CN102974599A - 一种铁矿尾矿生物修复的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铁矿尾矿的生物修复方法，该方法利用木贼对重金属的高耐受性，以及其对尾矿的改造能力，通过在尾矿上种植木贼达到修复尾矿库的目的，另外由于木贼是具有经济价值的药用植物，因此还能创造一定的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种尾矿修复技术，特别地涉及一种铁矿尾矿的修复技术。
背景技术
矿山开采后尾矿库产生了许多的生态环境问题，产生了大量社会经济问题，成为制约当地社会经济可持续发展的重要障碍。植被恢复难度较大，目前对尾矿库的生态恢复技术措施主要有以下几种方式：1、覆盖土壤：对于任何类型的矿山尾矿库来讲，最简单的办法就是覆盖土壤，但所需费用较高，因此只在经济条件比较好、生态环保意识强的地区可以使用。2、物理处理：以尾砂作为作物的生长基质并对其进行科学改良，并添加部分土壤使其与尾砂混合形成适宜生长基质，并辅以科学的灌溉技术和熟化技术，此种办法效果还可以，但程序比较复杂，也不经济，实施难度较大。3、化学处理：化学方法主要是采用调节PH值、添加营养物质、去除有害物质，所需要费用较高，容易导致二次污染或污染物迁移到其它环境。4、植被恢复：主要进行土壤改良和栽种乔、灌、草等植物进行成林试验，治理过程则需要很长的时间，治理后也只能形成以草木植物为主的次生群落，物种单一，植被恢复率不太高。以上几种方法相比较而言，植被恢复具有较明显的生态效益和社会效益，且最为经济。
木贼（Equisetum hiemale L.）是一种多年生草本蕨类植物。木贼可以入药，具有散风热、退目翳的功效，可以用于外感风热之目赤多泪，目生翳膜的病症，也可以用于治疗便血，痔疮出血。目前木贼的种植技术尚未多见，而市场上所见木贼药材则基本来自于野生木贼。
发明内容
本发明提供了一种铁矿尾矿的生物修复方法，该方法利用木贼对重金属的高耐受性，以及其对尾矿的改造能力，通过在尾矿上种植木贼达到修复尾矿库的目的，另外由于木贼是具有经济价值的药用植物，因此还能创造一定的经济效益。该方法包括以下步骤：
（1）尾矿表面处理：对尾矿表层进行深度为20厘米的翻耕，并在翻耕时按照每平方米1～5千克的硼砂用量施用于尾矿表面，并且通过翻耕将硼砂与尾矿混合均匀，之后将翻耕过的尾矿地放置2～3天，之后将尾矿表面整平；
（2）种植木贼：待尾矿表面处理结束之后，将木贼幼苗移栽到经过处理的尾矿上，移栽时在整平的尾矿上按间距10厘米×10厘米挖小坑，小坑直径与深度以3厘米为标准，木贼幼苗插入小坑后将尾矿回填并轻轻压实，移栽结束后进行浇灌，要将水浇透；
（3）木贼的日常管理：木贼生长过程中不需人为干预；
（4）木贼的收获：木贼生长至50～60厘米高时即可进行收获，木贼的孢子叶球生于茎顶，因此在收获木贼时应先轻扫其茎顶，使其孢子叶球掉落，保证其孢子叶球不被收割掉，在收获木贼时从地面往上10～15厘米处割断，保留地面部分，收取植物茎的上部。
优选地，步骤（2）中浇灌所使用的是0.1％聚丙烯酰胺溶液。
更优选地，步骤（2）中浇灌所使用的是0.1％聚丙烯酰胺和0.5％硫酸铵的混合溶液。
施用聚丙烯酰胺和硫酸铵的混合溶液一方面利用聚丙烯酰胺的聚合特性，使松散的尾矿沙颗粒更好地团聚起来，从而有利于植物的定根与生长，另一方面通过施加硫酸铵增加尾矿中氮元素的含量，从而使植物的生长更加旺盛。
优选地，选择4月份进行木贼的定植。
优选地，选择背阴的尾矿进行木贼种植。
