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基于NbS的矿山生态修复研究进展

煤炭科学技术 2024年

作者：贾梦旋王金满李禹凝张雅馥高亭玉吴大为自然资源部土地整治重点实验室中国地质大学(北京)土地科学技术学院

当前生态文明建设、碳中和目标已成为国家战略，要求矿山生态修复向着绿色、协调、可持续的方向发展，将基于自然的解决方案（Nature-based Solution，NbS）理念与方法融入矿山生态修复具有重要指导意义。但目前基于自然的矿山生态修复... 详细信息

当前生态文明建设、碳中和目标已成为国家战略，要求矿山生态修复向着绿色、协调、可持续的方向发展，将基于自然的解决方案（Nature-based Solution，NbS）理念与方法融入矿山生态修复具有重要指导意义。但目前基于自然的矿山生态修复的理论方法与实现路径比较缺乏。为此，本文系统梳理了NbS在矿山生态修复中的理念内涵及相关概念，总结了NbS在“地貌重塑-土壤重构-植被重建-景观重现-生物多样性重组与保护”等矿山生态修复各环节的潜在应用，对标了NbS与碳中和时代矿山生态修复的挑战与原则，分析了基于NbS的矿山土地生态系统服务功能，提出了中国潜在NbS矿山生态修复实现路径。研究结果发现，对于碳中和愿景下NbS在矿山生态修复中的科学内涵，自然修复、近自然修复、仿自然修复、自然修复为主，人工修复为辅等修复理念属于当前矿山NbS。且NbS、碳中和、矿山生态修复具有重要耦合关系，NbS准则与碳中和愿景下矿山生态修复的原则适用相通，融入NbS的矿山生态修复可助力实现碳中和。另外，NbS是针对矿山生态修复核心问题的有效解决方案，运用NbS进行矿山生态修复是对以往修复理念及方法技术的优化，NbS有效优化了矿山生态修复中地貌重塑与土壤重构方法，在土壤抗水蚀、可持续稳定性、视觉效果上优于传统方法且更接近原地貌，自然与人工相结合的植被重建方式可促进矿区生态演替，提升景观稳定性的同时有利于开展生物多样性管理，达到提升矿山生态系统服务功能及实现矿山生态可持续发展的目的。在未来研究中，应进一步结合矿山复杂的生态环境，积极探索矿山生态修复NbS实施途径，同时加强NbS成本效益核算模型的开发，以期在可持续发展中实现“社会-经济-生态”稳步提升的综合效益。

关键词：基于自然的解决方案矿山生态修复生态系统服务生物多样性碳中和

基于NbS的全生命周期矿山生态修复理论框架及技术路径

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煤炭科学技术 2024年

作者：王金满冯宇叶甜甜贾梦旋高亭玉刘悦吴大为李明刚中国地质大学(北京)土地科学技术学院自然资源部矿区生态修复工程技术创新中心中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司

矿山生态修复是国土空间生态保护和修复的重点和难点。当前，矿区生态修复注重自然恢复，向系统性、整体性和可持续性方面转变。本研究采用文献梳理、对比分析和归纳总结的方法，结合NbS准则，建立了全生命周期的矿山生态修复全过程实... 详细信息

矿山生态修复是国土空间生态保护和修复的重点和难点。当前，矿区生态修复注重自然恢复，向系统性、整体性和可持续性方面转变。本研究采用文献梳理、对比分析和归纳总结的方法，结合NbS准则，建立了全生命周期的矿山生态修复全过程实施技术框架，包括保护与预防控制、复垦修复、管理维护、监测评估和适应性管理，提出了基于自然的修复技术促进矿山生态修复的技术路径。首先，将NbS理念融入矿山生态保护及预防控制阶段，应采取避让措施、重要物种保护、物种采集利用等手段来减轻矿山开采对生态环境的破坏，提升矿山生态系统的自恢复能力，降低成本效益；其次，将NbS引入地貌重塑、土壤重构、植被重建和景观营建等具体修复措施中，通过模拟自然过程激发矿山生态系统自恢复，提供科学、高效和可持续的修复方案；再次，将NbS准则融入矿山生态修复管理维护阶段，围绕基础设施、土壤与植被及生态系统功能维持进行管理维护，符合当前生态系统修复的主流方式；最后，基于NbS进行矿山开采前、开采中、开采后全周期监测评估，并对比不同恢复情景开展适应性管理。基于NbS理念的理论框架和技术路径为新时期矿山生态修复提供重要理论指导，有助于实现矿山生态系统全生命周期的整体保护、系统修复和综合治理。

