技术领域
[0001] 本
发明属于土壤生态修复技术领域，尤其涉及一种铜矿区污染土壤的生态修复方法。
背景技术
[0003] 矿产资源的开发为我国经济建设做出了巨大贡献，但由于开采手段粗糙、管理不当，也造成了大面积的矿区废弃地和土壤重金属污染。这些被重金属污染的废弃土壤严重破坏了矿区周围生态环境，并通过各种途径直接或间接威胁周边居民的生命健康。
[0004] 矿区废弃土壤的传统修复方法有工程修复、物理
化学修复等。这些方法均可在一定程度上降低土壤中重金属的污染程度，但也存在着局限性，如投资大、难以大规模处理污染土壤、处理后土壤活性下降等。近年来，生态修复逐渐成为人们研究的热点。生态修复尤其是
植物修复具有投资小、效果好、无二次污染等特性，在矿山
土壤修复中显示出巨大的应用前景。
[0005] 植物修复废弃矿区土壤的关键在于筛选出能够对重金属进行超富集的植物。这些超富集植物对重金属具有较高的耐性，通过发达的根系能够将土壤中的重金属转移到茎、叶等地上部分，从而实现污染土壤的修复。目前，已调查筛选出可用于矿区废弃土壤修复的超富集植物有小飞扬草、蜈蚣草、海州香薷、鸭跖草等。中国
专利CN 101670360A公开了一种蒲儿根在修复矿山土壤及
污泥的重金属铜污染中的应用，将蒲儿根种植于重金属铜污染的矿山土壤或污泥中即可。该方法虽然可以起到修复矿山废弃土壤的作用，但由于矿区土壤理化性质差，养分含量低，存在着植物存活率不高，生长困难等问题。
[0006] 综上所述，现有技术存在的问题是：(1)工程修复、物理化学修复等方法存在着局限性，如投资大、难以大规模处理污染土壤、处理后土壤活性下降等问题。
[0007] (2)植物修复方法中，由于矿区土壤理化性质差，养分含量低，现有修复矿山废弃土壤的技术存在着植物存活率不高，生长困难等问题。
[0008] (3)在植物修复过程中，一般需对贫瘠矿区土壤进行改良，目前常用化学方法，即投加药剂进行调理，增加了成本，同时也易使土壤理化性质发生改变，并造成二次污染。
[0009] 解决上述技术问题的难度：(1)针对工程修复、物理化学修复等方法的局限性，目前并没有较好的解决方法，常采用的是利用工程+植物修复联合的方法来避免其单独使用存在的问题。
[0010] (2)植物修复中因废弃土壤肥
力低下，土壤贫瘠，常需对其进行改良，但改良剂的选取、施加量，如何保证不造成二次污染，也是要解决的难点之一。
[0011] 解决上述技术问题的意义：解决矿区土壤贫瘠，植物生长缓慢等问题，能够提高植物存活率，增加其对土壤中重金属的去除效果。同时提供了一种新的矿区
土壤改良剂，其不仅可以应用于铜矿区污染土壤，也可用于其他类型的污染土壤中，有利于矿区废弃土壤植物修复的大面积推广应用。
发明内容
[0012] 针对超富集植物在矿区废弃土壤修复过程中存活率低、生长缓慢等问题，本发明提供了一种铜矿区污染土壤的生态修复方法，能满足超富集植物正常生长所需养分，提高其成活率，并进行土壤修复。
[0013] 本发明是这样实现的，一种铜矿区污染土壤的生态修复方法，所述铜矿区污染土壤的生态修复方法包括以下步骤：
[0014] 步骤一，清除污染矿区土壤地表面的大
块浮石，将待修复的土壤翻整、
破碎并晾晒，重复2～3次。
[0015] 步骤二，向晾晒后的矿区土壤中加入适量城市污泥，稳定20～30天后，再次翻整，并设计排
水沟、集水池。
[0016] 步骤三，在稳定翻整后的矿区土壤上播撒鸭跖草
种子或移栽鸭跖草
幼苗，实现植被恢复。
[0017] 进一步，步骤一中，所述翻整深度为15～30cm，破碎至粒径为2～4cm，晾晒4～5天。使得矿区土壤颗粒分布均匀，方便与城市污泥混合。
[0018] 进一步，步骤二中，所述城市污泥为污水厂脱水后的污泥，直接施用于矿区土壤。避免了城市污泥在专
门场地的再次处理处置，减少了资金投入。
[0019] 进一步，步骤二中，所述城市污泥的添加比例为10％～15％。该含量的城市污泥既可满足植物生长的正常营养需求，又不会造成重金属的过度累积。
[0020] 进一步，步骤二中，所述城市污泥的添加方式为分层添加，即底层为矿土层，
