CN101642768B - 一种利用植物修复铀尾矿砂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用植物修复铀尾矿砂的方法，是以铀的富集植物-博落回(Macleaya cordata)为材料，修复铀尾矿砂的技术。它采用博落回直接栽种到铀尾矿砂中，无需其他辅助手段，具体措施是：(1)种子消毒处理；(2)幼苗盆栽处理；(3)移植到铀尾矿砂中；(4)对收割的地上部分进行集中处理。解决了现有铀尾矿砂在自然条件下释放铀及重金属造成环境危害的难题。本发明具有操作、管理简便，修复效率高，成本低，环境风险小，能美化环境多种优点。适用于铀矿山、水冶厂以及各种废矿石和尾矿库等固体铀废物存放场地的处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种铀尾矿砂的植物修复技术领域，是一种通过种植铀富集植物-博落回(Macleaya cordata)清除铀尾矿砂铀污染的技术。
背景技术
铀矿山和水冶厂的固体废物主要是开采挖掘出来的废石，以及预选淘汰矿石，还有预处理及提取冶炼过程中的产生矿渣或尾矿。这些固体废物具有低水平的放射性，数量非常大，尾矿数量大致与原矿石相等。虽然其中残留铀不及原矿石含量的10％，但原矿石总放射性的70～80％仍然保留在尾矿中，固体废物污染附近土地，或由于受到雨水冲淋，污染物随径流流入河流，往往造成一定程度的土壤污染和水体污染。我国约有180多处废矿石和尾矿库等固体废物堆放场地，分布在全国的14个省区30多个县市，其中约80％的废石、90％的尾矿分布在湖南，江西和广州等地，这些地区雨量充沛，人口稠密。我国铀尾矿砂具有堆存量大、占地面积广、而且距离村镇近等特征。铀尾矿砂堆放地域植被缺乏，水土流失严重，铀及其他放射性核素随雨水和扬尘扩散，铀尾矿砂已成为重要的污染源。因此对铀尾矿砂的治理势在必行。
目前覆盖是铀矿山固体废物退役的常用治理方法，常用的覆盖材料有黄土、塑料膜、混凝土和沥青等。采用传统方法在实际运行过程中存在许多不足之处，其共同缺点就是用材量过大，费用高昂，对环境有破坏性，工艺流程冗长，后续处理烦琐，还需对二次废物进行再处理，在实践中难以推行。
植物提取修复是采用超积累植物将土壤中某种过量的元素或化合物大量地转移到植株体内(特别是地上部)从而修复土壤的原位治理技术。与传统的修复技术相比，植物修复具有投资和维护成本低、操作简便、不造成二次污染等优点，且有可能通过资源化利用而取得经济效益，具有广阔的应用前景。在铀尾矿砂堆存区进行植物提取修复，可以将铀及其他放射性核素吸收积累在植物地上部分，从而降低铀尾矿砂中铀的含量，阻控铀等污染物的迁移扩散。
现在国内“申请号/200810030860.4/发明名称/基于铀尾矿渣污染土壤的植物修复方法”披露了利用美洲商陆修复含铀尾矿渣。将美洲商陆种子用浓硫酸处理7-15分钟，再用自来水冲洗干净，采用沙培法育苗，苗龄达60-80天时，移植到上述装有配置基质的盆中。移植3-4个月后，将美洲商陆地上部分收割；收割时保留地上茎8-12厘米作为茬，此保留的茬上再长出新苗。在10-11月份时收割第二次。将收割的地上部分转移到其安全地方进行集中处理。但此专利所选用的美洲商陆不能直接栽种到铀尾矿砂中，必需栽种到由尾矿砂、森林表层土壤、猪粪、硅酸钠按比例组成的栽培基质中，所以在实践应用中往往受到限制。这就要求筛选新的铀富集植物。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的是提供一种铀尾矿砂的植物修复方法，该方法既具有取材方便、成本低廉、修复效率高，又具有处理步骤简便，环境风险小等多重优点。
为解决上述任务，本专利发明了一种铀尾矿砂的植物修复方法，该方法直接将博落回幼苗栽种于有尾矿砂中，使其成活、生长，博落回在生长过程中将铀从铀尾矿砂中吸收到植物自身体内，并转运到地上部分，将地上部分收割并集中处理，减少铀尾矿砂中的铀，同时博落回根部可固定大量的铀，减少铀的迁移和扩散。
