CN106811204A - 一种促植物生长的金属矿区污染土壤修复剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种促植物生长的金属矿区污染土壤修复剂，修复剂含下述六种成分：矿质腐植酸、凹凸棒土、粉煤灰、聚谷氨酸、磷矿粉及微生物有机肥。利用该修复剂处理污染土壤时，按所述修复剂与矿区污染土壤为1-2:1000（重量比）进行充分混合后，再加入适当水润湿，充分搅拌混合后进行植物的栽培。该土壤修复剂利用矿质腐植酸、凹凸棒土和粉煤灰对重金属的吸附性能以及聚谷氨酸的螯合作用将土壤中重金属离子进行固定，阻止其通过淋溶和径流迁移；一方面利用腐植酸、磷矿粉及微生物有机肥等，调控植物对土壤重金属的吸收，提高土壤保水保肥性能。本发明选用大量矿物材料进行配比，产品价格低廉，可以促进干旱条件下矿区植物的存活和生长发育，尤其适用于对植物有明显毒害作用的高浓度重金属污染土壤的快速绿化修复工程。

Description

一种促植物生长的金属矿区污染土壤修复剂

技术领域

本发明属于金属矿区污染土壤的修复技术领域，特别涉及重金属污染土壤修复剂配方。

背景技术

矿产资源是人类生存和发展的重要物质基础，矿产资源的开采被认为是迄今人类最大规模改变地球表面景观、破坏地表生态植被系统的有组织之人类生产活动。在开采中，矿区的表土和植被往往被破坏得面目全非，整体的生态系统受到损害，平均每年因洪水、滑坡、泥石流等灾害而造成的土地毁坏常需花费大量人力、财力进行治理。除了表土和植被破坏问题外，还有诸如矿区土地和水体重金属污染恶化、生态环境多样性丧失、矿区居民患病率显著增加等一系列复杂多样的环境安全问题。这使得矿山地区可持续发展的前进动力受到阻碍。因此大力推动矿山土地污染的修复治理和生态植被的快速恢复工作，越来越被认为是解决西部地区环境保护问题的一个非常有效的途径。

金属矿区土壤是一类特殊的土壤，金属矿山开发的采、选、冶都会向环境中排放重金属元素，矿区周边的生态环境特别是土壤中重金属的污染已成为严重的环境污染问题。矿区土壤一般不利于植物的生长定居。主要原因表现为土壤结构差，有机质含量低，缺水缺肥，营养成分低极端贫瘠，尤其缺氮；重金属含量高且含有多种有毒有害元素形成复合污染；极端的pH；盐分含量高等。土壤结构差，持水保肥能力低；盐分含量高，影响植物新陈代谢，导致进一步的生理干旱。pH过高会导致土壤中营养成分的有效性降低且高pH会直接抑制植物的生长发育。pH过低会导致土壤中重金属的活性增强，加剧其对植物的毒害。目前重金属污染土壤修复技术主要有物理修复法、生物修复法、电动力学修复法、淋滤法、热解吸法、玻璃化法和固化稳定化法等，在以上重金属污染土壤治理方法中，物理修复法成本高、效率低；电动力学修复只适用小面积污染，而且现场不宜操作；淋滤法需要添加表面活性剂，存在污染地下水的危险；热解吸法是利用加热回收气体的方法，该方法不适合现场操作且费用高，只用范围窄等问题，玻璃化法改变了土壤的性质，只适用于污染严重而且面积较小的情况；添加石灰的稳定化方法提高了土壤的pH值，对碱性土壤效果不好；而生物修复法是指利用生物尤其是植物和微生物，诱导或加快环境中有害污染物的降解过程，最终转化为无害物质的生物工程技术。与传统的化学、物理处理方法相比，生物修复技术具有下列优点：(1)污染物在原地被降解、清除；(2)修复效果彻底；(3)就地处理，操作简便，对周围环境干扰少；(4)成本低；(5)不产生二次污染，遗留问题少。但因为土壤中重金属对许多植物有毒害作用，常常影响了植物的存活和生长，从而阻碍了植物对高浓度重金属污染土壤的修复进程。而土壤微生物是土壤中的活性胶体，它们比表面大，带电荷，代谢活动旺盛。研究表明，受到重金属污染的土壤和植物根际，往往也富集多种耐重金属的微生物，它们常常可以通过多种方式影响土壤重金属的活性。在土壤-植物根际-微生物体系中，一些微生物和植物根系分泌到土壤中的有机酸，可通过络合作用影响土壤中金属的形态，改变土壤中重金属的平衡状态；而某些微生物的催化富集作用，又会对土壤中重金属有着明显的固定效果，可以将土壤中生物可利用性的重金属离子进行固定，从而减少对植物的毒害，促进植物的生长。

