[發明專利]以重金屬污染底泥于石漠化地表構建耕作層土壤的方法

有效

• 申請號: 201310407518.2
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103843488A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 劉永兵;李翔;吳軍;巴特爾;洪文良;賈斌;許杰峰;程言君;張建中;張瓊
• 申請（專利權）人: 輕工業環境保護研究所;海口市土地儲備整理中心
• 主分類號: A01B79/02
• 分類號: A01B79/02;B09C1/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

技術領域

本發明屬于土地整治工程領域，特別涉及一種以重金屬污染底泥于石漠化地表構建耕作層土壤的方法。

背景技術

土地整治是對低效利用、不合理利用、未利用以及生產建設活動和自然災害損毀的土地進行整治，提高土地利用效率的活動；也是盤活存量土地、強化節約集約用地、適時補充耕地和提升土地產能的重要手段。其中土地整治工程中對耕作層土壤的要求特別的高，即通過整治后耕地質量比整治前耕地質量提高至少一個等級。具體指標就是整治土層厚度為15～20cm以上，養分齊全，有機質豐富，團粒結構好，土壤環境好，適宜進行長期耕作。在現階段的土地整治工程中，耕作層土壤的來源主要有以下幾個模式：（1）剝離表土層回填；（2）開發建設項目客土回填；（3）在現有耕作層土壤中施加肥料改良等三種主要的耕作層土壤來源模式，但是上述模式都是基于在整治工程中土壤資源較豐富的地區可實現，且部分模式受土壤運距的原因導致經濟技術成本較高而不可實現。

石漠化是指在熱帶、亞熱帶濕潤、半濕潤氣候條件和巖溶極其發育的自然背景下，受人為活動干擾，使地表植被遭受破壞，導致土壤嚴重流失，基巖大面積裸露或礫石堆積的土地退化現象，也是巖溶地區土地退化的極端形式，石漠化的后果就是該地區的土地資源喪失。在石漠化區土地整治工程中解決耕作層土壤的問題是非常重要的，缺少土壤也是限制石漠化區土地整治工程快速推進的主要經濟技術因素。

底泥是水體的重要組成部分，主要由粘土礦物、有機質、活性金屬氧化物組成，這種天然的顆粒物具有巨大的比表面積，在水環境中發揮著重要的作用，它是水中各種污染物的源和匯。底泥疏浚是改善湖泊水質的有效措施，處置疏浚底泥需要同時達到安全、合理、經濟的要求。底泥的資源化利用越來愈多地得到人們的關注，輕、中度污染的疏浚底泥資源化利用途徑中，土地利用具有用量大、技術簡單和經濟性好的優勢，疏浚底泥的農業資源化利用，不僅可以變廢為寶，而且減少了環境污染。

由于湖泊底泥中含有豐富的有機質、氮、磷等營養元素，其資源化利用己經成為當今研究的熱點，但其中的重金屬元素超標己成為制約其農業資源化利用的關鍵因素。許多學者針對如何減少和降低疏浚底泥中重金屬毒害作用展開了廣泛的研究，但系統性、經濟性和實用性還達不到要求。因此，如何對湖泊底泥進行合理資源化利用并避免重金屬對土壤一植物系統污染的研究就顯得具有十分重要的意義。另外，由于底泥中粘土礦物含量較高，導致脫水后的底泥易板結成硬塊，其物理結構不適于植物生長。因此在解決重金屬污染的同時還需要調節、改良其構建土壤的物理化學性質。

河道底泥的資源化利用研究，不僅可以解決底泥出路問題，又可以產生一定的經濟效益。底泥資源化技術主要有：制磚、制陶粒、吸附劑、土地利用等。許多研究表明，湖泊底泥土地利用后，總團粒結構和水穩性團粒結構增加；同時也提高了土壤含水量、田間持水量以及土壤孔隙度和毛管孔隙度。有機質含量高以及腐熟化程度較高的底泥施用后，能夠使土壤容重減小，土壤固相容積逐漸減少，液相和氣相容積逐漸增加；但是粘土礦物含量較高及低腐熟的底泥則可能增加土壤容重和引起板結。因此，底泥的施用可以明顯改善土壤的各種理化性狀，從而提高土壤保水、保肥及供水、供肥的能力。底泥及其配制成的底泥顆粒肥料含有一定量的養分，比豬糞養分含量高，具有一定的肥效作用。由此說明底泥土地利用后，均能提高土壤養分含量水平。底泥土地利用不僅能帶入大量有機質和礦質養分，為土壤中的微生物提供養分，而且底泥本身含有豐富的微生物，提高了土壤微生物的數量。同時，施用城市污泥可以改變土壤微生物的種群結構，提高土壤硝化細菌的比例，增加酶活性，提高土壤的基礎肥力和土壤腐殖質的含量。底泥中含有大量的氮和磷，也含有鉀、鈣、鐵、硫、鎂、鋅、銅、錳、硼、鉬等微量元素，可以緩慢供給植株生長所需的養分。

同時底泥土地利用存在的風險主要為重金屬污染，底泥中重金屬種類繁多，主要有Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Hg、Cd等，是限制其大規模土地利用的重要因素。目前對土壤重金屬的污染研究較多，主要集中在底泥土地利用后土壤耕層重金屬的變化、作物各部位重金屬累積量、存在形態及其影響等。底泥合理農用不會造成土壤和農產品的重金屬污染，但長期施用會增加土壤中重金屬的含量。因此，長期施用湖泊底泥及其肥料需進行必要的監測。底泥中含有多種有機污染物，通過生物富集作用可以在生物體內達到較高的水平，從而產生較強的毒害作用，通過食物鏈還可能危害到人類的健康。