煤矿工业场地土壤污染评价及再利用研究

【摘要】：煤矿是我国重要的能源资源，在我国一次能源结构中占68.0%，然而煤矿开采会造成大量的土地损毁，1987-2009年损毁土地100万hm2，约占矿产资源损毁土地的59.5%。这说明煤矿损毁土地已成为我国土地复垦最重要的对象之一，而煤矿工业场地作为煤矿的核心组成部分主要通过占用和污染损毁土地。矿产资源整合、资源枯竭（闭坑）和历史遗留等产生的大量废弃煤矿工业场地，而土地用途转换和二次开发利用必须首先进行环境质量评价，这对煤矿工业场地土壤环境评价提出了迫切需求。目前我国场地污染评价方面的研究主要集中在焦化厂、农药厂、钢铁厂等遗留场地，而对煤矿工业场地的研究则非常缺乏。 在界定工业场地内涵和分类的基础上总结煤矿工业场地6个共性特征，为本研究结果的推广和应用提供依据。在前期调研和土壤污染环节分析的基础上，初步筛选煤矿工业场地特征污染物。依据土壤采样规范，在工业场地内外共采集剖面土壤25个样点（81个混合点位）69个土壤样品。 首先，研究煤矿工业场地及周边土壤污染总体分布特征。将煤矿工业场地及周边划分为区位空间和水流空间，区位空间分为核心区、辅助区、排土场地、原地貌1和原地貌2，水流空间分为上游、中游、下游1和下游2。结果表明无机物在不同分区的水平和垂向空间分布差异不明显，PHs和PAHs有机物的差异性大于无机物。 其次，研究工业场地内不同功能区土壤污染分布特征。工业场地划分为污水处理厂、洗煤厂、维修厂、油库、炸药厂和办公区7个不同功能区，采用时空替代法将工业场地生产时间划分为1987年和2001年。研究结果表明土壤有机物PHs和PAHs在不同功能区之间的差异性显著大于无机物，有机物在1987年显著高于2001年，而无机物在两个时间段之间差别明显，这说明有机物的污染累积和叠加效应大于无机物。 再次，利用地累积、单因子和内梅罗污染指数评价土壤污染。地累积和单因子评价土壤重金属污染存在偏差，工业场地内外总金属污染指数差异不明显，Hg和Zn相对污染较大。场地内土壤PHs和PAHs单因子指数显著高于场地外，场地内土壤存在重度有机污染。内梅罗污染指数也表明场地内PHs和PAHs显著高于场地外，场地内各功能区的污染指数排序为炸药厂＞洗煤厂＞维修厂＞油库＞污水处理厂＞矸石电厂＞办公区。在基础上，典型污染物Hg、PHs和PAHs中的BaP、CHR绘制了污染超标、污染等级和污染空间插值分布图。 最后，初步设计工业场地再利用功能布局。根据煤矿工业用地特征提出了煤矿工业场地利用3个演变阶段、4个演变类与3个演变过程，以此为基础进行利益诉求和功能效益分析。通过解译1986-2013年6期遥感影像，结合平朔煤矿生产历史，分析煤矿工业场地的时空演变特征。对工业场地再利用进行SWOT分析，最后提出基于功能分区的再利用布局。 【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X52;X82

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