总之，矿山土壤基质改良，应根据其基本理化性状，添加适宜的改良剂，改善不利于植物生长的土壤因子，使植物能顺利定植。一般选用的改良基质应具有能快速降低重金属活性、阻止渗透、抑制植物吸收和持续时间长等特性，同时还应该价格低廉、方便使用、环境二次污染风险小、无毒害等特点。

发明内容

本发明的目的是为解决已有技术的不足之处，提出一种促植物生长的金属矿区污染土壤修复剂，具有原料成本低廉、生产设备简单、方便使用、效果好且不出现二次污染等优点。

本发明提出的促植物生长的金属矿区污染土壤修复剂，其特征在于，主要由矿质腐植酸、聚谷氨酸、凹凸棒土、粉煤灰、磷矿粉及微生物有机肥混合而成，各成分的重量百分比为：矿质腐植酸10-40％、凹凸棒土10-30％、粉煤灰5-10％、聚谷氨酸1-10％、磷矿粉1-5％、微生物有机肥10-40％。其中矿质腐植酸、凹凸棒土、粉煤灰、磷矿粉等原料经过初步烘干、粉碎后，粒度均能过100目筛。微生物有机肥中含有枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶胨样芽孢杆菌、硅酸盐细菌和丛枝菌根孢子及菌丝的土壤发酵混合物。

本发明的特点及技术效果：

利用天然矿料治理污染物的方法是建立在充分利用自然规律的基础之上的，体现了天然自净化作用的特色。更为有利的是，要采用的部分天然矿料来源于矿山及其使用后废弃物，能方便生产使用，具有降低生产成本、以废治废、污染控制与废弃物资源化并行，具有“零排放”兼有“零废料”的环保意义。矿物处理方法还具有处理设备简单、降低运输费且不出现二次污染等优势，可以实现环保与生产的协调发展以及确保社会与经济的持续发展。

本发明的金属矿区污染土壤修复剂，主要成分含天然矿物如矿质腐植酸、凹凸棒土、粉煤灰和磷矿粉，生物发酵产品聚谷氨酸和微生物有机肥，它可以有效稳定土壤中的重金属，防止重金属在土壤中迁移进入植物体内，从而降低植株对重金属的生物有效性，从根本上防止重金属进入食物链。

该修复剂适用于现场操作，并且治理费用低，不会产生二次污染，且在短时间内可以降低污染程度，治理时间短，而且更为有利的是有益于植株对养分的吸收，是一种安全、有效的重金属污染修复材料。

本发明的金属矿区污染土壤修复剂不仅可以使污染土地得到有效治理，从而为西部干旱地区矿山复绿的治理工作提供理论依据，为西部干旱地区矿山复绿技术的推广奠定基础，具有重要的现实意义和经济价值。

具体实施方式

本发明提出的重金属污染土壤原位修复剂，结合实施例详细说明如下：

本发明的修复剂主要包括：矿质腐植酸、凹凸棒土、磷矿粉、粉煤灰、聚谷氨酸及微生物有机肥。其中矿质腐植酸产自山西吕梁，凹凸棒土产自江苏省盱眙，磷矿粉产自云南，粉煤灰采用北京热电二厂燃烧完的粉煤灰料。各矿物经过粉碎后，粒度均过100目筛。微生物有机肥为含有枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶胨样芽孢杆菌、硅酸盐细菌和丛枝菌根孢子及菌丝的土壤发酵混合物，由北京威业源生物科技公司自行发酵制备。聚谷氨酸是解淀粉芽孢杆菌生物发酵提取获得，产自江苏南京。