关键词：矿山生态修复基于自然的解决方案(NbS) 全生命周期管理技术路径

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基于自然解决方案的矿山生态修复研究进展

煤炭科学技术 2024年第8期52卷 209-221页

作者：贾梦旋王金满李禹凝张雅馥高亭玉吴大为中国地质大学(北京)土地科学技术学院北京100083 自然资源部土地整治重点实验室北京100035

当前生态文明建设、碳中和目标已成为国家战略,要求矿山生态修复向着绿色、协调、可持续的方向发展,将基于自然的解决方案(Nature-based Solution,NbS)理念与方法融入矿山生态修复具有重要指导意义。但目前基于自然的矿山生态修复的理... 详细信息

当前生态文明建设、碳中和目标已成为国家战略,要求矿山生态修复向着绿色、协调、可持续的方向发展,将基于自然的解决方案(Nature-based Solution,NbS)理念与方法融入矿山生态修复具有重要指导意义。但目前基于自然的矿山生态修复的理论方法与实现路径比较缺乏。为此,系统梳理了NbS在矿山生态修复中的理念内涵及相关概念,总结了NbS在“地貌重塑-土壤重构-植被重建-景观重现-生物多样性重组与保护”等矿山生态修复各环节的潜在应用,对标了NbS与碳中和时代矿山生态修复的挑战与原则,分析了基于NbS的矿山土地生态系统服务功能,提出了中国潜在NbS矿山生态修复实现路径。研究结果发现,对于碳中和愿景下NbS在矿山生态修复中的科学内涵,自然修复、近自然修复、仿自然修复、自然修复为主,人工修复为辅等修复理念属于当前矿山NbS。且NbS、碳中和、矿山生态修复具有重要耦合关系,NbS准则与碳中和愿景下矿山生态修复的原则适用相通,融入NbS的矿山生态修复可助力实现碳中和。另外,NbS是针对矿山生态修复核心问题的有效解决方案,运用NbS进行矿山生态修复是对以往修复理念及方法技术的优化,NbS有效优化了矿山生态修复中地貌重塑与土壤重构方法,在土壤抗水蚀、可持续稳定性、视觉效果上优于传统方法且更接近原地貌,自然与人工相结合的植被重建方式可促进矿区生态演替,提升景观稳定性的同时有利于开展生物多样性管理,达到提升矿山生态系统服务功能及实现矿山生态可持续发展的目的。在未来研究中,应进一步结合矿山复杂的生态环境,积极探索矿山生态修复NbS实施途径,同时加强NbS成本效益核算模型的开发,以期在可持续发展中实现“社会-经济-生态”稳步提升的综合效益。

关键词：基于自然的解决方案矿山生态修复生态系统服务生物多样性碳中和

杭锦旗黄河南岸灌区土壤质量指数计算方法比较研究

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中国农业大学学报 2024年第4期29卷 251-263页

作者：周文涛潘岳乔冠宇朱金籴佟长福王贵平杨智李品芳中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 开封市农林科学研究院河南开封475004 水利部牧区水利科学研究所呼和浩特010020 杭锦旗黄河灌排服务中心内蒙古鄂尔多斯017400

为研究土壤质量评价过程中不同质量指数计算方法的差异与最优组合,采集并测定了内蒙古杭锦旗黄河南岸灌区79个土壤样本的11项理化指标,并基于主成分分析法构建最小数据集,对比分析了主成分分析法和层次分析法2种权重确定方法与隶属度函... 详细信息