中间层为污泥层，顶层为覆土层。覆土层厚度为10～15cm，再次翻整深度为20～35cm。土壤+污泥+土壤的混合方式为污泥
发酵稳定提供了良好的环境，有利于污泥中的
营养元素后期被植物所吸收利用。
[0021] 进一步，步骤二中，所述每80～100平方米矿区土壤开设一个集水池。所述集水池长为2m，宽1m，深1m。集水池用于收集污泥和矿土混合期间，由于降雨导致的地表水以及部分滤液。
[0022] 进一步，步骤三中，所述鸭跖草根系发达，生命力旺盛，在满足基本营养条件后，在自然条件下通过播撒种子或移栽即可成活，在整个生长过程中不需要再进行特殊管理。
[0023] 进一步，步骤三中，所述鸭跖草可以通过根系将矿区土壤中的重金属Cu转移到茎、叶等地上组织，实现土壤中重金属的去除。
[0024] 进一步，所述鸭跖草待其地上部分形成一定
生物量即可定期收割，进行干化焚烧或其他处理。
[0025] 综上所述，本发明的优点及积极效果为：
[0026] (1)本发明提供的一种铜矿区污染土壤的生态修复方法，选用城市污泥作为添加剂，既提高了矿区土壤养分含量，满足了植物生长正常需求，又实现了城市污泥的处理处置。城市污泥含有大量的N、P、K等营养元素，添加合适比例的城市污泥，可有效提高矿山土壤的养分含量，有利于超富集植物存活生长。同时也在一定程度上解决了污泥的处理处置问题。
[0027] (2)利用超富集植物鸭跖草，对改良后的铜矿区污染土壤进行修复，避免了添加污泥造成的双重污染。污泥中也含有重金属、有毒有害物质等，通过严格控制添加量，并与矿区土壤混合、稳定后，利用超富集植物鸭跖草进行修复，可实现重金属的有效去除。
[0028] (3)将城市污泥用于矿区土壤植物修复，属于以废治废，具有良好的经济环境效益。城市污泥属于固体废弃物，将其用于矿山土壤修复，以废治废，实现了二次资源的重复利用，从经济、环境效益来讲，都具有可行性。
[0029] 以湖北大冶铜绿山矿区废弃土壤为例，其原土和添加15％含量污泥后的土壤理化性质如表1所示：
[0030] 表1原始土壤与混合土壤的理化性质
[0031]
[0032] 原始土壤的肥力基本属于三级标准(中华人民共和国农业行业标准(附录A)(NY/T391-2000)/土壤(旱地)肥力分级参考指标)，十分贫瘠；而混合后的土壤其肥力等级达到了一级标准。
[0033] 同时，经污泥与矿区废弃土混合后，土壤中重金属Cu含量由929.75mg/kg上升到了982.15mg/kg。但种植鸭跖草90天后，Cu含量下降到了468.23mg/kg。由此可见，经过多茬连续种植，可有效降低混合土壤中的重金属含量，从而达到植物修复废弃矿区土壤的目的。
附图说明
[0034] 图1是本发明
实施例提供的铜矿区污染土壤的生态修复方法
流程图。
[0035] 图2是本发明实施例提供的经过90天的种植后，鸭跖草生长情况一图。
[0036] 图3是本发明实施例提供的经过90天的种植后，鸭跖草生长情况二图。
具体实施方式
[0037] 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。
[0038] 由于矿区土壤理化性质差，养分含量低，现有修复矿山废弃土壤的技术存在着植物存活率不高，生长困难等问题。
[0039] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种铜矿区污染土壤的生态修复方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
[0040] 如图1所示，本发明实施例提供的一种铜矿区污染土壤的生态修复方法包括以下步骤：
[0041] S101：清除污染矿区土壤地表面的大块浮石，将待修复的土壤翻整、破碎并晾晒，重复2～3次。
[0042] S102：向晾晒后的矿区土壤中加入适量城市污泥，稳定20～30天后，再次翻整，并设计排水沟、集水池。
[0043] S103：在稳定翻整后的矿区土壤上播撒鸭跖草种子或移栽鸭跖草幼苗，实现植被恢复。
[0044] 本发明提供的S101中的翻整深度为15～30cm，破碎至粒径为2～4cm，晾晒4～5天。
