CN105696520B - 一种具有污染修复功能的生态护岸结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有污染修复功能的生态护岸结构，由上至下依次包括岸坡土壤层、土壤和生物碳细颗粒层混合层、生物碳粗颗粒层和碎石层，将秸秆或稻草在缺氧条件下高温热解制备成生物碳颗粒，在酸洗活化后打碎磨制为直径为0.5‑0.8cm的所述生物碳细颗粒，将玉米芯在缺氧条件下高温热解制备成生物碳颗粒，在酸洗活化后打碎磨制为直径为1.5‑2.0cm的所述生物碳粗颗粒。本发明可提高护岸土壤的蓄水储养能力和修复能力，防止水体富营养化；洪泛期淹水时生物碳可吸附水中的氮磷等营养物质，退水后吸附的营养物质缓慢释放出来，供给其中的植物生长，同时还兼具保持填料含水率，防止植物旱死的作用。

Description

一种具有污染修复功能的生态护岸结构
技术领域
本发明涉及生态护岸技术领域，具体是一种具有污染修复功能的生态护岸结构。
背景技术
近年来，随着人类对河流和陆地生态系统干扰强度的增大，使其结构和功能日益退化。河岸带是陆地和河流生态系统的联系纽带，而人类过度扰动给河岸带的生态状况和人类的生产、生活造成诸多危害。为保护和管理自然河岸带，恢复和重建被人类活动严重破坏的河岸带，建造生态护岸是现代河道治理发展趋势。
生态护岸指的是利用植物或者植物与土木工程相结合的河道护坡形式，在防止河岸坍方之外，还具备使河水与土壤相互渗透，增强河道自净能力，有一定自然景观效果。在充分考虑河流的流速、水深、坡度、岸高和岸坡的土体性质等的条件下，生态护岸有植被护岸、硬质结构与植被结合、生态混凝土护岸等多种方法和类型。
植被护岸主要通过平整处理过的岸坡种植不同种类、不同品种的护坡植物而形成的护岸，通过植被根系的力学效应和水力学效应来固土保土、绿化坡岸来防止水土流失，具有景观和生态的双重功能。但是在一般情况下，随着土壤肥力的逐年丧失，岸坡植被逐年生长缓慢；加之淹没期间，退水后护坡的土壤层营养物质及水分缺乏，导致岸坡植物多死亡。以长江中下游为例，长江中下游大部分洲滩由厚度25～100m的疏松沉积物组成，且呈层状，具有二元结构特征；上层为河漫滩相的粘性土，厚4～30m。土壤粘粒含量高，质地粘重。土壤的酸碱度为中性偏碱。同时受水流影响，土壤中有机质和氮的含量较低，不利植被长期生长。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种具有污染修复功能的生态护岸结构，可提高护岸土壤的蓄水储养能力和修复能力，防止水体富营养化；洪泛期淹水时生物碳可吸附水中的氮磷等营养物质，退水后吸附的营养物质缓慢释放出来，供给其中的植物生长，同时还兼具保持填料含水率，防止植物旱死的作用。
一种具有污染修复功能的生态护岸结构，由上至下依次包括岸坡土壤层、土壤和生物碳细颗粒层混合层、生物碳粗颗粒层和碎石层，所述生物碳细颗粒的制备方法为：将秸秆或稻草经干燥后在缺氧条件下高温300-500摄氏度热解60-90分钟，制备成生物碳，用盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液，根据酸性、碱性或比例调和后进行酸洗活化，将酸洗活化、水洗、干燥后的生物碳粉碎研磨制为直径为0.5-0.8cm的生物碳细颗粒，所述生物碳粗颗粒的制备方法为：将玉米芯经干燥，初步打碎后在缺氧条件下高温400-600摄氏度热解90-120分钟，制备成生物碳，用盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液按中性比例进行活化，确保生物碳PH值呈中性，将活化、水洗、干燥后的生物碳研磨制为直径为1.5-2.0cm的生物碳粗颗粒。
进一步的，所述岸坡土壤层的厚度为40-50cm，所述土壤和生物碳细颗粒层混合层的厚度为20-30cm，所述生物碳粗颗粒层的厚度为20-30cm，所述碎石层的厚度为10-15cm。
进一步的，土壤和生物碳细颗粒层混合层中生物碳细颗粒所占质量百分比为8％-15％。
本发明通过将农业废弃物等生物质材料在缺氧条件下热解制备成生物碳，在进行活化处理后，根据不同生物质材料制备的生物碳细颗粒和粗颗粒以及与土壤的组合方式，提高岸坡土壤填料的蓄水储养能力和修复能力，防止岸坡植物旱死，通过保持岸坡填料含水率，提高岸坡植物生长率，其稳固的根系达到固土护岸的作用；同时，在河湖水位高于常水位时，能吸附水中的氮磷等营养物质，防止水体富营养化和污染，达到净化河湖水体的作用，可在确保防洪安全的同时，实现生态护坡的生态效应、景观效应和自净效应。
附图说明
图1是本发明具有污染修复功能的生态护岸结构的结构示意图。
图中：1—岸坡土壤层，2—土壤和生物碳细颗粒层混合层，3—生物碳粗颗粒层，4—碎石层。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1所示为本发明具有污染修复功能的生态护岸结构的结构示意图，所述具有污染修复功能的生态护岸结构由上至下依次包括岸坡土壤层1、土壤和生物碳细颗粒层混合层2、生物碳粗颗粒层3和碎石层4。
