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《中国地质大学(北京)》 2003年
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粉煤灰、水库淤积物和污水沉淀物改良砂质贫瘠土壤植树种草的研究——以内蒙古包头试验区为例

申俊峰  
【摘要】: 鉴于废弃物堆积引起的环境恶化和水土流失导致土地沙漠化及生态退化,利用废弃物改良土壤,修复生态环境的研究工作便具有多重重要意义。本文利用包头地区粉煤灰、水库淤泥和污水沉淀物(也称“三废”,下同),对包头北梁地区贫瘠砂质土壤进行了改良实验研究,取得非常明显的效果。 本文主要的研究工作及所取得的成果如下。 一.调查研究: 在总结前人资料的基础上,对我国尤其是包头地区“三废”堆积情况及面临的环境问题,以及我国土地沙漠化、水土流失的严重情况进行了阐述,重点论述了包头地区土地沙漠化程度及土壤概况。 在研究国内外资料170篇的基础上,重点阅读144篇,并通过查新较详细论述了本课题的研究现状及存在问题。 1.水库淤积物:前人曾对水库淤积物的化学组成、重金属和放射性元素的地球化学行为,及土壤改良方面进行过少量研究。但就水库淤积物的矿物组成、全面系统的物理性质,特别是农业化学成分特点尚缺乏研究。利用水库淤积物进行植被恢复和生态建设的研究未见公开报道。 2.粉煤灰:曾有大量文献报道过粉煤灰在建筑材料、水泥及混凝土添加剂、铺路等方面的应用。其中有部分文献论述了粉煤灰化学组成、矿物组成、物性及在农、林业方面的应用。但未见有关粉煤灰全面系统的物性研究,特别是农化分析资料。另外,传统的观点认为;粉煤灰可以对粘质土壤予以有效改良,对砂质土壤没有效果。因而尚未见利用粉煤灰进行砂地改良植树种草的报道。 3.污水沉淀物:污水沉淀物用作农肥民间早有应用,但缺乏科学系统的研究。特别缺乏有关农业化学分析、物理性质及矿物组合的研究。尤其未见利用污水沉淀物作为树肥改良砂质土壤植树种草的报道。 总之,利用“三废”中单一废弃物作为肥料改良土壤有过报道,但“多种废弃物联合改良土壤”在国内、外均少有报道。 二.包头试验区土壤的研究 研究认为,包头北梁区土壤贫瘠,植物生长所必须的养分如有机质和氮、磷,钾含量均较低。如有机质多在1%以下,仅个别地方表土层可达1—2%,尚属有机质缺乏土壤;全氮含量一般小于0.07%,最高达0.144%,可见土壤中氮含量偏低;全磷含量仅为0.01—0.06%,最高也不足0.1%,说明该区土壤严重缺磷;全钾含量一般也低于1.7%。其它有益微量元素如Fe、Mn、Zn、B、S、Cl等含量也较低,一些有益微量元素的含量甚至低于植物生长的最低要求,如有效Mn仅为1—3ppm、有效Cu不足1ppm、有效B为0.1—0.3ppm、有效Mo小于0.1ppm等。 此外,该区土壤粒度较粗,粘粒含量少。粒度分析表明:该土壤粒级主要分布在0.001—2mm范围,其中0.1—1mm的粒级占80%以上。小于0.005mm粒级约7%,小于0.002mm粒级不足3%,属近紧砂土的砂壤土。土壤的吸水率仅24ml/100g,说明土壤保水性较差,且容易漏肥漏水。土壤导热率为0.202w/m·k,可见保温性也较差。总之,该区土壤是养分缺乏,物理性状较差的土壤。 土壤矿物组合以石英和长石为主。 该区土壤质地属近紧砂土的砂壤土。根据矿物组成、养分特征及成因等综合考虑,本试验区土壤分类属于:钙层土纲,栗钙土类,淡栗钙土亚类。 三.包头地区“三废”的分析研究 1.“三废”的粒度及物性特点: 通过对“三废”粒度和物性(容重、比重、空隙度、吸水率、导热率、饱和导水率等) 的系统研究,获得一系列重要信息。 1.1粉煤灰:其粒度相当于砂壤土。高孔隙率、良好的畜水性(蓄水率高达77ml/1009) 和低导热率使得其具有很好的保水性和保温性,高的孔隙率和好的蓄水性有利于微生物的生 存和繁殖。。,“ 1.2污水沉淀物:其粒度相当于重壤上,含有大量的粘粒和胶粒及有机质o具较高的孔 隙率、好的蓄水性和较低的导热率。对土壤的细化和团聚化起重要作用,同时可以引人大量 的微生物。 1.3水库淤积物:其粒度和物性相当于轻壤土。 总上,“三废”联合用于改良土壤,可以取长补短,有效地改良土壤质地,使砂质土壤 细粒化、团聚化,使砂士向壤土转化。并改善土壤的保水性、保温性等物理性质。 2.“三废”矿物组合: 粉煤灰中存在着大量玻璃体,晶质相矿物主要有莫来石、石英、铁的氧化物及少量方解 石、石盐等。透射电镜研究表明:玻璃体中含有大量P、S等有益微量元素。 水库淤积物的矿物组合与土壤类似,即矿物主要以石英和长石为主,少量其它暗色硅酸 盐矿物。