内蒙古煤矸石山地质生态环境重建研究

采煤活动是人为改变自然系统的过程，煤矿山显现的生态地质环境负效应是自然地质环境系统向自然-人工复合系统转化过程中各种响应的综合。煤矿区已成为当今世界退化最为严重的生态系统，其生态恢复的关键在于地质环境重建和煤矸石、酸性废水的处理。本研究着重于煤矸石山生态系统地质环境重建，在这一过程中将植被恢复与煤矸石、酸性废水进行一体化处理，以黄土作为中和剂和覆土材料，以室内和野外综合实验及大量测试数据作为研究依据，从理论和实践上定量解决影响生产效率的植被恢复中的覆土厚度问题，变废物为资源使煤矸石和酸性废水就地消化大幅度降低处理成本，实现采一片山还一片绿的生态效应。本研究在生态地质学、土壤生态学、植物生态学中具有重要理论价值，对煤矸石山生态恢复具有重要意义。

按照任务计划书本研究进行了土柱淋滤实验、模拟槽实验和现场地下水修复及植被恢复实验。通过室内淋滤实验掌握了大柳塔矿区煤矸石淋滤液的主要成分为SO42-离子，其浓度超过饮用水水质标准近10倍；另外，淋滤液中NO3- 、Cl- 、F-及 Cr6+等污染组分含量也较高。 根据实验数据，利用最小二乘法拟合得出：煤矸石淋滤液中Cl-、SO42-和NO3-等离子与淋滤液体积之间呈指数衰减关系曲线。通过模拟槽实验表明在一定流速（实验中控制地下水流速0.2m/d）、煤矸石与离石黄土质量比为5：1和7:1的情况下，实验煤矸石淋滤液中的类金属（As）能够全部被黄土墙吸附，10:1的情况下，部分As透过黄土墙向下游迁移。5个月的场地修复实验表明：利用黄土作为PRB的吸附材料能够较好的去除地下水中的重金属（Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg）和类金属物质(As)，在地下水流速约为0.15-0.2m/d的情况下，厚约0.5m的黄土墙对被煤矸石淋滤液污染的地下水中Cr的去除率最高，达到70.97%，对Pb的去除率最低，为43.14%，对其它重金属也有一定的去除效果。利用苜蓿适应性广，最适宜的生长条件是土质松软的沙质壤土，冬季温度-20℃左右，年降水量在300-800mm，与研究区域及煤矸石场的自然地理条件较吻合的特点。作为地表植被恢复研究，课题组选择在二号煤矸石场40m2面积上，覆盖了约20cm 黄土，间距40cm种植了苜蓿，苜蓿生长的情形良好。大面积在矸石山推广覆土种植苜蓿，可以起到美化环境，防风抑尘的作用。