本發(fā)明屬于金屬礦區(qū)污染土壤的修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及重金屬污染土壤修復(fù)劑配方。

背景技術(shù)：

礦產(chǎn)資源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，礦產(chǎn)資源的開采被認(rèn)為是迄今人類最大規(guī)模改變地球表面景觀、破壞地表生態(tài)植被系統(tǒng)的有組織之人類生產(chǎn)活動。在開采中，礦區(qū)的表土和植被往往被破壞得面目全非，整體的生態(tài)系統(tǒng)受到損害，平均每年因洪水、滑坡、泥石流等災(zāi)害而造成的土地毀壞常需花費(fèi)大量人力、財(cái)力進(jìn)行治理。除了表土和植被破壞問題外，還有諸如礦區(qū)土地和水體重金屬污染惡化、生態(tài)環(huán)境多樣性喪失、礦區(qū)居民患病率顯著增加等一系列復(fù)雜多樣的環(huán)境安全問題。這使得礦山地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的前進(jìn)動力受到阻礙。因此大力推動礦山土地污染的修復(fù)治理和生態(tài)植被的快速恢復(fù)工作，越來越被認(rèn)為是解決西部地區(qū)環(huán)境保護(hù)問題的一個非常有效的途徑。

金屬礦區(qū)土壤是一類特殊的土壤，金屬礦山開發(fā)的采、選、冶都會向環(huán)境中排放重金屬元素，礦區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境特別是土壤中重金屬的污染已成為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。礦區(qū)土壤一般不利于植物的生長定居。主要原因表現(xiàn)為土壤結(jié)構(gòu)差，有機(jī)質(zhì)含量低，缺水缺肥，營養(yǎng)成分低極端貧瘠，尤其缺氮；重金屬含量高且含有多種有毒有害元素形成復(fù)合污染；極端的pH；鹽分含量高等。土壤結(jié)構(gòu)差，持水保肥能力低；鹽分含量高，影響植物新陳代謝，導(dǎo)致進(jìn)一步的生理干旱。pH過高會導(dǎo)致土壤中營養(yǎng)成分的有效性降低且高pH會直接抑制植物的生長發(fā)育。pH過低會導(dǎo)致土壤中重金屬的活性增強(qiáng)，加劇其對植物的毒害。目前重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)主要有物理修復(fù)法、生物修復(fù)法、電動力學(xué)修復(fù)法、淋濾法、熱解吸法、玻璃化法和固化穩(wěn)定化法等，在以上重金屬污染土壤治理方法中，物理修復(fù)法成本高、效率低；電動力學(xué)修復(fù)只適用小面積污染，而且現(xiàn)場不宜操作；淋濾法需要添加表面活性劑，存在污染地下水的危險(xiǎn)；熱解吸法是利用加熱回收氣體的方法，該方法不適合現(xiàn)場操作且費(fèi)用高，只用范圍窄等問題，玻璃化法改變了土壤的性質(zhì)，只適用于污染嚴(yán)重而且面積較小的情況；添加石灰的穩(wěn)定化方法提高了土壤的pH值，對堿性土壤效果不好；而生物修復(fù)法是指利用生物尤其是植物和微生物，誘導(dǎo)或加快環(huán)境中有害污染物的降解過程，最終轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的生 物工程技術(shù)。與傳統(tǒng)的化學(xué)、物理處理方法相比，生物修復(fù)技術(shù)具有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)污染物在原地被降解、清除；(2)修復(fù)效果徹底；(3)就地處理，操作簡便，對周圍環(huán)境干擾少；(4)成本低；(5)不產(chǎn)生二次污染，遺留問題少。但因?yàn)橥寥乐兄亟饘賹υS多植物有毒害作用，常常影響了植物的存活和生長，從而阻礙了植物對高濃度重金屬污染土壤的修復(fù)進(jìn)程。而土壤微生物是土壤中的活性膠體，它們比表面大，帶電荷，代謝活動旺盛。研究表明，受到重金屬污染的土壤和植物根際，往往也富集多種耐重金屬的微生物，它們常?？梢酝ㄟ^多種方式影響土壤重金屬的活性。在土壤-植物根際-微生物體系中，一些微生物和植物根系分泌到土壤中的有機(jī)酸，可通過絡(luò)合作用影響土壤中金屬的形態(tài)，改變土壤中重金屬的平衡狀態(tài)；而某些微生物的催化富集作用，又會對土壤中重金屬有著明顯的固定效果，可以將土壤中生物可利用性的重金屬離子進(jìn)行固定，從而減少對植物的毒害，促進(jìn)植物的生長。

