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锰尾矿库植物适生性研究及生态恢复的环境效益

黄艳红  
【摘要】:废弃尾矿库是金属矿山最常见并且最难恢复的矿山废弃地,物理结构不良、营养物质缺乏、重金属含量高,一般植物难以生长。裸露尾矿由于风蚀水蚀作用严重影响周边环境,污染农田,危及人类健康。因此,废弃金属尾矿库的环境治理和生态重建已成当务之急,也是我国实现矿业可持续发展战略优先关注的问题之一。 本文以湘潭锰矿小浒尾矿库为研究对象,通过系统的生态调查,对尾矿砂的物理性质、养分状况和金属元素含量进行分析,开展废弃锰尾矿库的植物适生性研究;建立尾矿库生态恢复研究基地,采用样方法调查不同恢复模式下植物种类组成,开展锰尾矿库植物多样性研究;通过在尾矿库设置径流场和扬尘收集装置,监测不同恢复模式下的地表径流和扬尘量,开展尾矿库生态恢复的环境效益评估。结果表明: (1)锰尾矿库植被重建的主要障碍是尾矿砂的理化性质极差,不具备一般植物生长必需的基本条件。锰尾砂与普通土壤理化性质存在明显差异,物理结构不良、养分含量低、金属元素毒性强,这可能是影响尾矿库植被重建和生态恢复的关键因素。 (2)锰尾矿库植被重建的关键是改善裸露尾矿库小环境、为先锋植物提供生长基本条件。裸露尾矿条件下,无论采用实生繁殖还是植物促生菌接种,金属耐性植物都难以生长。然而,尾矿库表层覆土后,采用耐性草本植物实生繁殖方法,植物生长良好,植被盖度超过98%。 (3)锰尾矿库生态恢复后,植物多样性增加。尾矿库生态恢复后可以加快先锋植物的定居,增加物种多样性,丰富度指数为:植被恢复区尾矿库覆土区裸露尾矿区;物种均匀度指数为:植被恢复区尾矿库覆土区裸露尾矿区,狗牙根以44.88%的重要值而成为尾矿库生态恢复过程中的优势植物;不同恢复模式下植物的重金属吸收能力为:植被恢复区尾矿库覆土区裸露尾矿区。 (4)狗牙根耐性最强,可以作为尾矿库植被重建的先锋植物。尽管重金属富集能力有限,但可以在较短时间内实现裸露尾矿的植被覆盖,改善尾矿库的小环境,提供植物生长必需的基本条件,促进尾矿库的植被重建和生态恢复。 (5)锰尾矿库生态恢复后可以降低尾矿库扬尘、减少地表径流、控制重金属迁移扩散。表层覆土不能降低尾矿库扬尘量,植被恢复区比裸露尾矿库降低94.64%的扬尘量;尾矿库的地表径流量:尾矿库覆土区裸露尾矿区植被恢复区;地表径流悬浮物浓度和单位面积的土壤侵蚀量:裸露尾矿区尾矿库覆土区植被恢复区;地表径流金属总量浓度:裸露尾矿区尾矿库覆土区植被恢复区。 论文通过开展尾矿库的植物适生性研究,分析尾矿库不同恢复模式下的植物多样性、扬尘产生量、地表径流量、地表径流金属元素含量,表明尾矿库生态恢复可以明显控制重金属的迁移扩散,减少地表径流和扬尘,而尾矿库闭库过程的土壤铺覆并不能起到重金属污染控制作用,这将为金属尾矿库的闭库工程和生态恢复提供科学依据和实践参考。


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