为研究土壤质量评价过程中不同质量指数计算方法的差异与最优组合,采集并测定了内蒙古杭锦旗黄河南岸灌区79个土壤样本的11项理化指标,并基于主成分分析法构建最小数据集,对比分析了主成分分析法和层次分析法2种权重确定方法与隶属度函数、线性评分函数和非线性评分函数3种指标评分方法组合下计算的土壤质量指数,最后通过与全体数据集的自相关精度检验获取最优方法组合。结果表明:1)层次分析法确定的物理指标权重高于主成分分析法,速效养分指标权重低于主成分分析法,隶属度函数、线性评分函数、非线性评分函数对指标分值计算结果的分布趋势基本保持一致,但隶属度函数对物理指标进行评分时具有更高的区分度;2)采用层次分析法确定指标权重,隶属度函数确定指标分值计算的最小数据集土壤质量指数的自相关检验精度最高(R^(2)=0.85),纳什效率系数为0.81,相对偏差系数为0.04;3)最优方法组合下全体数据集和最小数据集的土壤质量指数变化分别是0.25~0.71和0.16~0.78,平均值为0.43和0.45,表明研究区域土壤处于中等质量水平。综上,本研究确定了准确评价杭锦旗黄河南岸灌区土壤质量的最优方法组合,可为今后土壤质量评价研究中指标权重和分值计算方法的选择提供参考。

关键词：土壤质量指数主成分分析法层次分析法最小数据集黄河南岸灌区

不同温度条件下赤铁矿对腐殖酸的吸附性能和机制研究

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生态与农村环境学报 2024年第3期40卷 418-425页

作者：周灿瑶戴伟栾亚宁王旭琴北京林业大学林学院/森林培育与保护教育部重点实验室北京100083 内蒙古自治区环境监测总站鄂尔多斯分站内蒙古鄂尔多斯017000

为探究温度对土壤矿物吸附有机质的影响,以赤铁矿和腐殖酸为研究对象,通过吸附动力学试验研究不同温度条件下赤铁矿对腐殖酸的吸附行为,并结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和zeta电位等表征手段深入分... 详细信息

为探究温度对土壤矿物吸附有机质的影响,以赤铁矿和腐殖酸为研究对象,通过吸附动力学试验研究不同温度条件下赤铁矿对腐殖酸的吸附行为,并结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和zeta电位等表征手段深入分析不同温度条件下赤铁矿对腐殖酸的吸附机制。结果表明,25、30、35和40℃条件下赤铁矿对腐殖酸的平衡吸附量分别为28.52、28.99、29.74和30.69 mg·g^(-1),温度越高越有利于赤铁矿对腐殖酸的吸附;相较于准一级动力学模型,准二级动力学模型能更好地用于描述不同温度条件下赤铁矿对腐殖酸的吸附动力学特性,表明吸附速率主要由化学吸附机制决定;随着温度的升高,赤铁矿表面C/Fe比值逐渐变大,单粒粒径逐渐增大,结晶度不断下降,zeta电位呈现先上升后下降的变化过程,红外光谱不同官能团出现不同的变化趋势。综上,温度升高有利于土壤矿物对有机质的固持。

关键词：腐殖酸赤铁矿温度吸附

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露天煤矿排土场重金属污染情况及其影响因子

华东师范大学学报(自然科学版) 2024年

作者：牛海华宇鹏马丽杰张硕管瑞杨盛敏段文艳鄂尔多斯市水旱灾害防御技术中心鄂尔多斯应用技术学院鄂尔多斯生态环境职业学院西北农林科技大学林学院

为探明露天煤矿排土场重金属污染情况及其影响因子,本文以内蒙古鄂尔多斯市石圪台和黑岱沟两座露天煤矿的排土场作为研究对象,分析了各排土场东、西、南、北、东北、西北、东南和西南8个方位的土壤理化性质、土壤结构、重金属污染情况(... 详细信息

