CN103299799A - 矿山污染地植被恢复的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于生态修复领域，提供了一种矿山污染地植被恢复的处理方法，该方法包括以下步骤：清除矿山污染地表面的大块浮石或者突出物；配置阻控隔离材料；在污染地表面喷覆阻控隔离材料并形成阻控隔离层；利用阻控隔离层对污染地表面进行封闭隔离；利用纤维丝固土护坡植生技术在阻控隔离层上重建植生层；以及在植生层上种植植物实现植被恢复。该处理方法通过在矿山表面形成阻控隔离层以起到物理和化学封闭隔离作用，防止矿山深层可能反渗的酸性和重金属离子由于土壤毛细管作用反渗至矿山表层，并在该阻控隔离层上重建植生层，为植物生长发育提供良好物理化学性质的矿山土壤环境，从而达到植被恢复以及保持水土的目的。
Description
技术领域
本发明属于生态修复领域，尤其涉及矿山污染地植被恢复的处理方法。
背景技术
金属矿山的露天开采与生产过程造成的生态破坏和环境污染点多、量大、面广，给矿区及周边生态系统、土壤环境、水环境等造成严重威胁，这已经成为当今制约经济与社会可持续发展的世界性难题。特别是成分复杂的共（伴）生矿，在开采或已开采区域形成大量的固体废弃物重金属含量过高，长期裸露使硫矿物氧化造成土壤酸化，固体废渣经雨水冲刷、淋溶，将其中的有毒有害成分渗入土壤中，造成土壤酸化和重金属污染，导致土壤环境恶化，植被全面退化，土壤进一步再酸化和流失。目前，在酸性和重金属复合污染的矿地进行良好环境重建的方法较少，不是单一的撒石灰就是覆0.5～1m的营养土。采用单一撒石灰的方法难以迅速中和矿地深层的酸性以及对重金属离子进行固化，而且不能防止硫矿物氧化再酸化，同时也会使土壤复酸化程度加强。而大面积覆土需要大量的营养土，成本高昂，难以适用于我国矿产开采中因历史原因造成的大面积裸露污染地的植被恢复问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿山污染地植被恢复的处理方法，针对露天开采金属矿山存在的土壤酸化和多种重金属复合污染的裸露矿地植被恢复时，矿地深层可能反渗的酸性和重金属离子由于土壤毛细管作用反渗污染矿地表层植生层及毒害植物的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种矿山污染地植被恢复的处理方法包括以下步骤：
S1：清除矿山污染地表面的大块浮石或者突出物；
S2：配置阻控隔离材料；
S3：在所述污染地表面喷覆所述阻控隔离材料并形成阻控隔离层；
S4：利用所述阻控隔离层对所述污染地表面进行封闭隔离；
S5：利用纤维丝固土护坡植生技术在所述阻控隔离层上重建植生层；以及
S6：在所述植生层上种植植物实现植被恢复。
进一步地，步骤S2中的所述阻控隔离材料包括按比例混拌的多种碱性材料、PH缓冲材料、抗氧化材料、重金属螯合材料、粘结材料、碱性辅料以及客土。
进一步地，所述阻控隔离材料中各组份的重量百分比范围如下：所述多种碱性材料为5～10%、所述PH缓冲材料为0.2～0.5%、所述抗氧化材料0.1～0.3%、所述重金属螯合材料为0.1～0.3%、所述粘结材料为0.2～0.5%、所述碱性辅料为15～30%以及所述客土为30～50%。
进一步地，所述阻控隔离材料还包括富含有机质的生物有机肥，所述生物有机肥是利用城市生活污泥、秸秆、谷壳、蘑菇渣、家畜粪便等农牧业废弃物经过好氧发酵而成的。
进一步地，所述生物有机肥的重量占所述阻控隔离材料总重量百分比范围为20～30%。
进一步地，步骤S2之后还包括将所述阻控隔离材料在常温下加水均匀混合形成浆状喷混料的步骤。
进一步地，步骤S3中还包括利用湿喷机将所述浆状喷混料以及利用喷丝机将人造纤维丝制成同步喷覆在所述污染地表面的步骤，所述阻控隔离层的厚度为10～15厘米。
