CN101502843A - 一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，所用材料是田皂角(Aeschynomene indica)、五节芒(Miscanthus floridulus)和白茅(Imperatacylindrica)、草木灰和牛粪，草木灰是用五节芒和白茅烧制成。将草木灰和牛粪按比例配制成混合肥料填施于在铀尾矿渣污染区打造的植物沟中，在种植沟中搭配栽种田皂角、五节芒和白茅三种植物。利用该方法可在较短时间内建立较密的植被，显著增加土壤氮、有机质和pH值，土壤根密度增加，土壤水溶性铀含量显著减少。该方法具有操作简单、费用低、阻控铀移迁扩散效率好和美化环境等优点。本技术可用于矿山退化生态系统植被重建和高速公路绿化等方面。
Description
技术领域
本发明涉及一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法。
背景技术
重金属含量高、营养贫乏、持水力弱等特性造成铀尾矿渣堆存地域植被缺乏，水土流失严重，重金属随雨水与扬尘扩散。铀尾矿渣已成为一种重要污染源。
采用物理、化学方法治理大面积重金属污染所需费用高昂。利用超富集植物或富集植物治理净化大面积金属污染所需周期长，而且由于植物根分布深度有限，土壤深处重金属难治理，所以采用植物提取修复大面积重金属污染在实践中难以通行。通过筛选和栽培适宜植物，同时采作辅助措施，可在尾矿渣堆存区短时间内重建植被。有些植物能吸收固定重金属在其根部，有的植物能通过其根系分泌物及其凋落物的分解物与重金属结合形成难溶化合物，从而阻控重金属移迁扩散。重建的植被可控制土壤侵蚀和水土流失，增加土壤营养，恢复污染生态系统的功能和美化环境。在大面积重金属污染区域重建植被，具有技术可靠、操作简便、成本低、控制污染物有效和对环境友好等多重优势。
在尾矿渣堆放区进行植被重建时，选择的植物应具有吸收污染物能力小或根部吸收能力强而转运能力弱，生长快，根系发达，耐旱性强和对重金属耐受性强等特征；选择固氮植物，增加土壤氮。植被重建时，要采用强化调控措施促进植物生长。
发明内容
本发明的目的是提供一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，该方法具有成本低、操作简便、对环境友好以及可广泛用于多类矿山污染控制的优点。
本发明的技术方案：一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，包括以下步骤：
(1)将草木灰和牛粪配制成混合肥料，草木灰和牛粪的重量比为：草木灰30-40％，牛粪60-70％；
(2)在铀尾矿渣污染区平整样地，打造种植沟；
(3)在种植沟中填施混合肥料；
(4)在种植沟中栽培植物：将五节芒(Miscanthus floridulus)和田皂角(Aeschynomene indica)采用间种方式种植在第一行，将白茅(Imperatacylindrica)和田皂角采用间种方式种植在第二行，两行平行排列，以此循环。
步骤(1)中的草木灰是用五节芒和白茅烧制而成。
步骤(4)中栽培植物时，田皂角用种子繁殖；五节芒用根状茎繁殖：将根状茎剪切成20-30cm小段，每段带有3-4节；白茅用根状茎繁殖；两种根状茎都平卧埋植，然后覆盖土壤；
所述五节芒的种植沟规格为：长60-80cm、宽40-50cm、深10-15cm；白茅的种植沟规格为：长50-60cm、宽40-50cm、深10-15cm；田皂角的种植沟规格为：长30-40cm、宽20-30cm、深3-5cm。
种五节芒的每个种植沟中撒施混合肥料2.0-4.0kg；种白茅的每个种植沟中撒施混合肥料1.0-3.0kg；种田皂角的每个种植沟中撒施混合肥料1.0-2.0kg。
每年7月收割五节芒和白茅地上部分，然后将这些植物材料覆盖在这三种植物的基部。
每年深秋收割五节芒和白茅地上部分，集中烧制成草木灰，在来年开春时，将草木灰播撒到这些植物基部。
