基于磷肥控酸的氧化矿石废石场生态修复方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于土壤生态修复领域，具体涉及氧化矿石废石场的生态修复方法。
【背景技术】
[0002]氧化矿石废石堆场由于受还原过程、氧化过程、酸溶与络合反应等过程的作用，表现出极强的酸性，土壤PH值介于2-4之间，酸化又是废石堆场植被重建的重要限制因子，高浓度的H+会导致酶系统的失活，抑制植物的呼吸作用和根系对水分和营养元素的吸收。因此，氧化矿石废石堆场生态修复的关键是酸化过程的抑制。
[0003]关于酸化控制技术，大体分为物理隔离、化学中和、植物稳定、微生物处理等，其中物理隔离传统上往往采用客土法，即从异地运来好土铺盖在废弃地上面，并种植植物，逐步建立植被覆盖层。但是，掩埋在表土下的H+、盐分、重金属等有害物质可能通过土壤毛细管作用上升到表土层甚至地表，继续产生危害。另外一种主流物理隔离方法在废石与表土之间再覆一至数层惰性材料如煤渣、钢渣、砾石等，可防止H+、有毒金属离子向表土层迀移，但此方法通常造价很高，当矿地面积较大时难以实现;化学中和常用的控制酸化的方法是添加酸中和剂消除己形成的酸性物质并抑制硫化物的进一步氧化和新酸性物质的产生，最常用的中和剂是石灰石渣滓、熟石灰或水合石灰、煅石灰，但是改方法只是消除己形成的酸性物质可用快速反应酸中和剂，而抑制硫化物的进一步氧化和新酸性物质的产生则不太理想;利用植物来控制酸化问题是一个富有挑战性的课题。目前国际国内已报导了一批耐酸性比较强的植物，如宽叶香蒲、双穗雀稗、白茅、类芦、狗牙根、香根草、湿地松等。其中有些植物(生态型)已商业化用于酸性矿业废弃地的植被恢复，但是在氧化矿石废石堆场产酸过程得不到根本抑制的前提下，地表植被的生长不具可持续性;与化学处理相比，微生物治理技术一般比较难预测和控制，长期性和稳定性更不确定，因此，真正将这一技术实施于酸性矿业废弃地的治理，还需要进一步的探索。
[0004]本发明把磷酸盐化合物加入废弃物可用来络合游离铁基，生成FePO4沉淀，抑制硫化物的进一步氧化，从而减少所生成的酸量。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对本领域存在的问题，联合采用石灰、有机肥和磷肥控酸，配合以耐酸能力强的先锋物种达到生态修复的目的，提供了一种成本低廉、操作简单、控酸效果稳定的生态修复方法。经过本发明人的潜心研究，最终完成本发明。本发明提供一种氧化矿石废石场生态修复的方法，包括以下步骤:
(1)清理坡面:将氧化矿石废石场进行坡面整理，形成梯级坡面；
(2)铺设第一层格栅:在坡面铺设并用木粧固定格栅，应尽可能保证格栅紧贴坡面，距坡面最大距离不超过3cm;
(3)生态袋挡墙:将生态袋铺设至坡脚处，起护坡作用；
(4)撒施石灰层:将石灰粉和适量的粘合剂混合均匀后撒施于坡面，厚度约为l-2cm; (5)喷施磷肥层:将磷肥、有机肥、植壤土按一定比例混合均匀后，利用干喷机将混合基质喷施于坡面石灰层上，厚度约为2-3cm;
(6)架设生态棒:将生态棒横向架设于坡面，并用木粧及铁丝固定，各生态棒纵向间距为1.5-2.5m；
(7)铺设第二层格栅:在坡面铺设并用木粧固定格栅，格栅与磷肥层表面距离为13-17cm；
(8 )喷土壤改良基质层:将稻壳、有机肥、复合肥、营养土、粘合剂、保水剂等改良材料与土壤按照一定比例混合均匀后，利用干喷机将土壤改良基质喷播至底泥层之上，厚度约12-13cm；
(9)喷播种子层:将种子与种子层基质混合均匀，其中，植物种子包括高羊茅、百喜草、波斯菊、金鸡菊、白三叶、狗牙根、田菁、银合欢、马棘、多花木兰、车桑子等，采用湿喷的方式将种子层喷至土壤改良基质层之上，厚度约2-3cm;
(10)稻草帘遮阴层:将稻草帘全面覆盖并固定至种子层之上，起保水、保墒、保温、防止雨水冲刷等作用，为种子发芽及幼苗成长提供适宜的环境；
(11)截排水沟:在坡面两侧纵向架设两条生态棒，间距为30-50cm，在坡面横向架设生态棒并使其向一侧稍稍倾斜。
[0006]其中，步骤(I)中梯级坡面长为8-10m，马道宽约0.5-lm。
[0007]步骤(3)中生态袋采用柔性生态袋，在生态袋中填充材料包括以下重量百分比的成分:矿土60-70%、有机肥15-25%、稻壳10-20%，生态袋堆积高度约为0.8-1.5m。
[0008]步骤(2)、(7)中的格栅为土工双向格栅，强度2 20KN。