进一步地，步骤S3中还包括利用空压机为所述喷湿机喷播时提供高压空气动力的步骤。
进一步地，步骤S5中的纤维丝固土护坡植生技术是将连续的人造纤维丝与有机菌材在高压空气作用下进行同步的连续喷混。
进一步地，所述有机菌材包括按比例配置的过筛原表土、生物有机肥、植物纤维、缓释型复合肥、粉煤灰、磷矿粉、EDTA、粘结剂以及保水剂。
本发明的矿山污染地植被恢复的处理方法通过在矿山表面形成阻控隔离层以起到物理和化学封闭隔离作用，防止矿山深层可能反渗的酸性和重金属离子由于土壤毛细管作用反渗至矿山表层，并利用纤维丝固土护坡植生技术在该阻控隔离层上重建植生层，为植物生长发育提供良好物理化学性质的矿山土壤环境，而且也避免矿山土壤再酸化或者植被退化等问题，从而达到植被恢复以及保持水土的目的。
附图说明
图1是本发明实施例提供的矿山污染地植被恢复的处理方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的采用矿山污染地植被恢复的处理方法的机理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1和图2，本发明实施例提供的矿山污染地植被恢复的处理方法包括以下步骤：
S1：清除矿山污染地表面4的大块浮石或者突出物；
S2：配置阻控隔离材料；
S3：在所述污染地表面4喷覆所述阻控隔离材料并形成阻控隔离层3；
S4：利用所述阻控隔离层3对所述污染地表面4进行封闭隔离；
S5：利用纤维丝固土护坡植生技术在所述阻控隔离层3上重建植生层2；以及
S6：在所述植生层2上种植植物1实现植被恢复。
该处理方法通过配置阻控隔离材料，将所述阻控隔离材料喷覆在矿山污染地表面5并在裸露矿山污染地表层形成阻控隔离层3，利用该阻控隔离层的物理和化学隔离原理对矿山污染地表层进行“全封闭”，作为一种隔离屏障起到对酸性和重金属进行缓冲隔离的作用，避免矿山污染地深层可能存在的酸性和重金属离子5向上反渗直接危害上层植生层，并在该阻控隔离层3的基础上进行植生层2重建和实现植被恢复，为植物1生长发育提供一个长期、稳定的、具有良好理化性质的矿山土壤环境，利于植物1根系发育，促进植被恢复。
该处理方法利用阻控隔离层3对矿山污染地表面4形成物理和化学封闭隔离作用，具体地，利用阻控隔离层3在污染地表面形成一种有效的物理阻控隔离屏障，一方面可以避免矿山污染地之地下层的硫矿物等于空气中的氧气直接接触发生氧化反应而造成土壤再次酸化，另一方面可以避免矿山污染地之地下层的酸性和重金属离子5与植生层2和植物1直接接触而对植物1造成毒害作用；利用阻控隔离层3在污染地表面4形成一种有效的化学阻控隔离屏障，可以有效防止矿山污染地之地下层的酸性和多种重金属离子5由于土壤毛细管作用向上反渗直接毒害植物1。
该矿山污染地植被恢复的处理方法之步骤S2中的所述阻控隔离材料包括按比例混拌的多种碱性材料、PH缓冲材料、抗氧化材料、重金属螯合材料、粘结材料、碱性辅料以及客土。具体地，多种碱性材料包括氢氧化钙（Ca（OH）2）、碳酸钙（CaCO3）和碳酸镁（MgCO3），用于对矿山污染地深层土壤再酸化或者酸性离子5可能反渗起到阻控和缓冲作用，通过与这些酸性物质发生化学反应以阻止其反渗至植生层而直接污染植生层2，从而保护植生层2上的植物1；PH缓冲材料用于调节阻控隔离层3的酸碱度，避免过度碱化或者过度酸化，维持阻控隔离层3的弱碱性；抗氧化材料包括乙二胺四乙酸（EthyleneDiamine Tetraacetic Acid，简称EDTA）、丁基羟基茴香醚（Butyl Hydroxy Anisd，简称BHA）、抗氧剂264（Butylated Hydroxy Toluene，简称BHT）、没食子酸丙酯（Proply