其具体措施是：
(1)种子消毒处理
(2)幼苗盆栽处理
(3)移植到铀尾矿砂中
(4)对收割的地上部分进行集中处理
其进一步的措施是：
种子消毒处理是先用HgCl2处理5分钟左右，再用自来水洗干净，并采用沙培法育苗。
盆栽处理是将苗龄达到40-50天时，将其幼苗移植到铀尾矿砂中，并于生长100-120天后，收割一次，并集中处理地上部分，收割时保留地上茎10-12cm作基茬。待其茬上长出新苗时，到生长11个月份左右再进行收割一次，并进行集中处理。
集中处理是将收割的地上部分转移到其安全地方集中进行干燥、粉碎，焚烧、最后进行填埋。
本发明以铀富集植物博落回(Macleaya cordata)为材料，解决了现有的铀尾矿砂在自然条下释放铀造成环境危害的难题。
本专利发明的一种铀尾矿砂的植物修复方法，相比现有的技术方法，具有以下技术优势；
(1)选用多年生植物，生产快，生物量大的博落回，能富集大量铀，地上部分通过人工或机械化收割，集中转移到安全的地方进行处理。
(2)采用栽培博落回进行植物修复铀尾矿砂，可大量减少铀进入地下水和周围的农田，另外在铀尾矿库栽培植物，可固定铀尾矿砂，减少扬尘，减阻铀污染物的扩散。
(3)博落回不会被牛羊采食，因此铀不会通过食物链传递而增加环境风险。
(4)博落回可直接栽种于铀尾矿砂中，操作管理简便，修复效率高，成本低，环境风险小，并能美化环境等多重优点。
它适用于铀矿山、水冶厂以及铀废矿石和尾矿库等含铀固体废物堆放场所的处理。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
I 材料组成
博落回(Macleaya cordata)、铀尾矿砂。
II 材料配置及施用方法
将博落回种子用HgCl2处理5分钟左右，再用自来水冲洗干净，采用砂培法育苗，苗龄达到40-50天时，将其幼苗移植到铀尾矿砂中，并于100-120天后收割并集中处理地上部分，收割时保留地上茎10-12cm作基茬。待其茬上长出新苗时，到11月份左右再进行收割一次，并进行集中处理，以阻控铀等污染物的扩散。
III 原理
博落回(Macleaya cordata)，直立草本，基部灌木状，具乳黄色浆汁，高1-4米。茎绿色，光滑，多白粉，中空，粗达1.5厘米，上部多分枝。叶宽卵形或近圆形，长5-27厘米，宽5-25厘米，先端急尖、渐尖、钝或圆形，基部心形，边缘7或9深或浅裂，裂片半圆形、方形、三角形或其他，边缘波状、缺刻状、粗齿或多细齿，上面绿色，无毛，背面具易落的细绒毛，多白粉，通常呈淡红色；叶柄长1-12厘米，上面具浅沟槽。花期6-8月，果期7-10月。分布于贵州、广西、广东、福建、江西、湖南、湖北、安徽、浙江、江苏、河南、陕西、甘肃南部；日本中部亦有分布。生于海拔150-830米的丘陵或低山林中、灌丛中或草丛中。
通过室外调查和室内试验，我们发现博落回可直接生长在铀尾矿砂中，具有极强的耐铀性，而且可以把铀富集到地上部分。
当铀尾矿砂中铀含量为37.54mg/kg时，苗龄达4个月时，博落回的平均高1.65m，整株植物生物量平均为46.6g干灰重。地上部分(包括叶和茎)的铀平均含量为665.78mg/kg，地下根部铀平均含量541.55mg/kg。
当铀尾矿砂中铀含量为137.54mg/kg时，苗龄达8个月时，博落回的平均高2.13m，整株植物生物量平均为61.5g干灰重。地上部分(包括叶和茎)的铀平均含量为1631.2mg/kg，地下根部铀平均含量1443.17mg/kg。
与没有栽培博落回的铀尾矿砂相比，在铀尾矿砂中栽培博落回后，尾矿砂中可溶性铀减少70％-78％。
IV具体实施方式
一种铀尾矿砂的植物修复方法，它将博落回幼苗栽种在铀尾矿砂污染土壤中，使其成活、生长至收割苗期并进行集中处理的步骤是：
(1)种子消毒处理：即第1年1月份，将博落回种子HgCl2处理5分钟左右，再用自来水冲洗干净，采用砂培法育苗。