[0009]步骤(4)中粘合剂的用量根据单位面积来确定，具体用量为10_15g/m2。
[0010]步骤(5 )中的磷肥、有机肥、植壤土比例为2:3:5 (V: V: V )。
[0011]步骤中(8)中的改良基质层以及(9)中的种子层材料均按按每方植壤土中添加稻壳6-8kg、有机肥2-3kg、复合肥l-2kg、营养土 0.4-0.6kg、粘合剂0.05-0.2kg、保水剂0.05-
0.2kg，其中改良基质层中适量多加粘合剂，种子层中适量多加保水剂，少加粘合剂。
[0012]本发明具有以下有益效果:
本发明的氧化矿石废石场生态修复方法首先通过撒施石灰粉进行浅层酸碱中和改良；其次，通过喷施磷肥层，一方面，磷酸盐化合物可络合游离铁基，生成FePO4沉淀，抑制硫化物的进一步氧化，从而减少废弃物生成的酸量;另一方面磷肥为最佳天然肥料，含有极高成分的磷、钙，不但无臭无污染，还能够有效地促进植物的生长;最后，通过植物稳定技术恢复植被，降低重金属等污染物的迀移转化。本发明采用磷肥、有机肥等材料，廉价、易得，大大降低了生态修复成本，且施工操作简便，具备环境友好性。
【附图说明】
[0013]
图1本发明实施例的现场效果图。
【具体实施方式】
[0014]为了使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，下面通过【具体实施方式】的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅作示例说明。以下结合江西九江城门山铜矿排土场实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0015]城门山铜矿废石场边坡坡度约为50°，土壤呈砂性、强酸性，陡坡部分冲刷严重，保水能力差，坡面几乎无植物生长，土壤中含有铜、铅、锌、镉等多种重金属土壤中含有多种重金属。本发明实施例提供的生态修复的处理方法包括以下步骤:
(1)清理坡面，对排土场边坡实施近自然地形整理，堆体坡面按照不大于自然安息角的坡度整理，并在坡面中央横向修设马道，形成梯级坡面，马道宽度为60cm;
(2)铺设并用木粧固定第一层格栅，保证格栅尽量紧贴坡面，距坡面最多不超过3cm;
(3)构建生态袋挡墙，在坡地开挖条沟，条沟深度为20-30cm，向柔性生态袋(规格为815mm*440mm)中填充60%的矿土、25%的营养土以及15%的稻壳，并将生态袋铺设于条沟中，高Im，起护坡作用；
(4)撒施石灰层，将石灰和适量的粘合剂混合均匀后，撒施于坡面，厚度为2cm;
(5)喷施磷肥层，将钙镁磷肥、有机肥、植壤土按照2:3:5(V:V: V)的比例混合均匀后，利用干喷机将混合基质喷施于坡面石灰层上，厚度约为3cm;
(6)架设生态棒，首先将稻壳、营养土、植壤土、有机肥等材料填充至生态棒中，填充后的生态棒直径约为15cm，然后，将生态棒沿坡面水平铺设于坡面上，用木粧和铁丝固定，生态棒纵向之间的距离为1.5m;
(7)铺设第二层格栅，将格栅铺设并固定于生态棒之上，保证格栅与底泥层表面的间距为15cm左右；
(8)将植壤土、有机肥、复合肥、营养土、稻壳、保水剂、粘合剂按比例混合均匀作为土壤改良基质，土壤改良基质制备:每I立方土壤中添加营养土500g、有机肥2500g、复合肥1500g、稻壳7500g、保水剂125g、粘合剂100g，采用干喷机将其喷播至底泥层和第二层格栅之间区域，厚度为13cm;
(9)喷播种子层，种植层基质配置:每I立方植壤土中添加营养土500g、有机肥2500g、复合肥1500g、稻壳7500g、保水剂150g、粘合剂75g，将植物种子，包括高羊茅100g、百喜草125g、狗牙根100g、田菁125g、白三叶100g、马棘300g、多花木兰300g、银合欢300g、车桑子300g、波斯菊30g、金鸡菊30g，与种子层基质混合均勾并采用湿喷的方式将其喷播至土壤改良基质层之上，厚度为2cm;
(10)铺设稻草帘，将稻草帘全面覆盖至坡面上，保持湿润环境，促进种子萌发；
(11)设置截排水沟，在修复坡面两侧纵向铺设两条生态棒，形成宽度为30cm的排水沟，在上下两级坡面分别于稻草帘之上横向架设并固定生态棒并稍稍向一侧倾斜，起到排水作用。
[0016]实施I个月后，废石场植被盖度达到70%，草本植物和木本植物生长状况良好。实施3个月后，废石场地表完全被覆盖，植被整体生长状况良好，灌木植物生长旺盛，生长高度达到1.5m左右。实施半年后，草本植物生长逐渐衰弱，灌木植物生长旺盛，平均生长高度到达
