[发明专利]一种矿区重金属污染土壤的修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及污染土壤治理领域，特别涉及一种矿区重金属污染土壤的修复方法。

背景技术

近年来，环境污染和生态破坏日益严峻，严重影响到人类的健康和生存，其中重金属元素对环境的污染和破坏作用尤为严重，特别是Pb、Cd、Hg、Cu及其复合污染最为突出，尤其在一些经济发达地区。重金属是一类毒性很大的无机污染物，它的特殊性在于不能被土壤微生物降解而从环境中彻底消除，当其在土壤中积累到一定程度时，就会对土壤—植物系统产生毒害和破坏作用，对作物生长、产量和品质均有较大的危害，特别是它们还能被作物富集吸收进入食物链，具有损害人类健康的潜在危险。

矿山开采给人类带来了巨大的经济效益，但同时也在世界范围内导致了一系列严重的环境问题，矿产资源开采时间长、矿区占地面积大、堆放尾矿量大等特殊因素使得土壤受到严重污染，其中重金属污染问题及其特有的隐蔽性、长期性、不可逆和不可降解的特点越来越受到世界的关注。矿区开采产生大量的粉尘、污水(矿井废水、酸性废水、洗煤水、生活污水)、废气、固体废弃物等含有大量的重金属污染物，主要有汞、镉、铅、砷、铜、镍等，在中国南方地区表现尤为突出。如煤炭资源的开发，产生了大量的煤矸石，煤矸石中重金属元素的释放和迁移对矿区周围环境会造成极大的威海，不仅会导致土壤退化、农作物产量和质量下降，而且还会通过径流、淋失作用污染地表水和地下水、恶化水环境，通过食物链影响人类健康。

金属矿区及周边地区的重金属污染土壤修复一般采用原位修复的方式，主要包括物理技术：客土和翻土法、热处理法、电化学法、隔离包埋法等；化学技术：固定/稳定化、化学淋洗、化学氧化/还原等；生物修复技术：植物修复、微生物修复等，这些方法各有优缺点。隔离包埋法处理费用最低，但是仅将重金属进行了隔离，对矿区土壤生态仍存在潜在风险；电化学法较不成熟，只适用于小面积污染，现场操作难度大；热处理法不适合现场操作，处理费用高、适用范围窄；化学法容易改变土壤的性质、造成二次污染；利用超积累植物进行植物修复是目前重金属污染土壤治理技术的研究热点，但此项仍存在一些不足之处，特别是大部分超积累重金属的植物一般植株矮小、生长缓慢、生物量低、因而修复效率低、所需时间长，而且对重金属污染严重的矿区土壤，超积累植物一般很难直接生长；微生物修复法利用的载体是微生物活体，污染物的非连续分布会隔断微生物运动，因此处理周期长，且与土著微生物竞争有机营养物，容易失去活性。

针对矿区土壤重金属污染的现状，采取合适的土壤修复措施，对于矿区农业生产、居住环境、生态建设以及区域社会经济可持续发展具有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种可以全面改善矿区土壤土质、短时间富集修复土壤重金属且能够提高土壤肥力的修复方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种矿区重金属污染土壤的修复方法，包括以下步骤：

1）在矿区重金属污染的土壤中连续种植1~2个周期的蓖麻，每个周期种植蓖麻的同时都在土壤中施入生物炭基肥，以蓖麻果实成熟收获结束为一个周期，每个周期蓖麻果实收获结束后将蓖麻整体移除；

2）待步骤1）中蓖麻植株整体移除后，再次施入生物炭基肥到种植过蓖麻的土壤中，混合均匀，陈化60~70天；

3）待步骤2）中生物炭基肥陈化结束后，放入蚯蚓进行养殖；

4）待步骤3）中蚯蚓正常引入土壤后，连续种植1~2个周期的柳树，每个周期种植柳树的同时都在土壤中施入生物炭基肥，一个周期结束后将柳树整体移除，以10~12个月为一个周期；

5）循环重复执行步骤1）~步骤4），直至土壤中重金属的含量达到安全标准。

优选的，所述生物炭基肥包括：60~70重量份蓖麻或柳树废弃物制成的生物炭、10~15重量份的磷酸二铵、4~6重量份的草木灰、8~10重量份的碳酸钙、25~30重量份的尿素和16~20重量份的钙镁磷肥。

优选的，所述生物炭基肥的施入量为5~8kg/亩，所述蚯蚓投放到土壤中的用量为0.2~0.3kg/m²。

优选的，所述生物炭基肥用圆盘造粒机制成粒径为5~6mm的颗粒。

优选的，所述生物炭的制备步骤为：

1）蓖麻或柳树废弃物经炭化处理得到有机炭产物，有机炭产物在80~90℃下烘干，粉碎；

2）将步骤1）所得有机炭产物置于生物炭炉中450~500℃热解，冷却至室温；