在矿山废弃地上发展可再生能源的潜力——以辽宁省为例

在国内外碳减排压力和我国能源结构调整需求下,我国可再生能源的开发压力较大.矿山具有丰富的废弃土地,发展可再生能源的潜力巨大,在矿山废弃地上开发可再生能源对我国的能源战略具有重要意义.本研究以辽宁省矿山废弃地为例,提出矿山废弃地的生物质能与太阳能发展预案,估算辽宁省矿山废弃地的可再生能源发展潜力.结果表明:辽宁省1227.6 km2的矿山废弃地面积发展可再生能源的潜力较大,不同预案的潜力差异显著.预案1以光伏发电最大化为目标模式,总计可发电量为79.4 TWh,折标煤量32.1 Mt,碳减排量为79.1Mt CO2.预案2以生物质能源利用最大化为目标模式,光伏与生物质能总的发电量可达到31.2~33.1 TWh,折标煤量12.7~13.4 Mt,碳减排量为31.1~33.0 Mt CO2.预案3以矿山能源综合利用最大化为目标并兼顾生态修复的发展模式,光伏与生物质能总的发电量可达到62.3~63.7 TWh,折标煤量25.1~25.7 Mt,碳减排量为62.1~63.5 Mt CO2.3种预案的发电量在31.2~79.4 TWh,占辽宁省2016年总电力消费量的15.3%~38.9%,折标煤量12.7~32.1 Mt,碳减排量为31.1~79.1 Mt CO2.本研究对在矿山废弃地上发展可再生能源潜力及其替代化石能源能力的评估,对于碳减排、能源结构的调整以及矿山废弃地的生态修复具有重要的研究意义.     

紫金山铜矿酸性矿山废水微生物群落多样性

【背景】为避免环境污染,酸性矿山废水需经处理后才能排放,处理后的废水理化性质会发生显著变化,将影响整个微生物群落的结构。【目的】分析处理前后的细菌和真菌群落变化及其与理化参数的关系,为矿山废水的处理提供参考指标,并为矿山污染场地的修复提供理论基础。【方法】采集福建紫金山铜矿的酸性矿山废水并测定其理化性质。采用基于原核微生物16S rRNA基因V4区和真菌18S rRNA基因ITS的高通量测序技术分析水样的微生物群落结构。【结果】经中和处理后的回水与矿坑水和生物浸出液相比,pH升高,重金属离子含量显著降低。原核微生物的多样性高于真菌,回水的物种多样性高于矿坑水和浸出液。回水中变形菌门的丰度最高,矿坑水和浸出液中分别以广古菌门和硝化螺菌门的丰度最高。回水中噬氢菌属为优势类群,矿坑水和浸出液中的优势菌是钩端螺旋菌属,铁质菌属等古菌也有一定的比例。pH、Al、Mn、Zn与回水中相对丰度较高的菌属显著相关,而矿坑水和浸出液中的高丰度类群与环境因子没有显著的相关性。【结论】研究表明酸性废水的中和沉淀处理对微生物群落产生了较大的影响,微生物群落变化可以作为矿山酸性废水污染处理效果的一个参考指标。     

海南海口温泉真菌、细菌多样性及其环境影响因素分析

【目的】海南海口含有丰富的温泉资源,对温泉微生物多样性进行研究,有助于进一步开发和利用海南温泉微生物资源。【方法】本文采用Illumina Hi Seq高通量测序技术对海口3个温泉[海甸岛荣域温泉(S1)、火山口开心农场温泉(S2)和西海岸海长流温泉(S3)]水样中微生物ITS序列和16Sr RNA基因V3-V4区进行测序及生物信息学分析,探究海口市3个不同区域的温泉真菌多样性与细菌多样性。【结果】(1)α多样性分析表明,真菌群落中,S3(29)S1(29)S2,而在细菌群落中,S2(29)S1(29)S3。β多样性分析表明,3个温泉真菌群落和细菌群落组成差异皆显著。(2)分类分析表明,温泉真菌群落优势菌门为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),细菌群落优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、Thermi、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、绿菌门(Chlorobi)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)。(3) CCA (Canonical correspondence analysis)分析表明,3个温泉的真菌群落主要影响因子是温度,细菌群落主要影响因子是总磷。【结论】海南省海口市温泉中含有丰富的微生物资源,其微生物群落组成受多种环境因子影响,且影响真菌和细菌的主要环境因子不同。     