1.8m左右，现场效果图见图1。
【主权项】
1.基于磷肥控酸的氧化矿石废石场生态修复方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤: (1)清理坡面:将氧化矿石废石场进行坡面整理，形成梯级坡面； (2)铺设第一层格栅:在坡面铺设并用木粧固定格栅，应尽可能保证格栅紧贴坡面，距坡面最大距离不超过3cm; (3)生态袋挡墙:将生态袋铺设至坡脚处，起护坡作用； (4)喷施石灰层:将生石灰与植壤土、粘合剂按比例混合均匀后，利用干喷机将石灰喷施到矿山排土场表层喷施至坡面，厚度为2-3cm; (5)喷施磷肥层:将磷肥、有机肥和植壤土混合均匀后，利用干喷机将混合基质喷施于坡面石灰层上，厚度为2-3cm; (6)架设生态棒:将生态棒横向架设于坡面，并固定，各生态棒纵向间距为1.5-2.5m; (7)铺设第二层格栅:在坡面铺设并固定格栅，格栅与磷肥层表面距离为13-17cm; (8)喷土壤改良基质层:将选自稻壳、有机肥、复合肥、营养土、粘合剂、保水剂的一种或多种改良材料与植壤土混合均匀后成为土壤改良基质，利用干喷机将土壤改良基质喷播至磷肥层之上作为客土基材层，厚度12-13cm; (9)喷播种子层:将种子与种子层基质混合均匀，其中，植物种子选自高羊茅、百喜草、波斯菊、金鸡菊、白三叶、狗牙根、田菁、银合欢、马棘、多花木兰、车桑子等，采用湿喷的方式将种子层喷至土壤改良基质层之上，厚度约2-3cm; (10)稻草帘遮阴层:将稻草帘全面覆盖并固定至种子层之上，为种子发芽及幼苗成长提供适宜的环境； (11)截排水沟:在坡面两侧纵向架设两条生态棒，间距为30-50cm，在坡面横向架设生态棒并使其向一侧稍稍倾斜。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(I)中梯级坡面长为8-10m，梯级平台宽0.5_lm03.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中生态袋采用柔性生态袋，在生态袋中填充材料包括以下重量百分比的成分:剥离矿土60-70%、有机肥15-25%、稻壳10-20%，生态袋堆积高度为0.8-1.5m。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)、(7)中的格栅为土工双向格栅，强度>20KN。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中石灰和植壤土的比例为1:10-15，粘合剂的用量根据单位面积来确定，优选用量为10_15g/m2。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中的磷肥、有机肥、植壤土比例为2:3:5(v:v:v)07.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤中(8)中的土壤改良基质层和/或步骤(9)中的种子层材料按每方植壤土中添加稻壳6-8kg、有机肥2-3kg、复合肥l-2kg、营养土0.4-0.6kg、粘合剂0.05-0.2kg、保水剂0.05-0.2kg。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤中(8)中的土壤改良基质中粘合剂用量多于保水剂，步骤中(9)中的种子层基质中粘合剂用量小于保水剂。
【专利摘要】本发明公开了一种基于磷肥控酸的氧化矿石废石场生态修复方法，包括以下几个步骤：清理坡面；铺设格栅；生态袋护坡；撒施石灰层；喷施磷肥层；架设生态棒；铺设第二层格栅；喷播土壤改良基质层和种子层；稻草帘遮阴；设置截排水沟。本发明利用石灰进行浅层酸碱中和改良，利用磷肥控制硫化物的进一步氧化从而达到控酸效果，通过植物稳定技术固定重金属等污染物达到生态修复的目的，采用的材料廉价、易得，施工过程简便，大大降低了氧化矿石废石场的生态修复成本。
【IPC分类】A01G9/10, A01G1/00, E02D17/20, E02D3/00
【公开号】CN105714836
【申请号】CN201610094219
【发明人】全占军, 李娟 , 高文元, 张淇翔, 李俊生, 韩煜, 王 琦, 史娜娜, 朱国平, 王炜炜, 高泗强
【申请人】中国环境科学研究院, 北京润夏环境技术有限公司, 北京林淼生态环境技术有限公司