[0045] 本发明提供的S102中的城市污泥为污水厂脱水后的污泥，直接施用于矿区土壤。城市污泥的添加比例为10％～15％。城市污泥的添加方式为分层添加，即底层为矿土层，中间层为污泥层，顶层为覆土层。覆土层厚度为10～15cm。再次翻整深度为20～35cm。每80～
100平方米矿区土壤开设一个集水池，集水池长为2m，宽1m，深1m。
[0046] 本发明提供的S103中的鸭跖草根系发达，生命力旺盛，在满足基本营养条件后，在自然条件下通过播撒种子或移栽即可成活，在整个生长过程中不需要再进行特殊管理。鸭跖草可以通过根系将矿区土壤中的重金属Cu转移到茎、叶等地上组织，实现土壤中重金属的去除。鸭跖草待其地上部分形成一定生物量即可定期收割，进行干化焚烧或其他处理。
[0047] 下面结合实施例对本发明作进一步描述。
[0048] 实施例1
[0049] 本发明实施例提供的一种矿区废弃土壤生态修复的方法，包括以下步骤：
[0050] 步骤一：清除污染矿区土壤地表面的大块浮石，将待修复的土壤翻整、破碎并晾晒，重复2次。
[0051] 步骤二：向晾晒后的矿区土壤中加入适量城市污泥，稳定20天后，再次翻整，并设计排水沟、集水池。
[0052] 步骤三：在放置稳定后的矿区土壤上播撒鸭跖草种子或移栽鸭跖草幼苗，实现植被恢复。
[0053] 本发明实施例提供的步骤一中的土壤翻整深度为15cm，破碎至粒径为2～3cm，晾晒4天。
[0054] 本发明实施例提供的的污水厂的脱水污泥直接施用于矿区土壤，添加比例为10％。城市污泥的添加方式为分层添加，即底层为矿土层，中间层为污泥层，顶层为覆土层。
覆土层厚度为10cm。待稳定天数达到后，再次进行翻整，翻整深度为20cm。每80平方米矿区土壤开设一个集水池，集水池长为2m，宽1m，深1m。
[0055] 本发明实施例提供的鸭跖草在整个生长过程中不需要再进行特殊管理，待其地上部分形成一定生物量即可定期收割，进行干化焚烧或其他处理。
[0056] 实施例2
[0057] 本发明实施例提供的一种矿区废弃土壤生态修复的方法，包括以下步骤：
[0058] 步骤一：清除污染矿区土壤地表面的大块浮石，将待修复的土壤翻整、破碎并晾晒，重复3次。
[0059] 步骤二：向晾晒后的矿区土壤中加入适量城市污泥，稳定30天后，再次翻整，并设计排水沟、集水池。
[0060] 步骤三：在放置稳定后的矿区土壤上播撒鸭跖草种子或移栽鸭跖草幼苗，实现植被恢复。
[0061] 本发明实施例提供的土壤翻整深度为30cm，破碎至粒径为3～4cm，晾晒5天。
[0062] 本发明实施例提供的污水厂的脱水污泥直接施用于矿区土壤，添加比例为15％。城市污泥的添加方式为分层添加，即底层为矿土层，中间层为污泥层，顶层为覆土层。覆土层厚度为15cm。待稳定天数达到后，再次进行翻整，翻整深度为35cm。每100平方米矿区土壤开设一个集水池，集水池长为2m，宽1m，深1m。
[0063] 本发明实施例提供的鸭跖草在整个生长过程中不需要再进行特殊管理，待其地上部分形成一定生物量即可定期收割，进行干化焚烧或其他处理。
[0064] 实施例3
[0065] 经过90天的种植后，鸭跖草生长情况一如图2，(该图仅展示前30天)。
[0066] 将鸭跖草地上部分进行收割，均匀选取其中部分，测得其生物量，茎长及重金属含量如下：
[0067] 生物量(g/cm2) 茎长(cm) 植物重金属含量(mg/g)原始土壤 3.24 15.3 247.55
混合土壤 4.31 19.28 393.18
[0068] 由此可见，留茬部分继续生长、收割，如此连续提取，即可有效修复矿区土壤中的重金属铜污染。
[0069] 实施例4
[0070] 经过90天的种植后，鸭跖草生长情况二如图3，(该图仅展示前30天)。
[0071] 将鸭跖草地上部分进行收割，均匀选取其中部分，测得其生物量，茎长及重金属含量如下：
[0072]
[0073]
[0074] 由此可见，留茬部分继续生长、收割，如此连续提取，即可有效对铜矿区污染土壤中进行植物修复。
[0075] 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。
