本發(fā)明涉及生態(tài)修復(fù)技術(shù)，特別是涉及一種強(qiáng)酸性尾礦廢棄地的生態(tài)修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
采礦活動造成大量廢石堆的排放和堆存，不僅破壞和占用了大量的土地資源，而且由于大部分有色金屬礦的地層都含有各種類型的金屬硫化物，這些金屬硫化物在采礦活動中與空氣接觸氧化產(chǎn)生硫酸，而極端酸性環(huán)境又會加劇重金屬離子的溶出和毒害。因此，尾礦廢棄地土壤具有一定的特殊性，其理化性質(zhì)與正常土壤有較大差別，一般表現(xiàn)出極端的酸性條件(ph＜3.0)、重金屬污染嚴(yán)重(cu、pb、as、cd等超標(biāo)嚴(yán)重)、營養(yǎng)元素匱乏、土壤保水保肥能力差、水土流失嚴(yán)重，不利于植物的生長。同時(shí)，尾礦廢棄地也是一個潛在的威脅，對周邊環(huán)境造成威脅，危害人類健康，阻礙礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
目前，強(qiáng)酸性尾礦廢棄地的治理方法主要有：理化修復(fù)法和生物修復(fù)法。理化修復(fù)法包括：客土法、淋洗沉淀法、電動化學(xué)法、磁化法與農(nóng)業(yè)化學(xué)調(diào)控法，上述方法都存在各自的優(yōu)點(diǎn)，但均存在工程量大、成本高、二次污染等問題，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。生物修復(fù)有：植物修復(fù)與微生物修復(fù)。微生物修復(fù)具有一定的局限性，對一些有機(jī)污染土壤修復(fù)有效，不適用于強(qiáng)酸性尾礦廢棄地。植物修復(fù)就是利用植物能耐受重金屬毒害、能超富集某種或某些重金屬的特點(diǎn)來修復(fù)土壤中污染物，包括植物提取與植物穩(wěn)定兩個方面。但是，尾礦廢棄地的強(qiáng)酸性、重金屬含量高、營養(yǎng)元素匱乏等常常阻礙植物生長，致使其難以存活、生物量低、植株矮小、生長緩慢。
因此，針對強(qiáng)酸性尾礦廢棄地，尋求一種易于實(shí)現(xiàn)、見效快、效果好、成本低的修復(fù)方法，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與礦業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，意義重大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)酸性尾礦廢棄地的生態(tài)修復(fù)方法，即“中和渣覆蓋+種植耐性植物”，創(chuàng)造性地將中和渣作為“客土”覆蓋于尾礦廢棄地上，以廢治廢，起到穩(wěn)定重金屬離子、減少酸性礦山廢水產(chǎn)生的作用。通過逐步建立人工植被群落，實(shí)現(xiàn)自然生態(tài)演替，從源頭上減少甚至隔絕酸性礦山廢水的產(chǎn)生，節(jié)約中和費(fèi)用，在強(qiáng)酸性尾礦廢棄地上建立一套穩(wěn)定、安全、自維持的植被生態(tài)系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
一種強(qiáng)酸性尾礦廢棄地邊坡的生態(tài)修復(fù)方法包括以下步驟：
第一步：平整強(qiáng)酸性尾礦廢棄地場地，清理浮石；所述強(qiáng)酸性尾礦廢棄地是含硫金屬礦山的尾礦廢棄地，其土壤ph＜3.5，凈產(chǎn)酸量20～75kg/t，電導(dǎo)率500～2000μs/cm，，營養(yǎng)元素匱乏，屬于五類或六類土；
第二步：往場地上覆蓋10～50cm厚度的中和渣，并稍微壓實(shí)形成覆蓋層；所述中和渣取自該金屬礦環(huán)保處理系統(tǒng)的中和渣，其ph值為8.0～10.0，含水率為50％～60％，石膏含量為20％～30％，有效氧化鈣含量為1％～5％；
第三步：往覆蓋層上添加一定量的復(fù)合肥、有機(jī)肥及人造土，并混合均勻；復(fù)合肥用量為0.3～0.5kg/m2，有機(jī)肥用量為5～10kg/m2，人造土添加量為15～20kg/m2；
第四步：篩選耐適喬木、灌木和草本植物，對篩選出的喬木、灌木耐適植物進(jìn)行營養(yǎng)袋育苗，所述草本耐適植物包括狗牙根、寬葉雀稗、黑麥草和五節(jié)芒中的至少一種，所述喬木、灌木耐適植物包括刺槐、雙莢槐、木豆、山杜英和馬尾松中的至少一種；
