2025【煤矿周边土壤重金属空间分布研究—以H煤矿为例8000字】.docx

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煤矿周边土壤重金属空间分布研究—以H煤矿为例

摘要

本研究分析了煤矿周边土壤重金属（Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb）的含量特征，空间分布特征，垂向迁移规律和来源。结果表明，研究区土壤7种重金属中，Cr、Pb、Cu、As、Cd的平均含量均高于安徽省表层土壤背景值，但土壤生态环境的风险低；研究区域内，Cr的高值区域出现在北部，Ni的高值区域出现在南部煤矸石山附近和东北部，Cu和Zn的高值区域出现在东南部煤矸石山和燃煤电厂之间，As和Cd的高值区域分别出现在西北部和东部农田区；土壤重金属垂向迁移难易程度由易到难依次为：Cr＞Cd＞Zn、Ni＞CuZn＞Pb；Cu、Zn和Pb与汽车尾气排放及交通运输扬尘有关，Cd和Ni主要是自然地质作用以及煤矸石山淋滤、工业污染物的排放所致，As主要由农业活动引起，Cr则与煤炭燃烧关系密切。

关键词：重金属；克里金插值法；垂向迁移；多元统计分析

目录

TOC\o1-2\h\u4250引言 1

98871材料与方法 3

8081.1研究区概况 3

304541.2样品采集与处理 4

40321.3样品测试 4

305812结果与讨论 5

158832.1表层土壤重金属含量特征 5

300462.2表层土壤重金属的空间分布特征 6

249772.3土壤重金属垂向迁移特征 8

35702.4相关性分析 9

223262.5聚类分析和主成分分析 10

219173结论 14

28553参考文献 15

引言

随着煤炭资源的开发与利用，会产生大量的废弃物，如煤矸石、矿井水、粉煤灰等，对矿区周边环境造成污染[1-3]。特别是露天堆放的煤矸石和粉煤灰，在自燃、雨水淋滤、风力吹扬等作用下，其中的微量重金属元素向周边环境介质扩散、迁移，污染土壤，导致土壤重金属含量增加[4-6]。煤矿电厂在燃煤过程中更会释放出有毒有害物质，特别是重金属元素，对矿区环境也会产生严重影响。土壤是地球上一切生命赖以生存和发育的最基本的资源，重金属在土壤中隐蔽性强、潜伏周期长、毒副作用强烈、降解能力低[7]，土壤一旦受到污染，将很难修复。因此，对于煤矿矿业工程影响区土壤重金属污染的研究显得尤为重要。

袁新田[8]等对宿州市煤矿区周边农田表层土壤中的Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Hg、As7种重金属污染特征进行研究，结果表明：煤矿区周边500m内农田表层土壤除Cu、Zn、Pb外，Cr、Cd、Hg、As均超出国家土壤环境质量标准(I级)。袁建梅[9]等以重庆市的6个煤矿区为研究对象，测定了重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg含量，分析结果表明：研究区部分土样Cr、Ni、Cu、Zn、Cd超标外，其余各土样均满足国家土壤环境质量相关标准，综合污染程度为清洁，潜在生态风险为轻度或中度。熊佳[10]等对贵州省独山县某锑矿冶炼厂周边土壤重金属进行了空间分布特征分析，得出新厂区附近300m范围内土壤中Sb含量较高，呈现出随距离增加而降低的分布特征。樊志颖[11]等分析了色季拉山森林土壤重金属含量的空间分布特征，得出重金属含量在空间分布上受坡向海拔与土壤深度的影响，影响最大的是坡向。苏海民[12]等采用Hakanson潜在生态风险指数法，研究了宿州市矿区周边土壤重金属污染潜在的生态危害性，认为除Cd和Hg外，重金属潜在生态风险系数均属于轻度风险危害。AblizAbdugheni[13]等研究了西北采煤区土壤重金属的来源，Zn、Cu来源于母体物质，Cr、As、Hg来源于燃煤、化工、交通等人类活动，Pb受自然因素和人类活动的双重影响。

煤矿的开采历史、开发规模以及煤炭资源的利用方式不同，对矿区周边的环境影响截然不同。本文选择宿南矿区开采历史最长、开发规模最大且有坑口电厂的芦岭煤矿为研究对象，分析研究周边土壤中的Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的含量特征、空间分布特征及迁移规律，探讨重金属污染可能的来源，以期为煤矿周边土壤环境保护和修复治理提供科学依据。

1材料与方法

1.1研究区概况

芦岭煤矿地处淮北煤田宿南矿区，面积23km2，1969年12月建成投产，有50多年的开采历史。该矿煤炭产量220万吨/a。2015年7月，该矿电厂装机30000kW，日均发电46000kWh。多年的煤炭开采与利用，矿区表生环境发生了巨大变化，特别是煤矸石山、塌陷湖等构成了矿区周边土壤污染的潜在威胁。研究区发育的沱河为季节性河流；地势平坦，海拔在+24m左右；根据CST土壤分类，判断该研究区土壤主要为砂姜黑土；主要农作物为玉米、小麦；夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为东北风。研究区地理