一种金属矿山土壤改良剂及利用改良剂的矿山生态修复方法技术

本发明专利技术属于生物领域，涉及一种土壤改良剂，尤其是一种金属矿山尾矿改良剂，同时涉及一种矿山生态修复方法。本发明专利技术的土壤改良剂包括以下成分：禽畜类粪便、蘑菇渣、作物秸秆、酒糟、中药渣。将改良剂与表层土壤混合均匀，平衡1～3个月可用以改良矿山土壤，进一步种植植被，可恢复生态。

【技术实现步骤摘要】
一种金属矿山土壤改良剂及利用改良剂的矿山生态修复方法
本专利技术属于生物领域，涉及一种土壤改良剂，尤其是一种金属矿山尾矿改良剂，同时涉及一种矿山生态修复方法。
技术介绍
矿山开采和金属冶炼活动在给人类带来巨大经济利益的同时，也带来了严重的土壤重金属污染问题。重金属污染具有污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、无法被生物降解等特点。进入土壤中的重金属不仅能抑制植物生长发育，并能通过食物链传递与富集，最终危害人体健康。矿山开采导致重金属污染的土地主要包括露天采矿场、排土场、尾矿场、塌陷区以及周边受重金属污染而失去经济利用价值的土地。这类被重金属污染的土地一般具有如下特征：物理结构不良，持水保肥能力差；极端贫瘠，有机质及N、P、K营养元素缺乏；高浓度的残留重金属；极端pH值(强酸或强碱性)；表层不稳定和表层温差变化大。重金属污染矿山土地因重金属浓度(如Pb、Zn、Cu、Cd、As、Ni等)极高，易通过水土流失和风播等途径给周边土地和农田带来严重的重金属污染，且其环境影响具有普遍性、严重性、持久性和区域性等特点。如何有效地治理矿区土壤重金属污染，恢复其正常的生态学功能是当前矿山生态环境保护尤其是土壤污染防治所面临的紧迫任务。目前，国内外对重金属污染土壤的修复方法主要有原位修复和异位修复。异位修复是将受污染的土壤从受污染区域转移到邻近地点或反应器内，采用电化学法，淋洗法，化学氧化法等将受污染的土壤进行治理。这种修复技术涉及大规模挖土和运土、处理成本高、破坏土壤结构，不适合大面积污染土壤的治理。原位修复是在污染现场就地处理污染物。原位修复方法一般包括客土法、沉淀法、淋洗法、电化法、磁化法等。这些方法各有其优点，但也存在费用昂贵、工程庞大、易造成二次污染等问题。原位基质改良技术是向污染土壤添加一种或多种活性物质，通过改变土壤理化性质提高重金属在土壤中吸附容量，或者直接与重金属作用形成溶解度小的络合物或沉淀，从而降低重金属元素在土壤中移动性和生物有效性，以利于植物生长和定居，达到生态修复污染土壤的目的。该技术成本低、见效快、不破坏土壤结构、易于实施、适合大面积推广，尤其适合用于矿山重金属污染土壤的治理。各种各样的无机或有机材料如石灰石、磷矿石、铁锰氧化物、红泥、污泥、动物粪便、堆肥等被用于改良修复重金属污染的土壤。金属矿山尾矿具有重金属浓度高，营养成分严重不足、微生物群落结构简单、土壤团聚体尚未形成等特点，尤其需要改良剂具备持续改良土壤的能力。最近许多研究表明，尾矿中添加一些工农业有机废弃物或副产品是修复尾矿基质有效且可行的方法。有机质富含多种有机官能团，能够与重金属形成具有一定稳定程度的金属有机络合物，从而降低重金属污染物的生物可利用性，减少植物对重金属的吸收。特别是腐熟度较高的有机质可以通过形成粘土-金属-有机质三元复合物增加重金属在土壤中的吸附量。我们的前期研究也表明，以蘑菇渣作为铅锌尾矿的土壤改良剂(张晓君,等.蘑菇渣作为改良剂对铅锌尾矿改良效果研究,农业环境科学学报2014,33(3):526-531)，在铅锌尾矿中分别加入0.1％、5％、10％和20％的蘑菇渣，可以使尾矿重金属DTPA-Cd、DTPA-Pb、DTPA-Zn分别下降52.6％～81.6％、25.5％～35.4％、25.4％～60.2％，并且能促进植物的生长。尽管蘑菇渣作为金属尾矿土壤改良剂的作用是值得肯定的。在实际应用中，不同改良剂对于不同种类和性质的重金属其钝化效果存在一定差异，对于复合污染土壤来说，单一的改良剂很难达到修复的标准。同时大量施用同一种改良剂，也可能会带入其他有害元素，土壤物理性质不能得以协调改良，某些常量营养元素短缺或供应比例失调等。再者，作为单一来源的土壤改良剂，在量的供应上也受到一定的限制。除了蘑菇渣之外，中药渣、酒糟、甘蔗渣、甜菜渣、锯木屑、果蔬加工废料、作物秸秆、树木剪枝、禽畜类粪便、餐厨垃圾等都是工农业生产衍生的大量固体废弃物。