總之，礦山土壤基質(zhì)改良，應(yīng)根據(jù)其基本理化性狀，添加適宜的改良劑，改善不利于植物生長的土壤因子，使植物能順利定植。一般選用的改良基質(zhì)應(yīng)具有能快速降低重金屬活性、阻止?jié)B透、抑制植物吸收和持續(xù)時間長等特性，同時還應(yīng)該價格低廉、方便使用、環(huán)境二次污染風(fēng)險(xiǎn)小、無毒害等特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為解決已有技術(shù)的不足之處，提出一種促植物生長的金屬礦區(qū)污染土壤修復(fù)劑，具有原料成本低廉、生產(chǎn)設(shè)備簡單、方便使用、效果好且不出現(xiàn)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提出的促植物生長的金屬礦區(qū)污染土壤修復(fù)劑，其特征在于，主要由礦質(zhì)腐植酸、聚谷氨酸、凹凸棒土、粉煤灰、磷礦粉及微生物有機(jī)肥混合而成，各成分的重量百分比為：礦質(zhì)腐植酸10-40％、凹凸棒土10-30％、粉煤灰5-10％、聚谷氨酸1-10％、磷礦粉1-5％、微生物有機(jī)肥10-40％。其中礦質(zhì)腐植酸、凹凸棒土、粉煤灰、磷礦粉等原料經(jīng)過初步烘干、粉碎后，粒度均能過100目篩。微生物有機(jī)肥中含有枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠胨樣芽孢桿菌、硅酸鹽細(xì)菌和叢枝菌根孢子及菌絲的土壤發(fā)酵混合物。

本發(fā)明的特點(diǎn)及技術(shù)效果：

利用天然礦料治理污染物的方法是建立在充分利用自然規(guī)律的基礎(chǔ)之上的，體現(xiàn)了天然自凈化作用的特色。更為有利的是，要采用的部分天然礦料來源于礦山及其使用后廢棄物，能方便生產(chǎn)使用，具有降低生產(chǎn)成本、以廢治廢、污染控制與廢棄物資源化并行，具有“零排放”兼有“零廢料”的環(huán)保意義。礦物處理方法還具有處理設(shè)備簡單、降低運(yùn)輸費(fèi)且不出現(xiàn)二次污染等優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)保與生產(chǎn)的協(xié)調(diào)發(fā)展以及確保社會與經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。

本發(fā)明的金屬礦區(qū)污染土壤修復(fù)劑，主要成分含天然礦物如礦質(zhì)腐植酸、凹凸棒土、粉煤灰和磷礦粉，生物發(fā)酵產(chǎn)品聚谷氨酸和微生物有機(jī)肥，它可以有效穩(wěn)定土壤中的重金屬，防止重金屬在土壤中遷移進(jìn)入植物體內(nèi)，從而降低植株對重金屬的生物有效性，從根本上防止重金屬進(jìn)入食物鏈。

該修復(fù)劑適用于現(xiàn)場操作，并且治理費(fèi)用低，不會產(chǎn)生二次污染，且在短時間內(nèi)可以降低污染程度，治理時間短，而且更為有利的是有益于植株對養(yǎng)分的吸收，是一種安全、有效的重金屬污染修復(fù)材料。

本發(fā)明的金屬礦區(qū)污染土壤修復(fù)劑不僅可以使污染土地得到有效治理，從而為西部干旱地區(qū)礦山復(fù)綠的治理工作提供理論依據(jù)，為西部干旱地區(qū)礦山復(fù)綠技術(shù)的推廣奠定基礎(chǔ)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價值。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出的重金屬污染土壤原位修復(fù)劑，結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明如下：