另含有一些粘土矿物,如蜂石一绿泥石混层矿物,高岭土,伊利石,蒙脱石等。粘 土矿物半定量分析结果表明:留宝窑水库淤积物中,离子交换能力较强的蒙脱石含量高于试 验区土壤 11%。 污水沉淀物的矿物组合以粘土矿物为主,并含有石英、长石和少量碳酸盐、石膏编。 3.“三废”的养分元素含量:。 3.l粉煤灰中含有多种植物生长所需的营养元素,如P、K、Fe、Cu、Zn、o、B、S等。 其中有效磷高出土壤10.56-30.15倍等,有效硫高出土壤23—35倍等。此外,污水沉淀物 与粉煤灰的强烈作用,还可加速粉煤灰中一些养分元素的释放。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:X703

【引证文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 梁瑞强;罗宇光;庄奕忠;;前山大桥主桥施工及控制技术[A];全国城市桥梁青年科技学术会议论文集[C];1996年
2 孙绵惠;段新奇;付卫山;;三门峡水利枢纽汛期发电的泥沙调节[A];黄河三门峡工程泥沙问题研讨会论文集[C];2006年
3 韦春元;杜海元;索虎勤;仇建武;陈文涛;;三门峡水利枢纽汛期排沙平水发电冲淤特性分析[A];黄河三门峡工程泥沙问题研讨会论文集[C];2006年
4 王荣新;林云发;杨波;马继建;胡家庆;;泥沙观测重量法与体积法换算方法研究[A];中国水力发电工程学会水文泥沙专业委员会第七届学术讨论会论文集(下册)[C];2007年
5 徐苏申;;搅拌站外加剂储、输、计量问题三议[A];2008中国商品混凝土可持续发展论坛暨第五届全国商品混凝土技术交流大会论文集[C];2008年
6 王普庆;李婷;张玥;;潜伏式绕流清淤装置清淤机理探讨[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下册)[C];2009年
7 金富;杨小荟;孙文怀;;峡谷型水库淤积量预测的探讨[A];水电科技论文集[C];1990年
8 王艳平;张俊华;刘沛清;;多沙水库跌水溯源冲刷模式初步研究[A];水力学与水利信息学进展 2009[C];2009年
9 卓睿;董洁;石雪枫;;纤维乳管镜的临床应用现状[A];第十一届全国中医及中西医结合乳腺病学术会议论文集[C];2009年
10 茹玉英;邵苏梅;王昌高;李丙瑞;;溯源冲刷计算公式验证与分析[A];第十四届全国水动力学研讨会文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 黄桂云 辛凯;效率提升速度加快 清淤总量已近3万方[N];眉山日报;2011年
2 本报记者 赵一;泄洪冲淤 今日给锦江沙河洗澡[N];成都日报;2005年
3 殷小盼;王岭乡扎实防汛[N];商洛日报;2009年
4 本报记者 张力军 曹梦南;为了绿色之梦[N];吉林日报;2010年
5 李天静徐洪文;维抢修公司完成大庆分公司罐清洗工程[N];石油管道报;2008年
6 记者 陈珏 通讯员 何晓菁;耀州区冬季“三修两清”工作全面展开[N];铜川日报;2009年
7 本报记者 卢志平;金渭湖清淤 让城市之“肺”更健康[N];宝鸡日报;2010年
8 李凌翌;三个断面取水 都是清澈干净[N];成都日报;2007年
9 记者 何晓蓉;加大力度 加快推进小流域整治[N];成都日报;2008年
10 ;聚焦2006上半年黄委重点工作[N];黄河报;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 魏霞;淤地坝淤积信息与流域降雨产流产沙关系研究[D];西安理工大学;2005年
2 肖兆剑;武钢工业港排水箱涵淤积物沉积状况分析研究[D];武汉理工大学;2009年
3 付凌;黄土高原典型流域淤地坝减沙减蚀作用研究[D];河海大学;2007年
4 沈晓青;水库坝前排沙建筑物水工布置方式的研究[D];天津大学;2008年
5 张丽珍;黄骅港海域泥沙运动的三维数学模拟[D];天津大学;2008年
6 康锋;山区性水库的排沙减淤技术研究[D];新疆农业大学;2009年
7 胡鹏;三峡水库成库初期库区泥沙淤积研究[D];重庆交通大学;2011年
8 王澍;淤积泥沙浑限状态微观结构的分析研究[D];西北农林科技大学;2013年
9 张帅帅;非均匀粉砂起动及输移特性研究[D];重庆交通大学;2013年
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