这类废弃物均富含有机质，氮、磷、钾等营养元素，是多用途、可再生的生物资源。鉴于土壤面临的重金属复合污染风险大，联合使用多种改良材料、找出一个合适的比例复合使用这些改良材料以提高改良修复效果，并互相取长补短发挥复合改良剂的最佳效益，是未来土壤重金属污染修复研究的方向和必然的选择。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能有效改良土壤重金属的改良剂。本专利技术的目的尤其在于提供一种金属矿山土壤改良剂。本专利技术的另一目的在于提供一种金属矿山土壤的修复方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：专利技术提供了一种土壤改良剂，该改良剂含有以下成分：禽畜类粪便、蘑菇渣、作物秸秆、酒糟、中药渣。改良剂中禽畜类粪便、蘑菇渣、作物秸秆、酒糟、中药渣的重量比为20～50:20～50:10～30:10～30:10～30。上述的改良剂尤其适用于金属矿山尾矿库的土壤修复。金属矿山尾矿库指铅、锌、铜、铬、锰矿尾矿库。金属矿山尾矿土壤重金属含量高、极端贫瘠、物理结构不良，需要改良剂具备持续螯合重金属、缓慢释放营养元素，长期改良协调理化性质的能力。本专利技术选用的是多种有机固体废弃物的联合，在恢复尾矿植被时表现出加和作用，超过每种废弃物的单独作用，达到协同和互补的效果。这些有机固体废弃物在改良修复重金属污染土壤时主要发挥以下几方面的作用：一是改善污染土壤的理化性质，提高其持水保肥的能力，促进土壤团粒的形成；二是缓慢提供营养物质，有利于植被定居和生长；三是表面含量大量的羧基、磷酰基、酚基等官能团，对重金属离子有很好的吸附作用，降低其移动性和生物有效性，减少重金属离子向地下渗透性和植物学毒性，恢复污染土壤的生态学功能。此外，禽畜类粪便腐败速度快，可加快植物种子萌发和定居；蘑菇渣含有大量菌丝体、多种酶和生物活性物质，有效促进土壤微生物的活动；酒糟肥力释放慢，可持久、均衡地向污染土壤提供营养成分；作物秸秆可有效增加尾矿基质的孔隙度，降低尾矿容重，防止尾矿板结；中药渣含有大量的抗菌素，能有效抑制植物病虫害及尾矿病原菌和致病菌，保障植物健康生长。专利技术人在摸索出上述最优的复合改良剂的过程中，尝试了多种改良剂组合方式，例如：锯木屑+作物秸秆，锯木屑+树木剪枝+秸秆，中药渣+甘蔗渣+作物秸秆，蘑菇渣+中药渣，蘑菇渣+酒糟+中药渣，中药渣+蘑菇渣+锯木屑+作物秸秆等组合，但这些组合植物种子萌发、生长状况均较差，其原因可能是因为这些组合C/N较高，土壤微生物活性受到抑制，进而影响到有机物质分解、矿化，重金属离子不能被有效钝化，营养元素比例失调，植物不能正常生长。最终这些组合因改良效果较差而被淘汰(具体效果图见对比例1)。在中药渣的选择方面，专利技术人尝试过多种来源的中药渣，比如，妇炎康片、肠康片、玉清抗宫炎片、金刚藤糖浆、脑得生片等。这些中药渣与上述其他组分复配均能具有较好的改良效果。在本专利技术的一个优选的实施例中，所采用的中药渣为妇炎康和肠康片的中药渣。两者的比例可以在5:1～1:5范围内调节。作为示例性的实施例，本专利技术采用1:1(w/w)的妇炎康和肠康片中药渣。本专利技术同时提供了一种改良金属矿山土壤的方法，将土壤改良剂与表层土壤混合均匀，平衡1～3个月。平衡后即可开始种植植物。参与混合的表层土壤的深度优选25～35cm，即，可以将土壤改良剂与0～25cm、或0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土壤改良剂，其特征在于，含有以下成分：禽畜类粪便、蘑菇渣、作物秸秆、酒糟、中药渣。

【技术特征摘要】
1.一种土壤改良剂，其特征在于，含有以下成分：禽畜类粪便、蘑菇渣、作物秸秆、酒糟、中药渣；所述改良剂中禽畜类粪便、蘑菇渣、作物秸秆、酒糟、中药渣的重量比为20～50:20～50:10～30:10～30:10～30。2.如权利要求1所述的改良剂在改良金属矿山尾矿方面的应用。3.如权利要求2所述的应用，其特征在于所述的金属矿山为铅、锌、铜、铬、锰矿中的一种或多种。4.一种改良金...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨胜香，曹建兵，
申请(专利权)人：吉首大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43