本發(fā)明的修復(fù)劑主要包括：礦質(zhì)腐植酸、凹凸棒土、磷礦粉、粉煤灰、聚谷氨酸及微生物有機(jī)肥。其中礦質(zhì)腐植酸產(chǎn)自山西呂梁，凹凸棒土產(chǎn)自江蘇省盱眙，磷礦粉產(chǎn)自云南，粉煤灰采用北京熱電二廠燃燒完的粉煤灰料。各礦物經(jīng)過粉碎后，粒度均過100目篩。微生物有機(jī)肥為含有枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠胨樣芽孢桿菌、硅酸鹽細(xì)菌和叢枝菌根孢子及菌絲的土壤發(fā)酵混合物，由北京威業(yè)源生物科技公司自行發(fā)酵制備。聚谷氨酸是解淀粉芽孢桿菌生物發(fā)酵提取獲得，產(chǎn)自江蘇南京。

本發(fā)明配比時可分為兩步，其中先將粉碎過篩后的固體材料(含礦質(zhì)腐植酸、凹凸棒土、粉煤灰、磷礦粉)混合均勻后，再分別加入聚谷氨酸、微生物有機(jī)肥 充分混勻后使用。

本發(fā)明的修復(fù)劑實(shí)際使用方法是在植株播種或移栽前，將污染土壤進(jìn)行翻動，根據(jù)土壤污染等情況，將修復(fù)劑按1-5∶1000(干重量比)加入到土壤中，進(jìn)行充分混合后，再加入適當(dāng)?shù)乃疂櫇裉幚砗?，放置一天后開始植物的播種或移栽，并根據(jù)植物后期的生長情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)加和日常的維護(hù)管理。

實(shí)施例1：在鎘污染礦區(qū)土壤治理中，每10公斤污染土樣添加了10g修復(fù)劑(即0.1％的添加量)，各成分的含量為：礦質(zhì)腐植酸35％、凹凸棒土10％、粉煤灰5％、聚谷氨酸5％、磷礦粉5％、微生物有機(jī)肥40％，栽種了多年生黑麥草，生長三個月后。經(jīng)測定分析，可使植株生物量較空白對照增加135％，植株葉和莖中鎘含量可降低35％，修復(fù)劑有效抑制了土壤中的重金屬鎘向植株體內(nèi)的遷移。

實(shí)施例2：在鎘污染礦區(qū)土壤治理中，每10公斤土添加20g修復(fù)劑(即0.2％的添加量)，各成分的含量為：礦質(zhì)腐植酸25％、凹凸棒土20％、粉煤灰10％、聚谷氨酸5％、磷礦粉5％、微生物有機(jī)肥35％，栽種了多年生黑麥草，生長三個月后。經(jīng)測定分析，可使植株生物量較空白對照增加150％，植株葉和莖中鎘含量可降低55％，修復(fù)劑有效抑制了土壤中的重金屬鎘向植株體內(nèi)的遷移。

實(shí)施例3：在銅鎘污染礦區(qū)土壤治理中，每10公斤土添加40g修復(fù)劑(即0.4％的添加量)，各成分的含量為：礦質(zhì)腐植酸40％、凹凸棒土10％、粉煤灰5％、聚谷氨酸10％、磷礦粉5％、微生物有機(jī)肥30％，栽種了多年生黑麥草，生長三個月后。經(jīng)測定分析，可使植株生物量較空白對照增加145％，植株葉和莖中銅鎘含量分別降低38％和31％左右，，修復(fù)劑有效抑制了土壤中的重金屬銅、鎘向植株體內(nèi)的遷移。

實(shí)施例4：在鉛鋅污染礦區(qū)土壤治理中，每10公斤土添加20g修復(fù)劑(即0·4％的添加量)，各成分的含量為：礦質(zhì)腐植酸40％、凹凸棒土30％、粉煤灰10％、聚谷氨酸2％、磷礦粉3％、微生物有機(jī)肥15％，栽種了多年生黑麥草，生長三個月后。經(jīng)測定分析，可使植株生物量較空白對照增加215％，植株葉和莖中銅鎘含量分別降低59％和36％左右，，修復(fù)劑有效抑制了土壤中的重金屬銅、鎘向植株體內(nèi)的遷移。

本發(fā)明的重金屬污染土壤修復(fù)劑可顯著促進(jìn)植株的生長，植株生物量可增加140-215％；可以顯著降低植株體內(nèi)的重金屬吸收量，重金屬含量可降低35-59％。