一種金屬礦山土壤改良劑及利用改良劑的礦山生態(tài)修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物領(lǐng)域，涉及一種土壤改良劑，尤其是一種金屬礦山尾礦改良劑，同 時涉及一種礦山生態(tài)修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 礦山開采和金屬冶煉活動在給人類帶來巨大經(jīng)濟(jì)利益的同時，也帶來了嚴(yán)重的土 壤重金屬污染問題。重金屬污染具有污染范圍廣、持續(xù)時間長、污染隱蔽性、無法被生物降 解等特點(diǎn)。進(jìn)入土壤中的重金屬不僅能抑制植物生長發(fā)育，并能通過食物鏈傳遞與富集，最 終危害人體健康。
[0003] 礦山開采導(dǎo)致重金屬污染的土地主要包括露天采礦場、排土場、尾礦場、塌陷區(qū)以 及周邊受重金屬污染而失去經(jīng)濟(jì)利用價值的土地。這類被重金屬污染的土地一般具有如下 特征：物理結(jié)構(gòu)不良，持水保肥能力差；極端貧瘠，有機(jī)質(zhì)及N、P、K營養(yǎng)元素缺乏；高濃度的 殘留重金屬；極端PH值（強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性）；表層不穩(wěn)定和表層溫差變化大。重金屬污染礦 山土地因重金屬濃度（如Pb、Zn、Cu、Cd、As、Ni等）極高，易通過水土流失和風(fēng)播等途徑給 周邊土地和農(nóng)田帶來嚴(yán)重的重金屬污染，且其環(huán)境影響具有普遍性、嚴(yán)重性、持久性和區(qū)域 性等特點(diǎn)。如何有效地治理礦區(qū)土壤重金屬污染，恢復(fù)其正常的生態(tài)學(xué)功能是當(dāng)前礦山生 態(tài)環(huán)境保護(hù)尤其是土壤污染防治所面臨的緊迫任務(wù)。
[0004] 目前，國內(nèi)外對重金屬污染土壤的修復(fù)方法主要有原位修復(fù)和異位修復(fù)。
[0005] 異位修復(fù)是將受污染的土壤從受污染區(qū)域轉(zhuǎn)移到鄰近地點(diǎn)或反應(yīng)器內(nèi)，采用電化 學(xué)法，淋洗法，化學(xué)氧化法等將受污染的土壤進(jìn)行治理。這種修復(fù)技術(shù)涉及大規(guī)模挖土和運(yùn) 土、處理成本高、破壞土壤結(jié)構(gòu)，不適合大面積污染土壤的治理。
[0006] 原位修復(fù)是在污染現(xiàn)場就地處理污染物。原位修復(fù)方法一般包括客土法、沉淀法、 淋洗法、電化法、磁化法等。這些方法各有其優(yōu)點(diǎn)，但也存在費(fèi)用昂貴、工程龐大、易造成二 次污染等問題。原位基質(zhì)改良技術(shù)是向污染土壤添加一種或多種活性物質(zhì)，通過改變土壤 理化性質(zhì)提高重金屬在土壤中吸附容量，或者直接與重金屬作用形成溶解度小的絡(luò)合物或 沉淀，從而降低重金屬元素在土壤中移動性和生物有效性，以利于植物生長和定居，達(dá)到生 態(tài)修復(fù)污染土壤的目的。該技術(shù)成本低、見效快、不破壞土壤結(jié)構(gòu)、易于實(shí)施、適合大面積推 廣，尤其適合用于礦山重金屬污染土壤的治理。
[0007] 各種各樣的無機(jī)或有機(jī)材料如石灰石、磷礦石、鐵錳氧化物、紅泥、污泥、動物糞 便、堆肥等被用于改良修復(fù)重金屬污染的土壤。金屬礦山尾礦具有重金屬濃度高，營養(yǎng)成 分嚴(yán)重不足、微生物群落結(jié)構(gòu)簡單、土壤團(tuán)聚體尚未形成等特點(diǎn)，尤其需要改良劑具備持 續(xù)改良土壤的能力。最近許多研宄表明，尾礦中添加一些工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物或副產(chǎn)品是 修復(fù)尾礦基質(zhì)有效且可行的方法。有機(jī)質(zhì)富含多種有機(jī)官能團(tuán)，能夠與重金屬形成具有 一定穩(wěn)定程度的金屬有機(jī)絡(luò)合物，從而降低重金屬污染物的生物可利用性，減少植物對重 金屬的吸收。特別是腐熟度較高的有機(jī)質(zhì)可以通過形成粘土-金屬-有機(jī)質(zhì)三元復(fù)合物 增加重金屬在土壤中的吸附量。我們的前期研宄也表明，以蘑菇渣作為鉛鋅尾礦的土壤 改良劑（張曉君，等.蘑菇渣作為改良劑對鉛鋅尾礦改良效果研宄，農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué) 報(bào)2014, 33 (3) : 526-531)，在鉛鋅尾礦中分別加入0. 1 %、5 %、10 %和20 %的蘑菇澄，可以 使尾礦重金屬 DTPA-CcU DTPA-Pb、DTPA-Zn 分別下降 52. 6%?8L 6%、25· 5%?35. 4%、 25. 4%?60. 2%，并且能促進(jìn)植物的生長。