其中所述生物碳细颗粒的制备方法为：将秸秆或稻草经干燥后在缺氧条件下高温300-500摄氏度热解60-90分钟，制备成生物碳，用盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液，根据酸性、碱性或比例调和后进行酸洗活化，洗掉生物碳中微孔结构中的酸溶性或碱溶性物质，增加生物碳的多孔性，从而增强生物碳的吸附性和保水性，确保生物碳按需求呈酸性状态或碱性状态，将酸洗活化、水洗、干燥后的生物碳粉碎研磨制为直径为0.5-0.8cm的生物碳细颗粒；
所述生物碳粗颗粒的制备方法为：将玉米芯经干燥，初步打碎后在缺氧条件下高温400-600摄氏度热解90-120分钟，制备成生物碳，用盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液按中性比例进行活化，确保生物碳PH值呈中性，将活化、水洗、干燥后的生物碳研磨制为直径为1.5-2.0cm的生物碳粗颗粒。
所述岸坡土壤层1，厚度为40-50cm，主要供给岸坡植被生长的根系，便于中型植被或群落根系固土及维持土壤层岸坡稳定。
所述土壤和生物碳细颗粒层混合层2，厚度为20-30cm，粒径为0.5-0.8cm，将土壤与生物碳细颗粒充分混合，可以提高该层蓄水储养能力和修复能力，提高岸坡植被生长率。特别是在河湖水位上涨时，初步过滤水体中的杂质，通过吸附水中的营养物质，防止水体富营养化和污染。
所述生物碳粗颗粒层3的厚度为20-30cm，粒径为1.5-2.0cm，主要用于水体杂质的二次过滤，过滤的水体通过碎石层渗透重新排入河湖，达到净化河湖水体的作用。
所述碎石层4的厚度为10-15cm，用于渗透上层水体，同时稳固岸坡。
试验情况
1、试验区从水边线沿河滩岸坡间隔4m、8m、16m处，取中层土壤进行有机质检测，取岸边水体进行检测。土壤有机质含量分别为0.82％、0.52％、0.27％。水体总氮0.93mg/L，氨氮0.09mg/L，亚硝酸盐氮0.022mg/L，硝酸盐氮0.58mg/L，总磷0.11mg/L，可溶性正磷酸盐<0.01mg/L。同时测定土壤PH值为8.1。
2、取河滩部分土壤初步粉碎(包括块状土壤)待用。
3、将秸秆或稻草干燥后，用马弗炉在400摄氏度左右加热约60-80分钟制备成生物碳，待其冷却后用1mol·L-1的盐酸进行酸洗，再用蒸馏水进行水洗，使其PH为6左右。将活化、水洗、干燥后的生物碳研磨为0.5-0.8cm的细颗粒。
4、将玉米芯干燥后，用马弗炉在600摄氏度左右加热约100-120分钟制备成生物碳，待其冷却后用中性溶液进行清洗，再用蒸馏水进行水洗，使其PH为7左右。将水洗、干燥后的生物碳研磨为1.5-2.0cm的粗颗粒。
5、在试验区岸坡底部铺设10cm左右的碎石块，在碎石块上层铺设25cm左右的生物碳粗颗粒，将河滩土壤与生物碳细颗粒充分混合搅拌，其中生物碳细颗粒所占质量百分比为10％，铺设于生物碳粗颗粒上层，厚度为25cm左右。随后，在表层覆盖河滩土壤40cm左右，并撒播草籽。
6、1-2个月后，从水边线沿河滩岸坡间隔4m、8m、16m处，取中层混合土壤进行有机质检测，取岸边水体进行检测。土壤有机质含量分别为2.02％、1.24％、1.40％。水体总氮0.81mg/L，氨氮0.08mg/L，亚硝酸盐氮0.008mg/L，硝酸盐氮0.51mg/L，总磷0.10mg/L，可溶性正磷酸盐<0.01mg/L。
7、对比试验前后结果，土壤有机质含量较试验前提高，水体总氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总磷含量较试验前降低。土壤有机质提高利于岸坡植被生长，随着水体中总氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总磷含量的降低，水质逐步得到改善。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种具有污染修复功能的生态护岸结构，其特征在于：由上至下依次包括岸坡土壤层(1)、土壤和生物碳细颗粒层混合层(2)、生物碳粗颗粒层(3)和碎石层(4)，所述生物碳细颗粒的制备方法为：将秸秆或稻草经干燥后在缺氧条件下高温300-500摄氏度热解60-90分钟，制备成生物碳，用盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液，根据酸性、碱性或比例调和后进行酸洗活化，将酸洗活化、水洗、干燥后的生物碳粉碎研磨制为直径为0.5-0.8cm的生物碳细颗粒，所述生物碳粗颗粒的制备方法为：将玉米芯经干燥，初步打碎后在缺氧条件下高温400-600摄氏度热解90-120分钟，制备成生物碳，用盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液按中性比例进行活化，确保生物碳PH值呈中性，将活化、水洗、干燥后的生物碳研磨制为直径为1.5-2.0cm的生物碳粗颗粒。
2.如权利要求1所述的具有污染修复功能的生态护岸结构，其特征在于：所述岸坡土壤层(1)的厚度为40-50cm，所述土壤和生物碳细颗粒层混合层(2)的厚度为20-30cm，所述生物碳粗颗粒层(3)的厚度为20-30cm，所述碎石层(4)的厚度为10-15cm。
3.如权利要求1所述的具有污染修复功能的生态护岸结构，其特征在于：土壤和生物碳细颗粒层混合层(2)中生物碳细颗粒所占质量百分比为8％-15％。
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