每年深秋时，将田皂角植株连带种子一起浅埋在其生长处。
本发明的原理是：田皂角是种一年生半灌木状的豆科植物，高30-100cm，根分布在0-80cm深的土壤，秋季成熟果荚带种子断裂成小节而脱落到地面，第二年春季发芽出苗。田皂角耐受的pH值范围为3.1-8.2，耐旱性强，在铀尾矿渣污染土壤上能正常生长，田皂角根部铀平均含量为3106mg.kg-1，地上部分铀含量少(难以检测出)。
五节芒是种多年生的草本植物，高200-500cm，其根状茎的无性繁殖能力强，分蘖能力和再生能力强，生长快，三年生的株丛平均有茎枝69枝，根系发达，根分布深度为0-250cm，其耐受的pH值范围为3.8-9.2，耐旱性和耐寒性强。在铀尾矿渣污染土壤上生长旺盛，五节芒根状茎的铀含量分别为206mg.kg-1，地上部分铀含量少(难以检测出)。
白茅是种多年生的生命力极强的草本植物，高40-100cm，根状茎可进行无性繁殖，分蘖能力强，生长快，根状茎发达，分布深度为0-150cm。白茅分布广，对各种不良环境有很强的适应性：耐贫瘠，耐干旱，耐酸碱性强(其耐受的pH值范围为2.8-10.1)；在多种矿山重污染区能正常生长。生长于铀尾矿渣污染土壤时，白茅的根状茎和地上部分的铀含量分别为832和0.2mg.kg-1。
豆科植物会增加土壤酸性。草木灰呈碱性，添加草木灰可减弱土壤酸化；另外草木灰含有矿质元素，可为植物生长提供营养。
本发明的有益效果：
(1)田皂角、五节芒和白茅的耐酸性与耐旱性强，在持水力弱的酸性尾矿渣中生长正常；这些植物生长快，在较短时间内形成较密的植被，而且五节芒和白茅根状茎发达，可形成厚密的根状茎层，固定土壤，减少水土流失。
(2)所用三种植物根部都能富集铀，混合种植可增强固定铀的效率，防止其移迁。
(3)田皂角是豆科植物，通过其生物固氮可增加污染土壤氮含量。
(4)田皂角能以种子进行繁殖。五节芒和白茅都是多年生的植物，其根状茎能进行无性繁殖，分蘖能力强。这些植物在第一次人工栽培后，不需再次播种。
(5)草木灰呈碱性，能减弱酸性尾矿渣的酸性，也能弱减豆科植物对土壤的酸化效应，因而降低尾矿渣中的水溶性重金属含量。草木灰能为植物提供矿质营养。
(6)每年7月份收割五节芒和白茅地上部分，将收割的植物覆盖在这三种植物基部，覆盖植物材料可减少土壤水分散失，增强抗旱性。
(7)每年深秋，收割五节芒和白茅地上部分，烧制成草木灰，并播撒到样地，达到循环利用的目的。
(8)本发明提供了一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，具有操作简单、费用低、阻控铀扩散效率好和美化环境等优点。本技术可用于矿山退化生态系统植被重建和高速公路绿化等方面。
4、具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作详细描述。
实施例1
植物材料：田皂角(Aeschynomene indica)、五节芒(Miscanthus floridulus)和白茅(Imperata cylindrica)。
其它材料：牛粪、用五节芒和白茅烧制成的草木灰。
具体步骤如下：
(1)2月在铀尾矿渣污染区平整样地，按直线排布方式打造种植沟，种植沟的长轴方向与栽培植物的行的方向相同。栽培五节芒的种植沟规格为：长60cm、宽40cm、深10cm；每个种植沟中撒施混合肥料2.0kg。栽培白茅的种植沟规格为：长50cm、宽40cm、深10cm；每个种植沟中撒施混合肥料1.0kg。栽培田皂角的种植沟规格为：长30cm、宽20cm、深3cm；每个种植沟中撒施混合肥料1.0kg。
(2)3月，将五节芒和田皂角采用间种方式栽培在第一行，该行中两相邻种植沟之间的距离为70cm；将白茅和田皂角采用间种方式栽培在第二行，该行中两相邻种植沟之间的距离为40cm。第一行与第二行平行排列。栽培数量为：30株五节芒根状茎/沟、40株白茅根状茎/沟、80粒田皂角种子/沟。种植时，先将五节芒根状茎剪切成20-30cm小段，每段带有3-4节。按与种植行垂直方向平放五节芒和白茅的根状茎，然后覆盖土10cm。田皂角种子播后要覆盖土3cm。栽培后浇水2次。
