CN113929522A - 一种矿山修复基料及其修复矿山污染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境生态修复技术领域，具体涉及一种矿山修复基料及其修复矿山污染的方法，本发明提供的矿山修复基料，由下列重量份数的原料制备而成，其中包括：底泥100份，膨胀蛭石5‑10份，微生物菌剂15‑20份，改性生物质炭8‑10份，黏土类矿物20‑25份，营养补充剂2‑5份，矿山尾矿20‑25份以及土壤20‑25份。本发明原料主要以河道、湖泊底泥为主，微生物菌剂和改性生物质炭是修复技术的主要材料，底泥的原料充足易得，不仅大大降低修复基料的生产成本，还成功解决的底泥治理的问题，一举两得，微生物菌剂通过各种生物质菌适配得到，改性生物质炭通过气化炉厌氧燃烧得到，制得的修复基料可大面积铺设于裸露的矿山土壤上，提高矿山的植被覆盖率，实现矿山治理的目的。
Description
技术领域
本发明属于环境生态修复技术领域，具体涉及一种矿山修复基料及其修复矿山污染的方法。
背景技术
近年来，随着工业、农业的高速发展，越来越多的重金属污染物进入土壤中，据环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》，重金属污染为土壤的主要污染物，尤其是重金属镉点超标率达7.0％，重金属污染修复已经成为全球关注的话题。
我国是世界上开发利用矿产资源历史最为悠久的国家之一，长期以来由于矿产资源的过度开发和不合理利用，造成了土地资源的大量浪费，矿山的过度开采对矿山周围的土壤有巨大的破坏，矿产废弃物的堆放对周围居民会产生一定的影响，在自然条件下，废弃矿产经过雨水的冲刷，重金属离子等危害物会渗入地下水，对周围居民的饮用水造成一定的危害。
现有技术中，矿山土壤修复技术主要采用土壤基质构建技术与植被种植技术相结合的方式，土壤基质构建技术是在矿山表面覆土，使矿山土壤表面形成易于植物生长的土壤基质，但是存在如下缺点：首先，由于矿山土壤表面土壤基质保水保肥性能的限制，在干旱或降雨量大的环境条件下，土壤的水分与养料容易流失，导致植被的生长受到抑制，甚至死亡；其次，现有的土壤基质的生产成本高，不适合大面积使用，矿山重金属污染严重，植被不易生长，并且很多矿山修复材料无法回收，对矿山造成二次污染。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种矿山修复基料及其修复矿山污染的方法，可有效解决现有的修复材料存在的保水保肥能力差，生产成本高，不适于大面积使用的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种矿山修复基料，由下列重量份数的原料制备而成，其中包括：底泥100份，膨胀蛭石5-10份，微生物菌剂15-20份，改性生物质炭8-10份，黏土类矿物20-25份，营养补充剂2-5份，矿山尾矿20-25份以及土壤20-25份。
进一步的，微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、巨大芽孢杆菌、莫海威芽孢杆菌以及短小芽胞杆菌，其浓度配比依次为4-8:3-7:2-7:4-5:9-11:10-20。
进一步的，黏土类矿物包括黏土、蒙脱石、膨润土以及碳酸钙中的一种或多种。
进一步的，营养补充剂包括尿素、磷酸铵、碳酸氢铵、硫酸钾、氯化钾中的一种或多种。
进一步的，膨胀蛭石的粒径为3-6目。
进一步的，矿山尾矿的粒径为2-5目。
此外，本发明还提供了一种利用上述矿山修复基料修复矿山污染的方法，包括如下步骤：步骤1：按重量份数比例向底泥中加入膨胀蛭石、微生物菌剂、改性生物质炭、黏土类矿物、矿山尾矿、土壤以及营养补充剂，混合均匀，制备得到矿山修复基料；步骤2：将制备得到的矿山修复基料铺设在废弃的矿山表面，铺设厚度为20-32cm；步骤3：向步骤2中铺设有修复基料的矿山表面移栽或者种植植物，即可完成矿山污染的修复。
进一步的，步骤3中的植物包括夹竹桃、香根草以及白喜草。
本发明提供的一种矿山修复基料及其修复矿山污染的方法，具有以下有益效果：
1、本发明原料主要以河道、湖泊底泥为主，微生物菌剂和改性生物质炭是修复技术的主要材料，底泥的原料充足易得，不仅大大降低修复基料的生产成本，还成功解决的底泥治理的问题，一举两得，微生物菌剂通过各种生物质菌适配得到，改性生物质炭通过气化炉厌氧燃烧得到，制得的修复基料可大面积铺设于裸露的矿山土壤上，提高矿山的植被覆盖率，实现矿山治理的目的。
2、本发明提供的矿山修复基料中添加有改性生物质炭，改性生物炭的多孔性和表面特性可为土壤微生物生长与繁殖提供良好的栖息环境与养分，增加微生物丰富度。