第五步：播種篩選出的草本耐適植物的草籽，草籽的播種量為0.02～0.06kg/m2，并覆上保溫保濕材料，15～30天后待草種生長旺盛，場地穩(wěn)固后種植喬木、灌木耐適植物的營養(yǎng)袋苗；
第六步：喬灌種植后進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐菜?、追肥、殺蟲、補(bǔ)苗的撫育管理。
優(yōu)選的，所述中和渣覆蓋厚度為10～20cm。
優(yōu)選的，所述人造土的組成為有機(jī)污泥20～40％、植物殘軀20～40％、堆肥10～30％、建筑垃圾10～30％，氮碳比為1:2，經(jīng)過好氧微生物作用40～60天而成。
優(yōu)選的，所述保溫保濕材料為無紡布、稻桿、雜草、木屑中的至少一種。
優(yōu)選的，所述草籽的播種方式為點(diǎn)播與撒播。
優(yōu)選的，所述含硫金屬礦山包括金礦、銅礦、鐵礦和鉛鋅礦。
優(yōu)選的，第二步中，還包括將場地劃分為不同區(qū)塊，區(qū)塊間人工挖溝分隔以進(jìn)行覆蓋層排水的步驟。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
1.中和渣的覆蓋起到抑制排土場酸化、固定重金屬的作用，植物可以較好地在中和渣上定居。
2.由于廢石堆中的金屬硫化物被氧化而產(chǎn)生礦山酸性廢水，常規(guī)方法使用堿性物質(zhì)比如石灰等進(jìn)行中和，提高ph值，同時(shí)將廢水中的鐵等金屬離子沉淀固定在固相中，即中和渣中。中和渣必須進(jìn)行堆存，需要占用大量的土地資源。中和渣中主要成分為石膏、氫氧化鐵以及部分未反應(yīng)完全的石灰，可作為人工土壤基質(zhì)。本發(fā)明以中和渣為覆蓋材料，可實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的綜合化利用，減輕中和渣尾礦庫的庫存壓力，達(dá)到了“以廢治廢”的目的，環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益顯著。
3.本發(fā)明所添加的復(fù)合肥、人造土可以有效地降低排土場土壤鹽度，提高其緩沖能力；同時(shí)可以通過吸附、螯合、共沉淀作用固定重金屬，降低土壤毒性；改善排土場物理結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其保水保肥能力，為植物的生長提高必要的營養(yǎng)元素。
4.本發(fā)明操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)、生態(tài)修復(fù)效果好、成本低。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明之工藝效果作進(jìn)一步驗(yàn)證闡述，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，實(shí)例采用的生態(tài)修復(fù)步驟如圖1所示。
為了驗(yàn)證本專利方法修復(fù)強(qiáng)酸性尾礦廢棄地的可行性，我們針對某銅礦排土場開展生態(tài)修復(fù)研究，探索適合南方強(qiáng)酸性尾礦廢棄地的生態(tài)修復(fù)方法。
該銅礦排土場由剝離的表土、開采的廢石、低品位礦石堆積而成，表面幾乎未覆蓋任何植被，重金屬含量高，毒性強(qiáng)；結(jié)構(gòu)不良，營養(yǎng)元素匱乏；表面溫度高，土壤保水能力差，水土流失嚴(yán)重，具體的土質(zhì)參數(shù)見表1。
表1某銅礦排土場土質(zhì)參數(shù)(10～15cm深土樣)
針對該銅礦排土場的現(xiàn)場情況及土質(zhì)參數(shù)，開展了溫室盆栽試驗(yàn)，優(yōu)化中和渣的覆蓋厚度，篩選出耐性植物品種。通過近兩年的實(shí)地生態(tài)修復(fù)實(shí)驗(yàn)，較好地控制了該排土場的酸化，并提高土壤肥力；植物成活率高、生長良好，生態(tài)修復(fù)效果較好。
具體的實(shí)施過程與步驟包括：
第一步：平整排土場，清理浮石，確保中和渣與底面緊密結(jié)合。
