[發明專利]生物炭基緩釋肥協同白茅修復重金屬污染尾礦的方法

在審

• 申請號: 201611242285.5
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106694541A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 李明;詹茂華;程寒飛;項萌;王浩;冉景;朱巧紅;夏溢
• 申請（專利權）人: 中冶華天工程技術有限公司;中冶華天南京工程技術有限公司
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;B09C1/10;B01J20/20;B01J20/30;C10B53/02
• 代理公司: 北京中偉智信專利商標代理事務所11325
• 代理人: 張岱

技術領域

本發明涉及一種生物炭基緩釋肥協同白茅修復重金屬污染尾礦的方法。

背景技術

礦產資源是人類賴以生存的不可再生資源，為我們提供了豐富的物質基礎。金屬礦山開采過程中，經機械破碎研磨，篩選其中有價值的礦物質后，排出的固體殘渣廢物為尾礦。據統計，我國目前尾礦的總儲量約為80億噸，且每年以10％速度在迅速增長。在自然風化、雨水沖洗和生物因素的作用下，長期裸露堆放的尾礦釋放有害重金屬元素、有毒的殘留浮選藥劑及廢石中含硫礦物引發的酸性廢水，對礦區周圍的土壤、地表水和地下水、大氣環境等會造成嚴重危害。同時，尾礦庫對土地資源的占用，加劇了我國人多地少的矛盾，制約了區域社會經濟發展和生態環境安全。

近年來，關于礦山尾礦庫廢棄地的治理研究較多，涉及的治理方法主要有三類：工程物理法、化學調控法和生物修復法。通過改變土壤中重金屬存在形式，降低其遷移性和生物可用性，或是直接從土壤中去除重金屬，或是改變種植方式，以避免重金屬流入食物鏈。目前研究較多的是，通過植物這種綠色生物反應器來減少礦山重金屬污染。植物修復技術是利用植物及其根際微生物對尾礦或土壤中的重金屬吸收、揮發、轉化、降解、固定作用而達到去除目的。在自然界，存在很多對尾礦環境具有適應性的植物種類，這些植物成為尾礦庫廢棄地修復中的先鋒植物，它們對重金屬表現出的富集能力往往是普通植物的100倍以上，這些植物通過將土壤中的重金屬轉移到地上部分，以減少土壤中的重金屬含量(韋朝陽,陳同斌.重金屬超富集植物及植物修復技術研究進展[J].生態學報,2001,07:1196-1203.)。常見的針對重金屬污染土壤的修復植物有東南景天(楊肖娥等.東南景天(Sedum alfredii H)——一種新的鋅超積累植物[J].科學通報,2002,13:1003-1006.)、寶山堇菜(劉威等.寶山堇菜(Viola baoshanensis)——一種新的鎘超富集植物[J].科學通報,2003,19:2046-2049.)、蜈蚣草(CN101049603B；陳同斌等.砷超富集植物蜈蚣草及其對砷的富集特征[J].科學通報,2002,03:207-210.)、香雪球(Ni)、土荊薺(Pb)、海洲香薷(Cu)等。植物修復技術成本低、可操作性強，不僅降低礦山重金屬污染，還可增加植被覆蓋，有效解決礦山土壤侵蝕、水土流失等問題，已成為礦區廢棄地污染生態治理的優選技術。

尾礦成分多以沙粒和粉粒為主，重金屬含量高、有機質和養分貧瘠、透氣性差等，多為裸地，受侵蝕現象嚴重，限制了植被的生長定居。不同地區同一物種對重金屬的去除效果不一，植物修復很大程度上依賴于所篩選的植物種類。白茅是多年生的草本植物，生存和繁殖能力極強，因其強大錯綜復雜的根系系統，能夠充分利用土壤中的營養元素，在干旱貧瘠的環境中也能夠生長繁殖，因而常被用來作為礦區恢復的先鋒植物。沈章軍等(銅尾礦自然定居白茅對體內氮磷的適時分配及葉片氮磷代謝調節酶活性動態.植物生態學報,2012,02:159-168.)的研究發現，白茅能夠改良銅礦山的土壤性質，為其他物種的進入提供生境條件。Wang等(Different spontaneous plant communities in Sanmen Pb/Zn mine tailing and their effects on mine tailing physico-chemical properties.Environmental Earth Sciences,2011,62(4):779-86.)發現，白茅和五節芒對鉛鋅尾礦的生態恢復也具有良好效果。白茅作為先鋒植物逐漸被應用于不同類型尾礦的初步修復，但在鐵鎂質尾礦中的應用較少，開展白茅對鐵鎂質尾礦重金屬污染修復研究，可為尾礦廢棄地的重金屬污染治理和生態重建提供理論依據。

由于尾礦庫的有機質、氮和磷等營養元素含量較低，多存在修復植被短期內難適應問題，有些研究采用幾種植被聯合修復(CN101974910A)及優化植被種苗成活率(CN101444185B)等手段，實現無覆土條件下尾礦的穩固植被層建立，邊坡固定和水土保持。有些采用微生物菌劑或活化劑(CN102936574B，CN103272832B)，對重金屬離子的形態進行轉化，促進植物對重金屬元素的吸收和萃取，從而強化植物修復重金屬污染土壤效果。由于微生物菌劑的劑量和效果有限，活化劑一般價格較為昂貴和帶來二次污染問題，修復效果也難以保證，一定程度上限制了植物修復技術的效果穩定和推廣應用。