优选地，在尾矿表面施用硼砂的量根据尾矿酸度确定，尾矿酸度的测定方法如下：取1g尾矿将其置于10g蒸馏水中，充分搅拌1分钟后静置24小时，之后测定水的pH值，如果3<pH<4，则每平方米施用硼砂1～2千克，如果1<pH<3，则每平方米施用硼砂2～4千克，如果pH<1，则每平方米施用硼砂5千克。
通常为了消除尾矿中的酸性，常常使用生石灰来中和酸性，但是由于铅锌矿浮选尾矿中含有大量硫酸根，而硫酸根与钙离子会形成微溶性的硫酸钙沉淀，破坏尾矿结构，影响植物在其上的生长，因此选用硼砂来中和酸性。
本发明的创新点在于将治理铁矿尾矿与种植经济型作物结合到一起。铁矿尾矿对于植物生长而言主要的理化特性是酸性强，基质团聚性质差，重金属含量高，尤其是铁、锌含量高。而选择木贼的原因就在于其恰好能克服上述尾矿对其他植物极为不利的特性，木贼的地下根茎粗短有力，匍匐丛生，能有效地适应铁矿尾矿疏松的结构特点；木贼对重金属具有突出的抗性，尤其对于铅和锌，具有高耐受度，而且经过一段时间的生长还能降低锌的含量，起到改善尾矿性状的作用。木贼对土壤酸性具有一定的耐受度，经过简单的硼砂处理后即可种植，这样的操作成本低廉，方便易用。另外使用聚丙烯酰胺稍微改善尾矿的团聚性质，使得其更适合木贼的生长。
从另一个角度来讲，在尾矿上种植木贼，不需要占用良田，这在土地资源日益紧缺的今天很有意义，另外木贼本身价值不菲，可以创造出可观的经济价值。
具体实施方式
下文中的实验数据使用如下方法测定：pH值的测定使用无锡市梅湖电力仪表有限公司生产的PHG-2081型工业pH计，铁和锌的测定使用原子吸收分光光度法，微生物量氮的测定使用消煮、碱化蒸馏法。
实施例1
在海南石碌的铁矿尾矿库进行本发明所述的尾矿修复，按照以下步骤进行：
（1）尾矿表面处理：在四月初对尾矿表层进行深度为20厘米的翻耕，经过测定其酸度，pH＝2，因此在翻耕时按照每平方米3千克的硼砂用量施用于尾矿表面，并且通过翻耕将硼砂与尾矿混合均匀，之后将翻耕过的尾矿地放置2天，之后将尾矿表面整平；
（2）种植木贼：待尾矿表面处理结束之后，将木贼幼苗移栽到经过处理的尾矿上，移栽时在整平的尾矿上按间距10厘米×10厘米挖小坑，小坑直径与深度以3厘米为标准，木贼幼苗插入小坑后将尾矿回填并轻轻压实，移栽结束后使用0.1％聚丙烯酰胺溶液进行浇灌，要将水浇透；
（3）木贼的日常管理：木贼生长过程中不需人为干预；
（4）木贼的收获：木贼生长至50～60厘米高时即可进行收获，木贼的孢子叶球生于茎顶，因此在收获木贼时应先轻扫其茎顶，使其孢子叶球掉落，保证其孢子叶球不被收割掉，在收获木贼时从地面往上10～15厘米处割断，保留地面部分，收取植物茎的上部。
种植结果，大约3个月左右即可收获第一茬木贼，经过1年时间，共收木贼4茬，每100平米收获干木贼6.9千克。另外，测定了种植之前的尾矿以及种植一年木贼之后木贼丛中尾矿的物化指标，见下表：
| pH值 | 铁(mg/kg) | 锌(mg/kg) | 微生物量氮(mg/kg) | |
| 种植前 | 2 | 2310 | 1861 | 0.76 |
| 种植一年后 | 6 | 1325 | 698 | 1.93 |
实施例2
在海南石碌的铁矿尾矿库进行本发明所述的尾矿修复，按照以下步骤进行：
（1）尾矿表面处理：在四月初对尾矿表层进行深度为20厘米的翻耕，经过测定其酸度，pH＝3，因此在翻耕时按照每平方米2千克的硼砂用量施用于尾矿表面，并且通过翻耕将硼砂与尾矿混合均匀，之后将翻耕过的尾矿地放置3天，之后将尾矿表面整平；