(2)盆栽处理是将苗龄达到40-50天时，将其幼苗移植到铀尾矿砂中，并于100-120天后收割并集中处理地上部分，收割时保留地上茎10-12cm作基茬。待其茬上长出新苗时，到11月份左右再进行收割一次，保留地上茎10-12cm作基茬，并将收割的地上部分进行集中处理。
(3)集中处理是将收割的地上部分转移到其安全地方集中进行干燥、粉碎，焚烧、最后进行填埋，实现有效阻控铀的扩散处理。
V实施例
实施例1，将博落回种子用HgCl2处理5分钟左右，再用自来水冲洗干净，采用砂培法育苗，苗龄达到40-50天时，将其幼苗移植到铀含量为37.54mg/kg铀尾矿砂中，精心管理，合理施肥，并于100-120天后收割，整株博落回的生物量为46.6g/株，其中茎的生物量为26g/株，茎的铀含量为899.73mg/kg，叶的生物量为12g/株，叶的铀含量为191.22mg/kg，根的生物量为8.6g/株，铀含量为541.55mg/kg。每株博落回可从铀尾矿砂中带走铀25.3mg，固定可溶性铀4.65mg。
实施例2，将博落回种子用HgCl2处理5分钟左右，再用自来水冲洗干净，采用砂培法育苗，苗龄达到40-50天时，将其幼苗移植到铀含量为137.54mg/kg铀尾矿砂中，精心管理，合理施肥，并于200-240天后收割，整株博落回的生物量为61.5g/株，其中茎的生物量为35g/株，茎的铀含量为2316.94mg/kg，叶的生物量为16g/株，叶的铀含量为131.22mg/kg，根的生物量为10.5g/株，铀含量为1443.16mg/kg。每株博落回可从铀尾矿砂中带走铀83.17mg，固定可溶性铀15.15mg。
实施例3，将博落回种子用HgCl2处理5分钟左右，再用自来水冲洗干净，采用砂培法育苗，苗龄达到40-50天时，将其幼苗移植到铀含量为137.54mg/kg铀尾矿砂中，精心管理，合理施肥，并于100-120天后收割并集中处理地上部分，其的生物量为39.5g/株，其中茎的生物量为26.5g/株，茎的铀含量为1566.76mg/kg，叶的生物量为13g/株，叶的铀含量为101.43mg/kg，收割时保留地上茎10-12cm作基茬。待其茬上长出新苗时，到200-240天左右再进行收割一次，此时新苗的地上部分生物量为32.6g/株，其中茎的生物量为25g/株，茎的铀含量为1716.94mg/kg，叶的生物量为7.6g/株，叶的铀含量为123.56mg/kg，每株博落回可从铀尾矿砂中带走铀86.70mg。
实施例4，将博落回种子用HgCl2处理5分钟左右，再用自来水冲洗干净，采用砂培法育苗，苗龄达到40-50天时，将其幼苗移植到某铀尾矿库的尾矿砂中，其含铀量为18.6mg/kg，精心管理，合理施肥，并于200-240天后收割并集中处理地上部分，其地上部分的生物量平均为48.6g/株，铀含量为387mg/kg，从铀尾矿砂中带走铀8.8mg。
以上仅仅是本发明的较佳实施方式，根据本发明的上述构思，本领域的熟练人员还可以对此作出各种修改和变换。例如，种植在不同铀浓度的尾沙中，对栽种的各种营养条件进行改良，采用不同的收割方式和时期，不同的育苗方法等等。然而，类似的这种变换和修改均属于本发明的实质。
Claims (3)
1.一种利用植物修复铀尾矿砂的方法，其特征在于：直接将博落回幼苗栽种于铀尾矿砂中，使其成活、生长，具体步骤是：
(1)种子消毒处理；
(2)盆栽处理是将苗龄达到40-50天时，将其幼苗移植到铀尾矿砂中；
(3)幼苗在铀尾矿砂生长100-120天后，收割一次，保留地上茎10-12cm作基茬，待其茬上长出新苗到生长11个月时再进行收割一次；
(4)对收割的地上部分进行集中处理。
2.根据权利要求1所述的一种利用植物修复铀尾矿砂的方法，其特征在于：种子消毒处理是先用HgCl2处理5分钟，再用自来水洗干净。
3.根据权利要求1所述的一种利用植物修复铀尾矿砂的方法，其特征在于：集中处理是将收割的地上部分转移到其安全地方集中进行干燥，粉碎，焚烧，最后进行填埋。
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