为探明露天煤矿排土场重金属污染情况及其影响因子,本文以内蒙古鄂尔多斯市石圪台和黑岱沟两座露天煤矿的排土场作为研究对象,分析了各排土场东、西、南、北、东北、西北、东南和西南8个方位的土壤理化性质、土壤结构、重金属污染情况(采用单因子评价指数进行评估)及其相互关系,为因地制宜地选择矿区生态修复方案提供了指导.分析结果表明:(1)土壤理化性质、土壤结构及重金属污染情况在石圪台和黑岱沟矿区间差异显著;(2)石圪台土壤全磷和黑岱沟土壤全钾在不同方位间差异显著;(3)石圪台的Cd为重污染, Mn为微污染;黑岱沟的Cd为重污染, Cu和Ni为微污染;(4)石圪台Cd的污染程度在不同方位间差异显著,而Mn的污染程度与方位无关;黑岱沟Ni的污染程度在不同方位间差异显著,而Cd和Cu的污染程度与方位无关;(5)石圪台Cd和黑岱沟Ni的污染程度在不同方位间的变化趋势与其地势的变化基本一致,即地势越低重金属污染越重;(6)相关分析结果表明,重金属污染程度与土壤pH、全钾含量和大粒径土壤颗粒占比关系密切.综上,不同矿区排土场的重金属污染程度不同,其主要原因与排土场地势、土壤肥力水平和土壤结构有关.

关键词：矿区排土场土壤理化性质土壤结构土壤重金属污染

煤矿酸性废水中硫酸盐的防治与潜在资源化技术研究进展

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洁净煤技术 2024年第1期30卷 189-204页

作者：张春晖章昭陈乐贻李伟宪中国矿业大学(北京)全过程污染控制与循环经济研究所北京100083 河北利仕化学科技有限公司河北邯郸057550

煤炭在未来依然是中国能源结构的重要组成部分,煤炭开采过程中产生含高浓度硫酸盐的煤矿酸性废水(ACMD)是制约其实现高质量绿色可持续发展的关键。ACMD是SO_(4)^(2-)的一个重要工业污染来源,其主要是含硫矿暴露后的氧化作用产生。通过回... 详细信息

煤炭在未来依然是中国能源结构的重要组成部分,煤炭开采过程中产生含高浓度硫酸盐的煤矿酸性废水(ACMD)是制约其实现高质量绿色可持续发展的关键。ACMD是SO_(4)^(2-)的一个重要工业污染来源,其主要是含硫矿暴露后的氧化作用产生。通过回顾ACMD的形成机理和危害,分析了可用于源头预防和后续处理的技术,秉持“预防胜于治理”的原则,全面分析了抑菌剂、氧气隔绝和表面钝化等预防硫酸盐产生的技术特点,后续处理阶段目前采用较多的技术包括化学沉淀、吸附、离子交换与膜技术的主动修复技术和以生物处理与人工湿地为主的被动修复技术。主动修复技术存在二次污染的风险和成本较高等问题,被动修复技术的处理时间和系统稳定性限制其广泛应用;鉴于硫酸在化学和冶金工业中市场可观,从ACMD回收硫酸的资源化前景潜力巨大,目前关于从ACMD中回收硫酸的潜在技术包括精馏、扩散渗析、电渗析、溶剂萃取和结晶等,评估了每种工艺应用于ACMD中的技术和经济可行性;最后着重强调了关于ACMD中硫酸盐防治和资源化技术的未来发展前景,其中包括深入研究预防技术,降低处理成本,开发新型稳定的处理和回收工艺,为煤炭行业的污染控制与废弃物资源化提供新的控制策略和更广泛的研究思路。

关键词：煤矿酸性废水硫酸盐源头预防废水处理资源回收

沿黄灌区饲用油菜与苏丹草间作对土壤酶活性及细菌群落结构的影响

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干旱地区农业研究 2024年第3期42卷 145-152页

