[发明专利]基于疏浚底泥的植生性基质及裸露坡面的生态修复方法

说明书

技术领域

本发明属于环境生态修复及废弃物资源化利用领域，具体涉及一种基于富营养化水体疏浚淤泥的植生性基质，以及该基质应用于裸露坡面修复中植物基质的构建方法。

背景技术

由于矿物的探取、石料的开采和道路的修建等一系列开发利用活动，一些山体和陡坡形成了创面，其中大多以裸露坡面的形式存在或遗存。这些遗存的坡面不仅影响了自然景观，更重要的是破坏了地表生态系统的连续性、破坏了土著生物赖以生存的栖息地。另外，由于裸露增加岩石风化和的水土流失机会，这对于控制面源污染物（如磷）流失的地区，将加大了污染物产生的负荷和水土污染风险。

富营养化已是人类活动给地表水体带来的最大影响问题之一。人类对地表的营造，特别是矿山开采活动，使得地表形成裸露，其中对水土流失贡献最大的是裸露的坡面。已有研究发现，在我国巢湖流域北部，裸露坡面的所形成的颗粒物单位流失量是其他生态类型地表的4～1000倍。对于富磷地质区，由于磷矿或矿石的粗放式开采将会形成高磷含量颗粒物的大量流失，对汇水水体（如湖泊、水库等）的富营养化形成不容忽视的贡献。另外，对于泥石混杂的不稳定裸露山体，由于高落差水力冲刷和风力的侵蚀，所形成的水土流失严重时还可能导致山体的滑坡，对生命和财产安全造成潜在的威胁。在一些开采强度大的地区，山体的疮痍还会造成景观缺陷、小气候变迁等诸多负面效应。以上这些裸露坡面的负面问题都是与坡面上缺少适生的植物或植物覆盖程度有关，显然，如果对于这些裸露坡面采用适当的植物修复手段，将可一定程度上减少水土流失、改善生态景观。

裸露坡面缺乏植物生长，其最主要的原因就是缺乏适合植物生长的基质。植物能够生长必须依赖于其根部对土壤基质的着生以及吸收基质中的水分和营养物等提供植物组织生长。裸露坡面上一般没有严格意义上的植物生长基质，完全依赖自然作用（如大气干湿沉降）形成基质将极其漫长，因此需要人为植入或覆盖形成。

基质的人为来源大致有两种，即客土移入和人工配制覆盖。目前，绝大多数矿山复绿工程的基质都是取用修复区附近的客土，这些客土多为农田的耕作层土壤。对于那些未经人类耕作的客土则还需要添加泥炭和氮磷等物质以提高基质的肥力。由于土壤耕作层的形成需要投入人类相对长期的劳动，实际上土壤耕作层是累积了人类劳动的一种资源。虽然耕作层土壤可很好地修复了裸露坡面，但这可能会以降低耕地的质量作为代价。由于裸露坡面的生态修复对基质材料的需求量是极为可观的，这种对土壤耕作层资源侵占所形成的成本，无疑是该修复方法的瓶颈问题。

另一种方法人工配制法，就是通过人工的方法获得具有耕作层土壤性质的基质。由于裸露坡面多为裸石、土石混杂，再加上营养含量相对贫瘠，因此这种适合植物生长的基质，必须能够适合植物根部着生、提供营养和水分，以及对裸露坡面具有一定粘附性能。实际上，在矿山复绿和坡面修复中，如何考虑资源节约问题，如何找到替代土壤耕作层的方法一直是人们解决这一瓶颈问题的主要努力方向。先后出现了采用市政污泥用于修复基质有机质的案例等，但多因市政污泥含有有毒有害物质而造成环境的二次污染等问题，并未得到实际应用。

另一方面，富营养化使得一些水体（如池塘、河道、湖泊和水库等）产生水质恶化现象。很长一段时间，人们都是通过罱泥的方法将这些肥水水体中的底泥取出，一方面以获取富含营养物的底泥作为施用于农田的肥料；另一方面则也改善了水体水质。但由于化肥的使用，这种罱泥活动已逐渐停止，底泥在水底越积越厚，进而因氮磷从底泥中释放，促进了水体富营养化。自20世纪70年代中期起，为水质改善目的，美日等国开始了对污染湖泊、水库和河道采用疏浚的方式进行大规模整治，其中针对富营养化水体而实施的底泥疏浚工程数量最多。我国大约自20世纪90年代起开展富营养化湖泊和河流的疏浚工程，1998～2010年间，疏浚的富含营养物的底泥量达到近1亿多m³，其中来自湖泊的污染底泥约7000多万m³，已成为世界上环保疏浚量最大的国家。