矿山废水中微生物生态多样性研究

从湖北铜绿山铜矿和山西中条山铜矿两地采集了矿山废水样品, 用RFLP方法(限制性片段长度多态性方法)分析不同矿山废水中微生物多样性及其群落结构组成变化。结果发现：通过16S rDNA基因序列的系统发育树分析, 在5个矿山废水样品中检测到的细菌主要分为4大类：即Proteobacteria纲、Nitrospira纲、Firmicutes纲和Bacteroidetes纲。通过对古菌16S rDNA 的PCR分析发现, 取自湖北铜绿山铜矿的样品中检测到古菌的存在, 而取自山西中条山铜矿的样品中没有检测到古菌的存在。检测到的古菌主要是属于Ferroplasma属和Thermoplasma属。结合5个矿山废水样品的化学元素分析结果和细菌群落结构数据, 进行PCA分析(主成分分析), 发现不同矿山废水样品的生物地球化学性质及其微生物组成存在很大差异, pH值、温度、不同浓度的元素如S、Cu、Ni和Co可能是形成细菌种群结构差异的关键因素。     

树叶凋落物在受酸性矿山废水污染溪流中的分解

为了解华南地区酸性矿山废水对溪流中树叶分解的影响,在广东省大宝山矿区附近的1条受酸性矿山废水污染（pH值为2．7—3．4且富含多种重金属元素）的3级溪流中,利用2种孔径（5ram的网袋和0．1ram的布袋）的分解网袋对2种树叶（人面子和蒲桃）进行了为期101d的树叶分解研究。结果表明,人面子树叶网袋和布袋中的树叶干重剩余率分别为39％和48％,而蒲桃树叶网袋和布袋中的干重剩余率仍保持较高的水平,分别为61％和70％。根据指数衰减模型计算出树叶分解的半衰期,人面子树叶在网袋和布袋中的分解半衰期分别为57d和69d,而蒲桃树叶则分别为14-4d和217d。蒲桃树叶的分解速率明显比人面子树叶慢。在网袋中定殖的底栖动物主要是集食者,其中优势类群为摇蚊幼虫,占底栖动物个体总数的99％。摇蚊种群在网袋中的数量波动对2种树叶分解速率的影响并不明显。结果表明,受酸性矿山废水的影响,底栖动物群落的多样性大为减少。同时由于各种金属氧化物在树叶表面的不断沉淀,使树叶处于缺氧状态,抑制了微生物的活动,导致树叶分解速率大为降低。     

两种木本植物光合作用对油页岩废渣污染的响应

比较油页岩污染点(茂名石化公司废渣场)和相对清洁点(茂名市林科所)生长的灌木翅荚决明(CassiaalataL.)和乔木乌墨(Syzygiumcumini(Linn.)Skeels)的光合生理指标的变化。在两个试验点,翅荚决明的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的绝对值在一天的多数时段均高于乌墨,但与对照点相比,在污染点翅荚决明的净光合速率和水分利用效率的下降幅度却大于乌墨,气孔导度则相反,可能与土壤含水量有关。结果表明乌墨的抗油页岩废渣污染能力强于翅荚决明。     

铜尾矿复垦地土壤动物群落的恢复

土壤动物在退化生态系统的恢复与重建中发挥着重要作用.为了解铜尾矿复垦地区土壤动物群落特征的变化规律,采用样带法和陷阱法对安徽铜陵市林冲铜尾矿复垦地及其外围林灌地土壤动物群落进行调查.样带法共获得土壤动物3 154只,隶属5门10纲,共计27个类群,优势类群为线虫纲、弹尾目和蜱螨目,常见类群为猛水蚤目和鞘翅目幼虫;陷阱法共获得土壤动物2 160只,主要有弹尾目、膜翅目、双尾目、蜘蛛目、倍足纲和寡毛纲等12类群.自铜尾矿复垦地中心到外围林灌地,土壤动物密度和丰度呈递增趋势;与外围林灌地相比,铜尾矿复垦地土壤动物群落多样性DG指数较低而Shannon-Wiener指数较高;与外围林灌地距离越大,与外围林灌地群落相似性系数越小;表聚性越明显.地表土壤动物从外围林灌地迁入铜尾矿复垦地的多度和丰富度随间隔距离的增加而不断减少,随调查时间的延长而增加,随外围林灌类型的变化而变化.上述结果表明,铜尾矿复垦地及其外围林灌地土壤动物群落之间具有明显的时空差异性和渐变性,这为外围林灌地土壤动物迁入铜尾矿复垦地定居提供了证据.     