Gallate，简称PG）以及特丁基对苯二酚（Tertiary ButylHydroquinone，简称TBHQ）,可以起到化学封闭矿山表面，防止矿山深层硫矿物氧化再酸化；重金属螯合材料包括EDTA、S，S-乙二胺二琥珀酸（S,S-EthyleneDiamine Disuccinic acid，简称S，S-EDDS）、柠檬酸（Citric Acid，简称CTA）以及十二烷基硫酸钠（Sodium Dodecyl Dulfate，简称SDS），用于对矿山深层可能反渗的重金属离子5起到缓冲和固化作用，以阻止其反渗至植生层2而直接污染植生层2，从而保护植生层2上的植物1；粘结材料用于增强阻控隔离层3的粘结性能，使其在矿山污染地表面4形成较为致密的及整体性的隔离层，以物理形成封闭矿山污染地表面；碱性辅料包括磷矿粉、粉煤灰、白云石、磷石膏和草木灰，其中，磷矿粉作为弱碱性材料，不仅可以对可能反渗的酸性物质5进行缓冲，而且可以为植物生长提供长期的营养元素供应（例如磷元素），粉煤灰也是一种弱碱性材料，可以起到对反渗的酸性离子5进行缓冲，同时对阻控隔离层3起到一定的粘结作用；客土作为主要填充料使用。
所述阻控隔离材料中含有的抗氧化材料能够有效防止或最大程度延缓硫矿物发生氧化反应，避免对土壤造成再酸化，为植物生长发育赢得充足时间，在裸露矿地植被生长发育后可对矿地表面形成天然封闭和保护作用，最终达到恢复生态保持水土的目的。
进一步地，所述阻控隔离材料中各组份的重量百分比范围如下：所述多种碱性材料为5～10%、所述PH缓冲材料为0.2～0.5%、所述抗氧化材料0.1～0.3%、所述重金属螯合材料为0.1～0.3%、所述粘结材料为0.2～0.5%、所述辅料为15～30%以及所述客土为30～50%，将各组份按重量百分比进行均匀混合以得到用于形成阻控隔离层3的阻控隔离材料。
所述阻控隔离材料还包括富含有机质的生物有机肥，所述生物有机肥是利用城市生活污泥、秸秆、谷壳、蘑菇渣、家畜粪便等农牧业废弃物经过好氧发酵而成的。该生物有机肥中的有机质含量超过30%，所述有机质均匀分布在阻控隔离层中，能够对向矿山污染地表面4反渗的多种重金属离子5进行螯合作用，同时将稳定态的重金属络合物吸附在阻控隔离层3上，阻止重金属离子5向植生层2继续反渗而毒害植物1，而且，所述有机质还可以为后期植物1生长发育提供有机质供应，有助于矿山污染地植被的恢复。该生物有机肥是经过高温好氧发酵而成的，将生物有机肥应用于矿山生态修复领域可以实现废弃物资源化再利用，节能环保。
所述生物有机肥的重量占所述阻控隔离材料总重量百分比范围为20～30%。将该生物有机肥与多种碱性材料、PH缓冲材料、抗氧化材料、重金属螯合材料、粘结材料、碱性辅料和客土按比例混拌均匀以形成阻控隔离材料，该阻控隔离材料可以作为矿山表面的隔离屏障以缓冲隔离酸性和重金属，另外还可以将生物有机肥中的有机质提供给植物，有助于植被恢复。利用生物有机肥中的有机质为后期植物的生长发育提供有机质供应，并起到蓄水保肥作用。
矿山污染地植被恢复的处理方法的步骤S2之后还包括将所述阻控隔离材料在常温下加水均匀混合形成浆状喷混料的步骤。利用搅拌机对所述喷混料进行搅拌，以使其各组份分布均匀，从而对矿山表面4各处所起的隔离作用基本相同，而有助于各处植被恢复。
所述矿山污染地植被恢复的处理方法的步骤S3中还包括利用湿喷机将所述浆状喷混料以及利用喷丝机将人造纤维丝制成同步喷覆在所述污染地表面4的步骤，所述阻控隔离层3的厚度为10～15厘米。利用连续的人造纤维丝与浆状阻控隔离材料同步喷覆可以对阻控隔离层3起到加筋补强的作用，并使所形成的阻控隔离层3具有分布均匀及各向同性力学性质的特点，而且该阻控隔离层3的物理结构具有致密性、一致性和整体性，从而达到对矿山表面4全封闭、全隔离的目的，并通过阻控隔离层3的致密性完全封闭矿地表面，有效防止深层硫矿物氧化再酸化。该阻控隔离层3的厚度为10～15里面，以有效阻隔矿山深层可能向矿山表面反渗的酸性和重金属5进行缓冲隔离，防止因反渗而直接与植生层2接触，破坏植物1生长。
