大红山铜矿废弃地重金属对土壤生化活性的影响摘要
对矿山废弃地进行生态恢复是处理好经济发展与环境保护的必由之路。本文以全国主要铜生产基地——云南新平大红山铜矿为例,选取废石场、尾矿库、工业废弃地3个具有代表性的废弃地和1个非矿区进行土壤采样。利用常规方法对土壤pH、有机质、有效磷、全氮、碱解氮、速效钾、全磷、全钾等理化性质,以及Cu、Zn、Pb、Cd4种重金属含量进行分析测定。结果表明非矿区土壤肥效最高,尾矿库最差,说明要对铜矿开采所形成的尾矿库进行植被恢复有很大的难度;废石场和工业废弃地由于已进行过多年的生态恢复,地表有部分植被覆盖,土壤肥效有所改善。土壤重金属分析结果表明,Cu对4个取样地的污染最为严重,Cd的污染相对较小。对重金属进行风险评价得出,工业废弃场地、废石场、尾矿库的RI(生态指数法)≥600,显示出在这些位置已有很强生态危害,而非矿区的RI<150,表现为轻微生态危害;Eir(潜在生态危害系数)≥320的主要有废石场和尾矿库的Cu,工业废弃场地、废石场和尾矿库的Pb,以及尾矿库的Cd,表现为存在着极强生态危害;废石场Cd的潜在生态危害系数在160与320之间的为,属于很强的生态危害;但是所有样点区域Zn的Eir<40,表现为轻微生态危害;而非矿区所有测定的4种金属元素的Eir<40,为轻微生态危害。采用不同培养基对土壤微生物数量进行测定,并通过分离培养方式进行微生物种类的初步鉴定结果表明:与非矿区相比,矿区废弃地的土壤微生物数量有明显下降,其中表现出对重金属污染最为敏感的是固氮菌,其下降幅度为93.25%~-99.06%,其次是硝化细菌、纤维素分解菌、细菌、放线菌和真菌。对土壤酶活及土壤生化作用强度分析测定结果表明:废弃地土壤酶活降低,土壤生化作用强度减弱。土壤微生物量的变化是矿区土壤生态恢复的指标之一,同时土壤生化活性能够反映矿区土壤微生物的生态特征。结合灰色关联度分析方法对微生物数量与铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)和镉(Cd)四种重金属及pH进关联度分析发现,影响土壤微生物数量主要因子为pH和重金属,在重金属中关联度大小排序依次为镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)和铜(Cu);大红山矿区废弃地土壤微生物对生存环境中的pH值和重金属(Cd)最为敏感,废弃地的pH和重金属(Cd)为主要制约微生物的生长繁殖因素。因此,结合目前的复垦措施和恢复措施,本文对大红山铜矿废弃地提出有针对性的生态恢复设计:对工矿废弃地需进行植被恢复和土壤改良等补充性的措施;而对废石场需采用植被恢复和土壤物理结构改良相结合的措施进行恢复;对尾矿库需从整地、覆土、土壤改良,到树种选择的彻底性恢复措施,对同类矿山的生态恢复具有—定理论和实际指导意义。
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