铜尾矿废弃地土壤动物多样性特征

土壤动物的恢复、群落演替及其多样性对于铜尾矿废弃地的生态重建具有重要意义.为了解铜尾矿废弃地土壤动物群落多样性特征,在铜陵市铜尾矿区设置4个样地23采样点,共捕获土壤动物4622只个体,隶属5门10纲18目29类.结果表明,铜尾矿自然废弃地与其对照组土壤动物多样性差异明显,自然废弃地土壤动物丰富度指数d、大型土壤动物密度、中小型土壤动物密度、多样性指数H'和D·G指数均小于其对照组且存在显著差异.而复垦废弃地中小型土壤动物密度和D·G指数小于其对照组且存在显著差异,多样性指数H'大于其对照组且差异极显著,其他土壤动物群落指标与其对照组均无显著差异.相似系数q表明,外围林地间土壤动物群落相似性最大,其次是复垦废弃地与外围林地间,自然废弃地与其它3个样地间相似性最小.从垂直分层来看,复垦废弃地土壤动物表聚性强于自然废弃地,尾矿废弃地表聚性强于外围林地.灰色关联分析表明,铜尾矿区土壤理化性质与土壤动物群落结构指标关系密切,其中最重要的因素是土壤含水量和总钾含量,重金属全镉含量也不容忽视,植被因素和土壤全铜含量对土壤动物的影响相对较小.由此可见,土壤含水量、土壤基质的优劣、土壤有机质与营养元素的含量等因素限制了铜尾矿废弃地土壤动物的恢复与重建,而这些因素的改善主要归功于尾矿废弃地的土地复垦和作物种植.所以,尾矿废弃地的复垦与利用有利于土壤动物的恢复与重建.     

首云铁矿废弃土壤对2种景天属植物生长的影响

为评价景天属（Sedum）植物在矿山废弃地植被恢复中的应用潜力,以2种景天：德国景天（S. hybridum ‘Immergrunchen’）和胭脂红景天（S. spurium ‘Coccineum’）的扦插苗为试验材料,通过盆栽试验研究其在北京首云铁矿废弃土壤（包括采矿区土壤、排土场土壤、尾矿砂）2个生长季内的各项生长指标,以确定其在各废弃土壤上的适应性,并运用相关分析和典范对应分析,探讨影响2种景天生长的主要土壤理化性质。结果表明：①2种景天在采矿区土壤、排土场土壤和尾矿砂上的存活率分别为40%~66%、68%~90%、33%~46%;②不同废弃土壤对2种景天的地上部分和地下根系的各项生长指标均产生了显著的抑制作用,但德国景天在采矿区土壤的适应性较好,可作为采矿区修复的推荐品种,胭脂红景天在排土场土壤的生长表现较好,可作为排土场的修复品种;③影响景天属植物生长的土壤因子为通气孔隙度和土壤含水量,其中通气孔隙度的解释率为12.4%,土壤含水量的解释率为8.6%。     

淮南煤矿废弃地重金属污染对土壤动物群落的影响

土壤动物是煤矿废弃地生态环境变化最敏感的指示指标,已成为土壤生态恢复研究的热点。通过对淮南大通废弃地土壤重金属含量分析和污染等级确定,选取2条不同污染带的8个采样点调查,分析重金属污染对土壤动物的影响,结果显示:(1)大通煤矿废弃地8个样地,共获得土壤动物2286个,隶属于4门8纲24个类群,优势类群为弹尾目、线虫类和蜱螨目,膜翅目、蜘蛛目等9类为常见类群,其余12类为稀有类群。(2)重金属污染对煤矿废弃地的土壤动物群落影响显著。煤矸石和原化工厂的重金属污染对土壤动物群落的影响表现为:随着污染程度增加,个体数和类群数均呈减小趋势,群落的均匀性、多样性和密度-类群指数也呈降低趋势,优势度指数在煤矸石堆污染带呈逐渐降低趋势,在化工厂污染带则先减小后增加。(3)重金属污染使土壤动物群落多样性降低,群落结构趋于简单,重金属污染与群落结构指数之间呈显著负相关,与土壤有机质等营养物质关系不明显。(4)随污染程度增加,土壤动物垂直分布的表聚性降低。