3、本发明提供的矿山修复基料中还添加有黏土类矿物和营养补充剂，利用胶黏物质将其余成分进行粘附，提高修复基料的稳定性，避免修复基料流失；添加有营养补充剂，可为修复基料提供充足的营养，以满足植物生长所需，加速植物的生长效果。
4、本发明提供的修复基料中还添加有微生物菌剂、矿山尾矿和一般土壤，微生物菌剂为植物生长提供必要的微生物环境，矿山尾矿可以使修复基料更好的适应废弃矿山环境，更有利于调整各个成分配比，一般土壤可提供植物生长的部分必要要素，为植物生长提供更加良好的条件。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种矿山修复基料，由下列重量份数的原料制备而成，其中包括：底泥100份，膨胀蛭石5-10份，微生物菌剂15-20份，改性生物质炭8-10份，黏土类矿物20-25份，营养补充剂2-5份，矿山尾矿20-25份以及土壤20-25份。
具体的，本发明实施例中提供的矿山修复基料主要用于修复矿山污染，提高矿山植被的覆盖率，实现矿山治理的目的。其中，原料中的底泥为河道、湖泊中的底泥，底泥中的含水率为50-60％，底泥具有比表面积大以及活性官能团多的特点，底泥中含有大量的营养物质、氮磷及微量元素成分、丰富的微生物，当将底泥用作于修复基料时，底泥中的硝酸盐经微生物降解，会形成营养成分，为植物生长提供充足的养分，改善土壤的环境；原料中的改性生物质炭与常规的生物炭相比，表面官能团数量和比表面积有所增加，改性生物质炭一般为碱性，且具有多孔结构、比表面积大、表面活性位点多等特点，能够调节土壤pH值，有很强的重金属吸附亲和力，改性生物炭可通过表面丰富的羟基、羧基和酚基以及芳族结构上的π电子富集域等有机官能团来捕集可溶性重金属，从而降低其迁移率和生物利用度，改性生物炭的多孔性和表面特性可为土壤微生物生长与繁殖提供良好的栖息环境与养分，增加微生物丰度，因此，改性生物炭的加入可改变土壤性质、土壤酶活性和微生物群落结构。
进一步的，微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、巨大芽孢杆菌、莫海威芽孢杆菌以及短小芽胞杆菌，其浓度配比依次为4-8:3-7:2-7:4-5:9-11:10-20。微生物菌剂为多种菌群组合，主要包括好氧微生物、少量兼性厌氧微生物以及厌氧微生物，具有直接或间接改良土壤、恢复地力、预防土传病害、维持根际微生物区系平衡和降解有毒害物质等作用，微生物菌剂恰当的使用可以提高农产品产量、改善农产品品质、降低成本、改良土壤、保护生态环境。
进一步的，黏土类矿物包括黏土、蒙脱石、膨润土以及碳酸钙中的一种或多种。黏土类矿物具有一定的吸水性和胶黏性，用于吸附修复基质中游离的营养物质和底泥中的水分，避免营养物质和水分流失，达到营养缓释的作用，持续为植物生长提供养分和水分；而且，黏土类矿物吸水后具有一定的黏性，用于将底泥、改性生物质炭和膨胀蛭石等物质进行粘附，使得修复基料保持完整，减少修复基质的流失，黏土类矿物还可作为气味分散剂，吸收底泥中散发的气味。在本发明实施例中，黏土类矿物优选黏土、蒙脱石、膨润土以及碳酸钙的混合物，其中黏土、蒙脱石、膨润土和碳酸钙的重量比为1-4:1-3:1-4:1-3。
进一步的，营养补充剂包括尿素、磷酸铵、碳酸氢铵、硫酸钾、氯化钾中的一种或多种。营养补充剂可为修复基料中补充氮磷钾等营养元素，使得修复基质中的营养充分，便于植物生长发育。在本发明实施例中，营养补充剂优选为磷酸铵、尿素和硫酸钾的混合物，其中磷酸铵、尿素和硫酸钾的质量比为1-3:1-4:2-5。
进一步的，膨胀蛭石的粒径为3-6目。膨胀蛭石有独特的构造特性和表面性质，以及无毒、无菌，同时膨胀蛭石具有良好的阳离子交换性、吸附性和保温隔热性，将膨胀蛭石加入底泥中，可用于改善底泥的结构，提高形成的修复基质的储水保墒性能，提高修复基料的透气性和含水性，膨胀蛭石自身含有大量的钾、镁、钙以及锰、锌等微量元素，随着植物的生长，其中的微量元素缓慢释放，可为植物生长提供一定的养分，提高植物生长效果。但是，膨胀蛭石易碎，随着使用时间的延长，容易使介质致密而失去保水性和透气性，因此，采用较大粒度的膨胀蛭石，可以延长其保水透气时间。
进一步的，矿山尾矿的粒径为2-5目。加入矿山尾矿可以使修复基料更好的适应废弃矿山环境，更有利于调整各个成分配比。
此外，本发明实施例还提供了一种利用矿山修复基料修复矿山污染的方法，包括如下步骤：步骤1：按重量份数比例向底泥中加入膨胀蛭石、微生物菌剂、改性生物质炭、黏土类矿物、矿山尾矿、土壤以及营养补充剂，混合均匀，制备得到矿山修复基料；该矿山修复基料的制备方法简单，便于操作，混合后的矿山修复基料具有很好的完整性、保水性、透气性，适合于植物的生长发育。步骤2：将制备得到的矿山修复基料铺设在废弃的矿山表面，铺设厚度为20-32cm；步骤3：向步骤2中铺设有修复基料的矿山表面移栽或者种植植物，即可完成矿山污染的修复。
