新疆S214公路台特玛湖干涸湖盆段风沙危害及防治

新疆S214（考干-米兰,考米线）公路位于库鲁克塔格沙漠东南缘,穿越台特玛湖干涸湖盆。由于该区气候干旱,风力强劲,沙源丰富,流动沙丘广布且快速移动,风沙危害对公路运输构成严重威胁。通过对风沙环境和风沙危害定位观测和土壤水盐特征系统调查,确定了风沙危害极为严重的公路区段,提出了合理的风沙防护措施及防沙体系结构。结果表明：该区具有明显的单风向风况,主要盛行ENE和NE风,偶有反向风沙活动,起沙风频率、输沙势、输沙率极高,属于高能-大比率风能环境;受土壤水分、盐分含量影响,地表紧实度差异较大,部分地段为极疏松的沙层,部分地段为紧实的盐壳;S214公路风沙危害防护区段为K4+900~K18+200,设计建造的阻-固-输相结合的机械-植物复合防沙体系,防沙效果明显,保障了道路安全运营。这一强风沙、高盐区公路防沙体系建设模式可为类似环境地区工程防沙提供借鉴。     

古尔班通古特沙漠砂的物理力学性质

野外勘察和大量物理力学性质试验结果表明,古尔班通古特沙漠砂的厚度一般小于200m。粒径较均匀,控制粒径(d₆₀)变化范围在0.12~0.25之间,由北至南,从上到下砂粒直径略有减小。在天然状态下,沙漠砂含水量1%~2%,干密度1.55~1.62g·cm^-3,中密状态,低压缩性,渗透系数2.0×10^-2~4.0×10^-3cm·s^-1,临界破坏比降0.9~1.7,破坏形式为流土。抗剪强度指标c=5.0~14.0kPa,φ=29°~34°。承载力特征值100kPa。天然状态的沙漠砂按冻胀率划分为不冻胀性砂,当含水量小于18%时,为不冻胀或弱冻胀性砂。当砂在饱和状态时为冻胀性砂。沙漠砂力学性质的变化主要受干密度和含水量的影响。干密度越大,含水量越小,其力学性质越好。对于沙漠工程,提高沙漠砂的干密度,做好构筑物的防渗排水,避免地基含水量增高,是保证工程设施安全、正常运行的关键。     

Wind tunnel simulation of the effects of freeze–thaw cycles on soil erosion in the Qinghai–Tibet Plateau

Intense freezing and thawing actions occur in the Qinghai–Tibet Plateau because of its high elevation and cold temperature. The plateau's unique environment makes it easy to generate wind erosion under dry, windy weather conditions, resulting in the emergence of desertification. As a major form of freeze–thaw erosion, freeze–thaw and wind erosion is displayed prominently on the Qinghai–Tibet Plateau. Therefore, in this study, soil samples were collected from the surface of the plateau to undergo freeze–thaw and wind erosion simulation experiments. Results show that wind erosion strength increases with an increasing number of freeze–thaw cycles, water content in the freezing–thawing process, and the difference in freeze–thaw temperatures. Therefore, in the conditions of water participation, the main reason for the freeze–thaw and wind erosion in the Qinghai–Tibet Plateau is the damage to the soil structure by repeated, fierce freeze–thaw actions, and the sand-bearing wind is the main driving force for this process. The research results have theoretical significance for exploring the formation mechanism of freeze–thaw and wind erosion in the Qinghai–Tibet Plateau, and provide a scientific basis for freeze–thaw desertification control in the plateau.     

金沙江干热河谷不同植被坡面土壤水分时空分布特征

于2016年7~12月和2017年4月的旱、雨季期间,以金沙江干热河谷苴那小流域内的银合欢（Leucaena Benth）林地、车桑子（Dodonaea angustifolia）灌丛地和扭黄茅（Heteropogon cantortus）草地为研究对象,通过网格法和土钻法采集并测定了（0~100 cm）土层的土壤含水量,应用经典统计法和地统计学方法分析该区域不同林草植被下坡面土壤水分的动态变化特征。结果表明：（1）研究区土壤含水量总体较低,雨季显著大于旱季,旱、雨季均表现为灌丛地>草地>林地,呈中度至强度变异（0.07~0.28之间）。（2）不同林草植被下旱、雨季土壤水分具有相似的空间自相关性,自相关系数均由正向负转变,但由正向负转变的滞后距离有所不同,且雨季大于旱季,呈中等或强等空间自相关性。（3）不同林草植被下的土壤水分空间结构不同,林地、灌丛地和草地旱雨季最佳拟合模型均为球状模型;相同林草植被下各土层旱、雨季土壤水分的空间分布特征相似,但旱季的分布格局差异更显著,不同林草植被下深层土壤水分分布比表层土壤水分的分布更为复杂,土壤水分呈明显的斑块或条带状分布,含水量高值区和低值区位置不固定。总之不同林草植被类型会改变局部地段土壤水分空间分布,降雨会加强这种差异的趋势,但土壤水分仍具一定空间连续性。     

海滩养护影响下的海岸风沙堆积——以福建平潭岛龙凤头海滩养护工程为例

海滩养护工程实施后,在保护海岸抵御侵蚀的同时往往还产生其他的环境问题。尤其在强风区海岸,海滩养护造成了滩面环境的改变,使滩面风沙搬运和沉积特征都发生了显著变化。对福建平潭岛龙凤头海滩养护工程实施前后的风沙沉积对比研究表明,养护后海滩的干滩宽度、滩面沉积物粒径、表层湿度、海滩高程等环境要素变化对滩面风沙搬运与沉积过程都产生了重要的影响。主要结论为:(1)养护海滩干滩滩肩高程的提高增加了滩面风速,增大了滩面风沙输沙率;(2)养护海滩干滩宽度的增加既扩大了风区长度也为风沙搬运提供了充足的物源,且不受潮汐过程影响,提供了持续的风沙物源供给,增加了风沙作用时间;(3)养护海滩剖面形态的变化使得海滩滩面沉积物含水率减小,降低风沙起动风速,增强了滩面风沙搬运。