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大量金属尾矿堆存于地表,在降水渗流、风沙扬尘等作用下,尾矿有害物质特别是重金属离子很容易进入水体、土壤和大气等环境中,造成重金属及类金属土壤环境污染,受到人们广泛的关注,但氧化性磁铁矿区土壤重金属污染、迁移及其修复等问题并未引起人们的高度重视。本文以陕南地区典型磁铁尾矿库区土壤为研究对象,采用重金属形态分析法、生态风险评价编码法、土壤微生物群落分析法和土柱模拟试验等研究方法,系统研究了尾矿库区土壤重金属污染状况以及典型重金属在土壤中的吸附迁移规律,并对尾矿库区土壤重金属修复做了相关研究。取得以下进展:(1)对比研究30a在用尾矿库区和10a闭库区周围土壤重金属污染的状况,结果表明:10a闭库区周围土壤中9种重金属(Fe、Zn、Mn、Ni、Co、Cd、Cu、V、Ti)均未达到污染程度,而30a在用库区周围土壤重金属除Ti外均达到中等污染;用地累积指数法对30a在用库区土壤重金属进行评价结果显示:Cd、Ni和Cu的污染程度较大,达到显著污染水平;风险评价编码法分析表明两个库区周围土壤中Mn处于中级潜在生态风险,其它重金属潜在生态风险较低;10a闭库尾矿库2m剖面内重金属全量均高于当地土壤背景值,尾矿中Mn的潜在迁移能力最强,对地下水存在潜在危害。(2)采用主成分分析法,分析米箭沟铁尾矿库区土壤微生物群落的代谢特征,结果表明:尾矿污染水平与土壤微生物群落的代谢特性密切相关,主要反映在微生物群落对碳源利用的差异上。重金属轻度和中度污染激活了土壤微生物对碳源的利用,而重度污染却抑制了土壤微生物对碳源的利用。土壤微生物均一度指数能很好地反映土壤重金属污染的程度,可作为矿区土壤重金属污染的敏感指标。土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性均随土壤重金属污染加剧而迅速下降,土壤As含量与土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性呈显著的负相关。(3)利用等温静态吸附试验研究Mn2+、Ni2+、Cu2+和Cd2+4种重金属离子在两种典型土壤——黄褐土和水稻田沙土中的吸附规律,结果表明,Freundlich方程能很好地模拟Mn2+和Ni2+在土壤中的吸附规律,Langmuir方程却能很好地反映Cu2+和Cd2+在土壤中的吸附过程;4种重金属平衡吸附量与土壤有机质、阳离子交换量和粘粒含量呈显著正相关。(4)利用模拟土柱试验和平衡CDE模型研究了Mn2+、Ni2+、Cu2+和Cd2+在黄褐土和水稻田沙土中的迁移规律。结果表明:黄褐土对重金属吸附能力较强,重金属离子迁移缓慢,而沙土对重金属离子吸附能力较弱,重金属离子迁移较快;在土壤中Mn2+离子迁移性强,而Cu2+离子迁移性弱。除Cu2+离子外,平衡CDE模型能很好模拟其他3种金属在两种土壤中的运移,且拟合结果与实测结果接近。(5)盆栽实验结果表明,金属Mn2+和Ni2+会对植物发芽、生长状况造成影响。低浓度金属离子可激活土壤磷酸酶和脲酶活性,高浓度却有抑制作用,土壤磷酸酶和脲酶活性受重金属污染程度和植株生长双重影响;Mn2+对土壤微生物群落构成有一定的影响,Mn2+浓度大于300mg/kg,土壤微生物群落结构稳定性会受到明显的影响。(6)通过施用土壤改良剂来改良尾矿砂的生态修复实验表明,城市污泥可作为土壤改良剂,改良后土壤质量达到二级标准,但需降低污泥重金属的有效性。