(3)7月收割五节芒和白茅地上部分，收集这些材料覆盖在三种植物基部，增强植物抗旱性。
(4)12月，收割五节芒和白茅地上部分并烧制成草木灰，第二年3月将草木灰撒播在三种植物基部。
(5)第二年，重复步骤(3)和(4)操作。
申请人于2006年2月至2008年6月在衡阳二七二厂退役铀尾矿库区，按上述方法进行了野外实验。并测定栽种植物处和未栽培植物对照地的污染土壤中的有机质、总氮和水溶性铀含量(见表)。测定结果与对照土壤相比，栽培植物的污染土壤中的有机质、总氮和pH值显著增加，其水溶性铀含量显著下降。在0-100cm深的污染土壤中，五节芒、白茅和田皂角根密度各为145、90和23g.m-3，五节芒、白茅和田皂角的根平均分布深度分别为151、88和75cm。
表1 土壤中的有机质、总氮和水溶性铀含量
注：不同字母表示同一列中处理与对照间的差异显著(p<0.05)
实施例2
植物材料：田皂角(Aeschynomene indica)、五节芒(Miscanthus floridulus)和白茅(Imperata cylindrica)。
其它材料：牛粪、用五节芒和白茅烧制成的草木灰。
具体步骤如下：
(1)2月在铀尾矿渣污染区平整样地，按直线排布方式打造种植沟，种植沟的长轴方向与栽培植物的行的方向相同。栽培五节芒的种植沟规格为：长80cm、宽50cm、深15cm；每个种植沟中撒施混合肥料4.0kg。栽培白茅的种植沟规格为：长60cm、宽50cm、深15cm；每个种植沟中撒施混合肥料3.0kg。栽培田皂角的种植沟规格为：长40cm、宽30cm、深5cm；每个种植沟中撒施混合肥料2.0kg。
(2)3月，将五节芒和田皂角采用间种方式栽培在第一行，该行中两相邻种植沟之间的距离为70cm；将白茅和田皂角采用间种方式栽培在第二行，该行中两相邻种植沟之间的距离为40cm。第一行与第二行平行排列。栽培数量为：40株五节芒根状茎/沟、50株白茅根状茎/沟、100粒田皂角种子/沟。种植时，先将五节芒根状茎剪切成20-30cm小段，每段带有3-4节。按与种植行垂直方向平放五节芒和白茅的根状茎，然后覆盖土15cm。田皂角种子播后要覆盖土5cm。栽培后浇水2次。
(3)7月收割五节芒和白茅地上部分，收集这些材料覆盖在三种植物基部，增强植物抗旱性。
(4)12月，收割五节芒和白茅地上部分并烧制成草木灰，第二年3月将草木灰撒播在三种植物基部。
(5)第二年，重复步骤(3)和(4)操作。
申请人于2006年2月至2008年6月在衡阳二七二厂退役铀尾矿库区，按上述方法进行了野外实验。并测定栽种植物处和未栽培植物对照地的污染土壤中的有机质、总氮和水溶性铀含量(见表)。测定结果与对照土壤相比，栽培植物的污染土壤中的有机质、总氮和pH值显著增加，其水溶性铀含量显著下降。在0-100cm深的污染土壤中，五节芒、白茅和田皂角根密度各为168、106和26g.m-3，五节芒、白茅和田皂角的根平均分布深度分别为166、89和73cm。
表2 土壤中的有机质、总氮和水溶性铀含量
注：不同字母表示同一列中处理与对照间的差异显著(p<0.05)
实施例3
植物材料：田皂角(Aeschynomene indica)、五节芒(Miscanthus floridulus)和白茅(Imperata cylindrica)。
其它材料：牛粪、用五节芒和白茅烧制成的草木灰。
具体步骤如下：
(1)2月在铀尾矿渣污染区平整样地，按直线排布方式打造种植沟，种植沟的长轴方向与栽培植物的行的方向相同。栽培五节芒的种植沟规格为：长70cm、宽45cm、深12cm；每个种植沟中撒施混合肥料3.0kg。栽培白茅的种植沟规格为：长55cm、宽45cm、深12cm；每个种植沟中撒施混合肥料2.0kg。栽培田皂角的种植沟规格为：长35cm、宽25cm、深4cm；每个种植沟中撒施混合肥料1.5kg。