本发明配比时可分为两步，其中先将粉碎过筛后的固体材料(含矿质腐植酸、凹凸棒土、粉煤灰、磷矿粉)混合均匀后，再分别加入聚谷氨酸、微生物有机肥充分混匀后使用。

本发明的修复剂实际使用方法是在植株播种或移栽前，将污染土壤进行翻动，根据土壤污染等情况，将修复剂按1-5∶1000(干重量比)加入到土壤中，进行充分混合后，再加入适当的水润湿处理后，放置一天后开始植物的播种或移栽，并根据植物后期的生长情况进行适当的补加和日常的维护管理。

实施例1：在镉污染矿区土壤治理中，每10公斤污染土样添加了10g修复剂(即0.1％的添加量)，各成分的含量为：矿质腐植酸35％、凹凸棒土10％、粉煤灰5％、聚谷氨酸5％、磷矿粉5％、微生物有机肥40％，栽种了多年生黑麦草，生长三个月后。经测定分析，可使植株生物量较空白对照增加135％，植株叶和茎中镉含量可降低35％，修复剂有效抑制了土壤中的重金属镉向植株体内的迁移。

实施例2：在镉污染矿区土壤治理中，每10公斤土添加20g修复剂(即0.2％的添加量)，各成分的含量为：矿质腐植酸25％、凹凸棒土20％、粉煤灰10％、聚谷氨酸5％、磷矿粉5％、微生物有机肥35％，栽种了多年生黑麦草，生长三个月后。经测定分析，可使植株生物量较空白对照增加150％，植株叶和茎中镉含量可降低55％，修复剂有效抑制了土壤中的重金属镉向植株体内的迁移。

实施例3：在铜镉污染矿区土壤治理中，每10公斤土添加40g修复剂(即0.4％的添加量)，各成分的含量为：矿质腐植酸40％、凹凸棒土10％、粉煤灰5％、聚谷氨酸10％、磷矿粉5％、微生物有机肥30％，栽种了多年生黑麦草，生长三个月后。经测定分析，可使植株生物量较空白对照增加145％，植株叶和茎中铜镉含量分别降低38％和31％左右，，修复剂有效抑制了土壤中的重金属铜、镉向植株体内的迁移。

实施例4：在铅锌污染矿区土壤治理中，每10公斤土添加20g修复剂(即0·4％的添加量)，各成分的含量为：矿质腐植酸40％、凹凸棒土30％、粉煤灰10％、聚谷氨酸2％、磷矿粉3％、微生物有机肥15％，栽种了多年生黑麦草，生长三个月后。经测定分析，可使植株生物量较空白对照增加215％，植株叶和茎中铜镉含量分别降低59％和36％左右，，修复剂有效抑制了土壤中的重金属铜、镉向植株体内的迁移。

本发明的重金属污染土壤修复剂可显著促进植株的生长，植株生物量可增加140-215％；可以显著降低植株体内的重金属吸收量，重金属含量可降低35-59％。

Claims (3)

1.一种促植物生长的金属矿区污染土壤修复剂，其特征在于，主要由矿质腐植酸、凹凸棒土、粉煤灰、聚谷氨酸、磷矿粉及微生物有机肥混合而成，各成分的重量百分比为：矿质腐植酸10-40％、凹凸棒土10-30％、粉煤灰5-10％、聚谷氨酸1-10％、磷矿粉1-5％、微生物有机肥10-40％。

2.如权利要求1所述的矿质腐植酸、凹凸棒土、粉煤灰、磷矿粉，其特征在于矿物原料经过初步烘干、粉碎后，粒度均能过100目筛。

3.如权利要求1所述的微生物有机肥，其特征在于所述微生物有机肥中含有枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶胨样芽孢杆菌、硅酸盐细菌和丛枝菌根孢子及菌丝的土壤发酵混合物。