第二步：中和渣覆蓋。往試驗(yàn)場地上覆蓋15cm的中和渣，并稍微壓實(shí)。中和渣取自該銅礦環(huán)保處理系統(tǒng)板框壓濾機(jī)。覆蓋的中和渣為環(huán)保處理系統(tǒng)中和渣，其ph值為8.0～10.0，其含水率為50％～60％、石膏含量為20％～30％，有效氧化鈣含量為1％～5％。
第三步：覆蓋層排水。對覆蓋層進(jìn)行排水，讓雨水有序排放；將試驗(yàn)場地劃分為不同區(qū)塊，區(qū)塊間人工挖溝分隔。
第四步：增加覆蓋層肥力。往覆蓋層上添加一定量的復(fù)合肥、有機(jī)肥及人造土，并混合均勻。復(fù)合肥用量為0.3～0.5kg/m2，有機(jī)肥用量為5～10kg/m2，人造土添加量為15～20kg/m2。人造土的組成為有機(jī)污泥30％、植物殘軀30％、堆肥20％、建筑垃圾20％，盡量保證氮碳比為1:2，經(jīng)過好氧微生物作用40～60天而成。
第五步：篩選耐適植物、育苗。實(shí)驗(yàn)室篩選出適合南方氣候、抗逆性強(qiáng)的植物品種，主要有：狗牙根(禾本科多年生草本植物)、寬葉雀稗(禾本科多年生草本植物)、黑麥草(禾本科多年生草本植物)、五節(jié)芒(禾本科多年生草本植物)、刺槐(豆科落葉喬木)、雙莢槐(豆科常綠灌木)、木豆(豆科多年生灌木)、山杜英(杜英科常綠喬木)、馬尾松(松科常綠喬木)。對篩選出的耐適植物進(jìn)行營養(yǎng)袋育苗。
第六步：草灌喬聯(lián)合修復(fù)，分期種植。按照點(diǎn)播與撒播的方式播種草籽，草籽的播種量為0.04kg/m2，并覆上稻草保溫保濕，20天后待草種生長旺盛，邊坡穩(wěn)固后在魚鱗坑內(nèi)種植喬、灌的營養(yǎng)袋苗。
第七步：撫育管理。喬灌種植后進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐菜?、追肥、殺蟲、補(bǔ)苗。
通過實(shí)地試驗(yàn)，采用本發(fā)明的方法修復(fù)銅礦排土場，植物種植后12個月，土壤環(huán)境得到改善，植物生長良好，并成功實(shí)現(xiàn)了人工養(yǎng)護(hù)向自然演替的轉(zhuǎn)換。
植物種植后12個月，取覆蓋層下方10cm～15cm土壤(生態(tài)修復(fù)后試驗(yàn)場地土壤)，其土質(zhì)參數(shù)見表2。
表2生態(tài)修復(fù)后試驗(yàn)場地土質(zhì)參數(shù)
對比表1、表2結(jié)果可知，本發(fā)明實(shí)施后，排土場表層(10～15cm深)土壤ph值由3.0以下上升至6.68；凈產(chǎn)酸量nag由20～70kg/t下降至6.2～12.3kg/t，產(chǎn)酸能力下降明顯；電導(dǎo)率ec由1500μs/cm下降至720μs/cm，表明土壤可溶性鹽濃度下降，板結(jié)情況得到改善；重金屬cu、pb、as、cd與生態(tài)修復(fù)前差異不大，表明本方法可以降低重金屬的遷移性，重金屬被很好地固定在土壤中，有效態(tài)cu、pb、as均低于修復(fù)前；土壤營養(yǎng)元素指標(biāo)得到改善，其n、p、k、有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到二類土標(biāo)準(zhǔn)。
試驗(yàn)場地樹種成活率達(dá)85％，植被覆蓋面積為生態(tài)修復(fù)面積的95％以上。收獲優(yōu)勢草種狗牙根與寬葉雀稗，并檢測其根部及地上部分重金屬含量，結(jié)果見表3。
表3優(yōu)勢植物重金屬含量(mg/kg)
由表3結(jié)果可知，狗牙根與寬葉雀稗中重金屬大部分被富集在根部，而轉(zhuǎn)移至地上部分的較少，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較小。本發(fā)明實(shí)施后，在強(qiáng)酸性排土場上建立了一個安全、穩(wěn)定、自維持的生態(tài)修復(fù)小區(qū)，土質(zhì)得到較好的改善，且植物富集重金屬的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較小。
上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的一種強(qiáng)酸性尾礦廢棄地的生態(tài)修復(fù)方法，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。