[0008] 盡管蘑菇渣作為金屬尾礦土壤改良劑的作用是值得肯定的。在實(shí)際應(yīng)用中，不同 改良劑對于不同種類和性質(zhì)的重金屬其鈍化效果存在一定差異，對于復(fù)合污染土壤來說， 單一的改良劑很難達(dá)到修復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)。同時大量施用同一種改良劑，也可能會帶入其他有害 元素，土壤物理性質(zhì)不能得以協(xié)調(diào)改良，某些常量營養(yǎng)元素短缺或供應(yīng)比例失調(diào)等。再者， 作為單一來源的土壤改良劑，在量的供應(yīng)上也受到一定的限制。除了蘑菇渣之外，中藥渣、 酒糟、甘蔗渣、甜菜渣、鋸木肩、果蔬加工廢料、作物秸桿、樹木剪枝、禽畜類糞便、餐廚垃圾 等都是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)衍生的大量固體廢棄物。這類廢棄物均富含有機(jī)質(zhì)，氮、磷、鉀等營養(yǎng)元 素，是多用途、可再生的生物資源。
[0009] 鑒于土壤面臨的重金屬復(fù)合污染風(fēng)險大，聯(lián)合使用多種改良材料、找出一個合適 的比例復(fù)合使用這些改良材料以提高改良修復(fù)效果，并互相取長補(bǔ)短發(fā)揮復(fù)合改良劑的最 佳效益，是未來土壤重金屬污染修復(fù)研宄的方向和必然的選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種能有效改良土壤重金屬的改良劑。
[0011] 本發(fā)明的目的尤其在于提供一種金屬礦山土壤改良劑。
[0012] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種金屬礦山土壤的修復(fù)方法。
[0013] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0014] 發(fā)明提供了一種土壤改良劑，該改良劑含有以下成分：禽畜類糞便、蘑菇渣、作物 秸桿、酒糟、中藥渣。
[0015] 改良劑中禽畜類糞便、蘑菇渣、作物秸桿、酒糟、中藥渣的重量比為20?50:20? 50:10 ?30:10 ?30:10 ?30〇
[0016] 上述的改良劑尤其適用于金屬礦山尾礦庫的土壤修復(fù)。金屬礦山尾礦庫指鉛、鋅、 銅、鉻、錳礦尾礦庫。
[0017] 金屬礦山尾礦土壤重金屬含量高、極端貧瘠、物理結(jié)構(gòu)不良，需要改良劑具備持續(xù) 螯合重金屬、緩慢釋放營養(yǎng)元素，長期改良協(xié)調(diào)理化性質(zhì)的能力。
[0018] 本發(fā)明選用的是多種有機(jī)固體廢棄物的聯(lián)合，在恢復(fù)尾礦植被時表現(xiàn)出加和作 用，超過每種廢棄物的單獨(dú)作用，達(dá)到協(xié)同和互補(bǔ)的效果。這些有機(jī)固體廢棄物在改良修復(fù) 重金屬污染土壤時主要發(fā)揮以下幾方面的作用：一是改善污染土壤的理化性質(zhì)，提高其持 水保肥的能力，促進(jìn)土壤團(tuán)粒的形成；二是緩慢提供營養(yǎng)物質(zhì)，有利于植被定居和生長；三 是表面含量大量的羧基、磷酰基、酚基等官能團(tuán)，對重金屬離子有很好的吸附作用，降低其 移動性和生物有效性，減少重金屬離子向地下滲透性和植物學(xué)毒性，恢復(fù)污染土壤的生態(tài) 學(xué)功能。此外，禽畜類糞便腐敗速度快，可加快植物種子萌發(fā)和定居；蘑菇渣含有大量菌絲 體、多種酶和生物活性物質(zhì)，有效促進(jìn)土壤微生物的活動；酒糟肥力釋放慢，可持久、均衡地 向污染土壤提供營養(yǎng)成分；作物秸桿可有效增加尾礦基質(zhì)的孔隙度，降低尾礦容重，防止尾 礦板結(jié)；中藥渣含有大量的抗菌素，能有效抑制植物病蟲害及尾礦病原菌和致病菌，保障植 物健康生長。
[0019] 發(fā)明人在摸索出上述最優(yōu)的復(fù)合改良劑的過程中，嘗試了多種改良劑組合方式， 例如：鋸木肩+作物秸桿，鋸木肩+樹木剪枝+秸桿，中藥渣+甘蔗渣+作物秸桿，蘑菇渣+ 中藥渣，蘑菇渣+酒糟