进一步的，步骤3中的植物包括夹竹桃、香根草以及白喜草。采用上述修复矿山污染的方法，便于操作，将矿山修复基料铺设于矿山表面即可，在修复基料上移栽或者种植夹竹桃、香根草、百喜草等快速生长的植物，植物可充分在其表面生长定植并成活，大大提高了矿山表面的覆盖率。
下面结合具体的实施例，对本发明提供的矿山修复基料及其修复矿山污染的方法进行具体的说明：
实施例1
在本发明提供的一个实施例中，矿山修复基料包括以下重量份数的组份：底泥100份、膨胀蛭石10份、微生物菌剂15份、改性生物质炭8份、黏土类矿物20份、营养补充剂3份、矿山尾矿20份、土壤20份，其中，底泥的含水率为50％，黏土类矿物为黏土、蒙脱石、膨润土和碳酸钙的混合物，黏土、蒙脱石、膨润土和碳酸钙的质量比为1:2:3:1；营养补充剂为磷酸铵、尿素和硫酸钾的混合物，磷酸铵、尿素和硫酸钾的质量比为2:1:4；膨胀蛭石的粒径为3目，改性生物质炭的粒径为20目、矿山尾矿的粒径为3目。
实施例2
在本发明提供的另一个实施例中，矿山修复基料包括以下重量份数的组份：底泥100份、膨胀蛭石8份、微生物菌剂18份、改性生物质炭10份、黏土类矿物20份、营养补充剂3份、矿山尾矿22份和土壤22份，其中，底泥的含水率为60％，黏土类矿物为黏土、蒙脱石、膨润土和碳酸钙的混合物，黏土、蒙脱石、膨润土和碳酸钙的质量比为1:3:4:2；营养补充剂为磷酸铵、尿素和硫酸钾的混合物，磷酸铵、尿素和硫酸钾的质量比为2:2:3；膨胀蛭石的粒径为6目，改性生物质炭的粒径为40目，矿山尾矿的粒径为3目。
对比例
在废弃矿山上划分一块区域，将该区域平均划分成3小块，三号区保持现状，将实施例1和实施例2中制得的矿山修复基料分别铺设于一号区和二号区土地上，铺设厚度为20厘米，按照相同的方式向铺设好的修复基料上种植香根草，每隔7天向每块土地上浇等量的水，一个月后，观察修复基料的保水情况、流失情况以及香根草生长状况，具体结果见下表。
| 土地区域 | 香根草生长情况 |
| 一号区 | 香根草生长旺盛，未出现叶片干枯、发黄现象，根系发达 |
| 二号区 | 香根草生长旺盛，未出现叶片干枯、发黄现象，根系发达 |
| 三号区 | 香根草生长稀疏，出现叶片干枯、发黄现象，根系稀疏 |
通过对比，可以明显看出使用本发明实施例提供的矿山修复基料的矿山区域更加适合植物生长，矿山污染修复的效果更好。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。
Claims (8)
1.一种矿山修复基料，其特征在于，由下列重量份数的原料制备而成，其中包括：底泥100份，膨胀蛭石5-10份，微生物菌剂15-20份，改性生物质炭8-10份，黏土类矿物20-25份，营养补充剂2-5份，矿山尾矿20-25份以及土壤20-25份。
2.根据权利要求1所述的矿山修复基料，其特征在于，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、巨大芽孢杆菌、莫海威芽孢杆菌以及短小芽胞杆菌，其浓度配比依次为4-8:3-7:2-7:4-5:9-11:10-20。
3.根据权利要求1所述的矿山修复基料，其特征在于，所述黏土类矿物包括黏土、蒙脱石、膨润土以及碳酸钙中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的矿山修复基料，其特征在于，所述营养补充剂包括尿素、磷酸铵、碳酸氢铵、硫酸钾、氯化钾中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的矿山修复基料，其特征在于，所述膨胀蛭石的粒径为3-6目。
6.根据权利要求1所述的矿山修复基料，其特征在于，所述矿山尾矿的粒径为2-5目。
7.一种应用权利要求1-6任一项所述的矿山修复基料修复矿山污染的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：按重量份数比例向底泥中加入膨胀蛭石、微生物菌剂、改性生物质炭、黏土类矿物、矿山尾矿、土壤以及营养补充剂，混合均匀，制备得到矿山修复基料；
步骤2：将制备得到的矿山修复基料铺设在废弃的矿山表面，铺设厚度为20-32cm；
步骤3：向步骤2中铺设有修复基料的矿山表面移栽或者种植植物，即可完成矿山污染的修复。
8.根据权利要求7所述的修复矿山污染的方法，其特征在于，所述步骤3中的植物包括夹竹桃、香根草以及白喜草。
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