步骤S3中还包括利用空压机为所述喷湿机喷播时提供高压空气动力的步骤。在喷覆阻控隔离材料时，利用喷湿机喷播浆状的阻控隔离材料，同时利用喷丝机同步喷覆人造纤维丝，为了加强所形成的阻控隔离层3的致密性，利用空压机提供高压空气动力，使喷播在矿山表面4的阻控隔离材料与人造纤维丝紧密结合，从而增强该阻控隔离层3的封闭隔离效果。
步骤S5中的纤维丝固土护坡植生技术是将连续的人造纤维丝与有机菌材在高压空气作用下进行同步的连续喷混。利用该方法在阻控隔离层3上形成一层均匀分布的具有各向同性力学性质的植生层2，利用连续的纤维丝与有机菌材混喷以对该植生层2起到加筋补强的作用，为植物1生长提供最佳的土壤理化环境。该植生层2厚度范围为5～15厘米，以提供植物1生长所需的土壤环境。
所采用的人造纤维丝的性能指标为：人造纤维丝的型号为150D、伸长率为10%以及抗拉强度为6.8～7克。人造纤维丝的用量为3.0千克每立方米。利用该人造纤维丝对植生层2起到加筋补强作用。
所述有机菌材包括按比例配置的过筛原表土、生物有机肥、植物纤维、缓释型复合肥、粉煤灰、磷矿粉、EDTA、粘结剂以及保水剂。将该有机菌材作为植生层2的材料之一以提供植物1生长发育所需的基本养份。优选地，每立方米植生层2中有机菌材的配置为：过筛原表土50kg、生物有机肥40kg、植物纤维5kg、缓释型复合肥1kg、粉煤灰500g、磷矿粉500g、EDTA0.1kg、粘结剂0.2kg以及保水剂0.15kg。
步骤S6中的植被恢复时通过在矿山表面4建立阻控隔离层3并在该阻控隔离层3的基础上进行植生层2重建以及在植生层2上种植植物1来实现的，为植物1生长提供一个长期的、稳定的、具有良好物理化学性质的矿山土壤环境，理由植物1根系发育，促进植被恢复。所种植的植物1选择耐酸性、耐重金属离子的草本植物和灌木植物，以抗逆性强的灌木植物为主，如狗牙根、宽叶雀稗、银合欢、木豆、湿地松和马尾松等。
以下结合江西城门山某铜矿生态修复中的植被恢复案例对本发明实施例提供的矿山污染地植被恢复的处理方法进行说明。
该矿山的基本情况：矿山裸露的污染矿地为尾矿渣堆成的缓坡地，矿地下层土壤中含有大量硫矿物，由于长期裸露造成土壤严重酸化，PH值在4.0～6.5之间，同时下层土壤中含有多种重金属，包括铅（Pb）、铬（Cr）以及铜（Cu）等。
具体实施步骤如下：
清理矿地：简单清理矿地表面，清除矿地表面的大块浮石或者突出物，防止这些突出物影响后续阻控隔离层的形成以及破坏所述阻控隔离层对矿地表层的全封闭效果；
配置阻控隔离材料：将多种碱性材料、重金属螯合材料、抗氧化材料、PH缓冲材料、碱性辅料、生物有机肥、粘结材料以及客土按比例混拌均匀，且各组成材料的重量百分比如下：多种碱性材料为10%、重金属螯合剂为0.3%、抗氧化材料为0.2%、PH缓冲材料为0.5%、碱性辅料为25%、生物有机肥为25%、粘结材料为0.5%以及客土为38.5%。
形成阻控隔离层：将上述的阻控隔离材料置于湿喷机料斗内加水搅拌成浆状，利用液压泵送式湿喷机、空压机（提供动力）等将浆状阻控隔离材料喷覆在裸露的污染矿地表层，形成10～15cm厚度的阻控隔离层。
封闭隔离：阻控隔离层中各组分均匀分散，相互粘结，在矿地表面形成均匀的、致密的、可对矿地表面全封闭的阻控隔离层，起到物理和化学隔离封闭作用，阻止矿地下层硫矿物继续氧化再酸化，对可能反渗的酸性和重金属离子进行缓冲隔离，防止酸性和重金属离子反渗直接污染植生层和毒害植物。