(2)3月，将五节芒和田皂角采用间种方式栽培在第一行，该行中两相邻种植沟之间的距离为70cm；将白茅和田皂角采用间种方式栽培在第二行，该行中两相邻种植沟之间的距离为40cm。第一行与第二行平行排列。栽培数量为：35株五节芒根状茎/沟、45株白茅根状茎/沟、90粒田皂角种子/沟。种植时，先将五节芒根状茎剪切成20-30cm小段，每段带有3-4节。按与种植行垂直方向平放五节芒和白茅的根状茎，然后覆盖土12cm。田皂角种子播后要覆盖土4cm。栽培后浇水2次。
(3)7月收割五节芒和白茅地上部分，收集这些材料覆盖在三种植物基部，增强植物抗旱性。
(4)12月，收割五节芒和白茅地上部分并烧制成草木灰，第二年3月将草木灰撒播在三种植物基部。
(5)第二年，重复步骤(3)和(4)操作。
申请人于2006年2月至2008年6月在衡阳二七二厂退役铀尾矿库区，按上述方法进行了野外实验。并测定栽种植物处和未栽培植物对照地的污染土壤中的有机质、总氮和水溶性铀含量(见表)。测定结果与对照土壤相比，栽培植物的污染土壤中的有机质、总氮和pH值显著增加，其水溶性铀含量显著下降。在0-100cm深的污染土壤中，五节芒、白茅和田皂角根密度各为153、95和20g.m-3，五节芒、白茅和田皂角的根平均分布深度分别为155、90和86cm.。
表3 土壤中的有机质、总氮和水溶性铀含量
注：不同字母表示同一列中处理与对照间的差异显著(p<0.05)
Claims (8)
1、一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)将草木灰和牛粪配制成混合肥料，草木灰和牛粪的重量比为：草木灰30-40％，牛粪60-70％；
(2)在铀尾矿渣污染区平整样地，打造种植沟；
(3)在种植沟中填施混合肥料；
(4)在种植沟中栽培植物：将五节芒(Miscanthus floridulus)和田皂角(Aeschynomene indica)采用间种方式种植在第一行，将白茅(Imperatacylindrical)和田皂角采用间种方式种植在第二行，两行平行排列，以此循环。
2、根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的草木灰是用五节芒和白茅烧制而成。
3、根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤(4)中栽培植物时，田皂角用种子繁殖；五节芒用根状茎繁殖：将根状茎剪切成20-30cm小段，每段带有3-4节；白茅用根状茎繁殖；两种根状茎都平放埋植，然后覆盖土壤。
4、根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于：五节芒的种植沟规格为：长60-80cm、宽40-50cm、深10-15cm；白茅的种植沟规格为：长50-60cm、宽40-50cm、深10-15cm；田皂角的种植沟规格为：长30-40cm、宽20-30cm、深3-5cm。
5、根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于：种五节芒的每个种植沟中撒施混合肥料2.0-4.0kg；种白茅的每个种植沟中撒施混合肥料1.0-3.0kg；种田皂角的每个种植沟中撒施混合肥料1.0-2.0kg。
6、根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于：每年7月收割五节芒和白茅地上部分，将这些植物材料覆盖在这三种植物基部。
7、根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于：每年深秋收割五节芒和白茅地上部分，集中烧制成草木灰，在来年开春时，将草木灰播撒到这三种植物基部。
8、根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染上壤的方法，其特征在于：每年深秋时，将田皂角植株连带种子一起浅埋在其生长处。
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