（2）种植木贼：待尾矿表面处理结束之后，将木贼幼苗移栽到经过处理的尾矿上，移栽时在整平的尾矿上按间距10厘米×10厘米挖小坑，小坑直径与深度以3厘米为标准，木贼幼苗插入小坑后将尾矿回填并轻轻压实，移栽结束后使用0.1％聚丙烯酰胺和0.5％硫酸铵的混合溶液进行浇灌，要将水浇透；
（3）木贼的日常管理：木贼生长过程中不需人为干预；
（4）木贼的收获：木贼生长至50～60厘米高时即可进行收获，木贼的孢子叶球生于茎顶，因此在收获木贼时应先轻扫其茎顶，使其孢子叶球掉落，保证其孢子叶球不被收割掉，在收获木贼时从地面往上10～15厘米处割断，保留地面部分，收取植物茎的上部。
种植结果，大约3个月左右即可收获第一茬木贼，经过1年时间，共收木贼4茬，每100平米收获干木贼7.4千克。另外，测定了种植之前的尾矿以及种植一年木贼之后木贼丛中尾矿的物化指标，见下表：
| pH值 | 铁（mg/kg） | 锌（mg/kg） | 微生物量氮（mg/kg） | |
| 种植前 | 3 | 2824 | 1423 | 1.08 |
| 种植一年后 | 6 | 1102 | 487 | 2.67 |
本领域技术人员可以根据本发明公开的内容和所掌握的本领域技术对本发明内容作出替换或变型，但是这些替换或变型都不应视为脱离本发明构思的，这些替换或变型均在本发明要求保护的权利范围内。
Claims (6)
1.一种铁矿尾矿的生物修复方法，该方法包括以下步骤：
（1）尾矿表面处理：对尾矿表层进行深度为20厘米的翻耕，并在翻耕时按照每平方米1～5千克的硼砂用量施用于尾矿表面，并且通过翻耕将硼砂与尾矿混合均匀，之后将翻耕过的尾矿地放置2～3天，之后将尾矿表面整平；
（2）种植木贼：待尾矿表面处理结束之后，将木贼幼苗移栽到经过处理的尾矿上，移栽时在整平的尾矿上按间距10厘米×10厘米挖小坑，小坑直径与深度以3厘米为标准，木贼幼苗插入小坑后将尾矿回填并轻轻压实，移栽结束后进行浇灌，要将水浇透；
（3）木贼的日常管理：木贼生长过程中不需人为干预；
（4）木贼的收获：木贼生长至50～60厘米高时即可进行收获，木贼的孢子叶球生于茎顶，因此在收获木贼时应先轻扫其茎顶，使其孢子叶球掉落，保证其孢子叶球不被收割掉，在收获木贼时从地面往上10～15厘米处割断，保留地面部分，收取植物茎的上部。
2.权利要求1中所述的铁矿尾矿的生物修复方法，其特征在于步骤（2）中浇灌所使用的是0.1％聚丙烯酰胺溶液。
3.权利要求1中所述的铁矿尾矿的生物修复方法，其特征在于步骤（2）中浇灌所使用的是0.1％聚丙烯酰胺和0.5％硫酸铵的混合溶液，施用聚丙烯酰胺和硫酸铵的混合溶液一方面利用聚丙烯酰胺的聚合特性，使松散的尾矿沙颗粒更好地团聚起来，从而有利于植物的定根与生长，另一方面通过施加硫酸铵增加尾矿中氮元素的含量，从而使植物的生长更加旺盛。
4.权利要求1中所述的铁矿尾矿的生物修复方法，其特征在于选择4月份进行木贼的定植。
5.权利要求1中所述的铁矿尾矿的生物修复方法，其特征在于选择背阴的尾矿进行木贼种植。
6.权利要求1中所述的铁矿尾矿的生物修复方法，其特征在于在尾矿表面施用硼砂的量根据尾矿酸度确定，尾矿酸度的测定方法如下：取1g尾矿将其置于10g蒸馏水中，充分搅拌1分钟后静置24小时，之后测定水的pH值，如果3<pH<4，则每平方米施用硼砂1～2千克，如果1<pH<3，则每平方米施用硼砂2～4千克，如果pH<1，则每平方米施用硼砂5千克。
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