重建植生层：在阻控隔离层的基础上，利用纤维丝固土护坡植生技术进行植生层重建。纤维丝固土护坡植生技术是将连续的人造纤维丝与有机菌材在高压空气作用下进行同步的连续喷混，在阻控隔离层上面形成一种均匀分布的具有各向同性力学性质的纤维丝加筋补强植生层。人造纤维丝性能指标：150D、伸长率10%以及拉断强度6.8～7克，人造纤维丝的用量为3.0千克每立方米。每立方米植生层中有机菌材的配置为：过筛原表土50kg、生物有机肥40kg、植物纤维5kg、缓释型复合肥1kg、粉煤灰500g、磷矿粉500g、EDTA0.1kg、粘结剂0.2kg以及保水剂0.15kg。经人造纤维丝加筋补强的植生层的厚度为5cm以上，喷播植生层面层（加草灌木种子）1～2cm。植物选择以耐酸性、耐重金属离子的草灌木植物，以抗逆性强的灌木植物为主，如狗牙根、宽叶雀稗、银合欢、木豆、湿地松、马尾松等。
植被恢复：经过一年的养护管理，裸露矿地完全被植被覆盖，灌木类植物生长良好，逐渐突出于草本植物，初步达到裸露矿地生态修复、保持水土的目的，效果显著。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种矿山污染地植被恢复的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：清除矿山污染地表面的大块浮石或者突出物；
S2：配置阻控隔离材料；
S3：在所述污染地表面喷覆所述阻控隔离材料并形成阻控隔离层；
S4：利用所述阻控隔离层对所述污染地表面进行封闭隔离；
S5：利用纤维丝固土护坡植生技术在所述阻控隔离层上重建植生层；以及
S6：在所述植生层上种植植物实现植被恢复。
2.如权利要求1所述的矿山污染地植被恢复的处理方法，其特征在于，步骤S2中的所述阻控隔离材料包括按比例混拌的多种碱性材料、PH缓冲材料、抗氧化材料、重金属螯合材料、粘结材料、碱性辅料以及客土。
3.如权利要求2所述的矿山污染地植被恢复的处理方法，其特征在于，所述阻控隔离材料中各组份的重量百分比范围如下：所述多种碱性材料为5～10%、所述PH缓冲材料为0.2～0.5%、所述抗氧化材料0.1～0.3%、所述重金属螯合材料为0.1～0.3%、所述粘结材料为0.2～0.5%、所述碱性辅料为15～30%以及所述客土为30～50%。
4.如权利要求2所述的矿山污染地植被恢复的处理方法，其特征在于，所述阻控隔离材料还包括富含有机质的生物有机肥，所述生物有机肥是利用城市生活污泥、秸秆、谷壳、蘑菇渣、家畜粪便等农牧业废弃物经过好氧发酵而成的。
5.如权利要求4所述的矿山污染地植被恢复的处理方法，其特征在于，所述生物有机肥的重量占所述阻控隔离材料总重量百分比范围为20～30%。
6.如权利要求1至5任意一项所述的矿山污染地植被恢复的处理方法，其特征在于，步骤S2之后还包括将所述阻控隔离材料在常温下加水均匀混合形成浆状喷混料的步骤。
7.如权利要求6所述的矿山污染地植被恢复的处理方法，其特征在于，步骤S3中还包括利用湿喷机将所述浆状喷混料以及利用喷丝机将人造纤维丝制成同步喷覆在所述污染地表面的步骤，所述阻控隔离层的厚度为10～15厘米。
8.如权利要求7所述的矿山污染地植被恢复的处理方法，其特征在于，步骤S3中还包括利用空压机为所述喷湿机喷播时提供高压空气动力的步骤。
9.如权利要求1所述的矿山污染地植被恢复的处理方法，其特征在于，步骤S5中的纤维丝固土护坡植生技术是将连续的人造纤维丝与有机菌材在高压空气作用下进行同步的连续喷混。
10.如权利要求9所述的矿山污染地植被恢复的处理方法，其特征在于，所述有机菌材包括按比例配置的过筛原表土、生物有机肥、植物纤维、缓释型复合肥、粉煤灰、磷矿粉、EDTA、粘结剂以及保水剂。
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