作者：李磊磊李立军张艳丽杨金虎王佩佩朱利华王石清赵国庆内蒙古农业大学农学院内蒙古呼和浩特010019 鄂尔多斯市农牧业科学研究院内蒙古鄂尔多斯017000

为探究沿黄灌区饲用油菜与苏丹草间作对土壤酶活性及细菌群落结构的影响,于2022年在内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗,采用高通量测序技术结合土壤酶活性,比较分析饲用油菜单作、苏丹草单作、饲用油菜苏丹草间作3个种植模式下的土壤细菌群落结... 详细信息

为探究沿黄灌区饲用油菜与苏丹草间作对土壤酶活性及细菌群落结构的影响,于2022年在内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗,采用高通量测序技术结合土壤酶活性,比较分析饲用油菜单作、苏丹草单作、饲用油菜苏丹草间作3个种植模式下的土壤细菌群落结构及酶活性的差异。结果表明:饲用油菜苏丹草间作显著提高土壤脲酶、蔗糖酶活性,较饲用油菜单作和苏丹草单作分别提高了8.09%~13.93%和13.01%~58.02%。饲用油菜苏丹草间作使土壤细菌OTUs数目和细菌群落多样性指数提高。不同种植模式下土壤细菌群落组成和相对丰度表现不同,其中变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、芽单胞菌门为优势菌门,Salinimicrobium、海杆菌属、革兰菌属为优势菌属;间作种植模式提高了变形菌门、放线菌门、芽单胞菌门、革兰菌属的相对丰度。相关性分析表明:土壤脲酶、蔗糖酶与变形菌门相对丰度呈显著正相关关系,与酸杆菌门相对丰度呈显著负相关关系;土壤碱性磷酸酶与蛭弧菌门相对丰度呈显著正相关关系,与放线菌门相对丰度呈显著负相关关系;土壤过氧化氢酶与蛭弧菌门相对丰度呈显著正相关关系,与厚壁菌门相对丰度呈极显著负相关关系。综上可知,饲用油菜苏丹草间作改变了土壤细菌群落结构,提高土壤酶活性和有益菌物种丰度,可作为改善沿黄灌区盐碱土壤微生态环境的有效措施。

关键词：间作饲用油菜苏丹草酶活性细菌群落

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恢复力的生态学内涵及量化方法研究综述

生态与农村环境学报 2024年第7期40卷 841-853页

作者：李艳鸽曹银贵严子循姚欣雨贺金鑫谭智元中国地质大学(北京)土地科学技术学院北京100083 中国地质大学(北京)自然文化研究院北京100083 自然资源部土地整治重点实验室北京100035 自然资源部黄土高原矿区土地复垦野外科学观测研究站北京100083

近几十年来,受自然灾害与人类活动的影响,全球生态系统严重退化,恢复力成为国际研究热点。本文以生态系统和社会-生态系统为研究对象,按照概念内涵—因素选取—量化方法的步骤对国内外恢复力研究进行系统综述。首先,以国内外现有理论与... 详细信息

近几十年来,受自然灾害与人类活动的影响,全球生态系统严重退化,恢复力成为国际研究热点。本文以生态系统和社会-生态系统为研究对象,按照概念内涵—因素选取—量化方法的步骤对国内外恢复力研究进行系统综述。首先,以国内外现有理论与研究为基础,梳理概括了国际基于概念内涵-提升原则的方法,以及国内常用的基于脆弱性和应对能力的方法,为量化因素的选取提供依据。其次,归纳了国内外主要量化方法,包括多因素综合评价法、指标替代法和模型法,并论述了每种方法适用范围及优缺点。通过对恢复力内涵及量化方法的综述,能够明晰国内外研究异同并跟进前沿进展,从而推进恢复力研究在我国国土空间生态保护修复评价和生态工程布局决策中的应用。

关键词：恢复力生态系统替代指标模型法综合评价法

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