专利名称：一种将富集重金属植物转化为矿山植被恢复专用的含生物炭土杂肥的方法
技术领域：
本发明涉及环境污染控制领域，特别是涉及一种将富集重金属植物转化为矿山植被恢复专用的含生物炭土杂肥的方法。
背景技术：
治理重金属污染的传统修复技术主要包括工程技术、物理技术、化学技术与物理化学技术等。传统修复技术存在费用高、会导致土壤结构破坏及肥力受损、二次污染等局限。重金属污染的植物修复是利用植物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性与减少重金属迁移性。植物修复技术具备费用少、效果好、易操作和适用于大面积修复等优势， 可产生良好的生态与社会效益。采用植物修复技术治理土壤重金属污染过程中，植物会富集大量重金属。富集重金属植物的安全处理和利用是实现有效控制污染的一个重要环节。
矿山重金属污染植物修复主要涉及植物提取和植物固定两个方面。植物提取修复植物从环境中吸收污染物，转运污染物到植物地上部分，收割植物地上部分，净化环境。 植物固定修复利用植被恢复与基质改良，通过吸收、吸附、积累和沉淀来钝化与固定污染物，降低污染物生物有效性和移迁性，阻控污染物扩散。矿山退化区污染严重，污染物总量大，分布深，采用植物提取修复技术净化土壤重金属所需周期长，在实践中难以推行。采用植物固定修复技术可在短期内恢复植被，稳定矿山生态系统，减少水土流失，有效阻控重金属扩散，因此，采用植物固定修复技术防控矿山污染是最佳选择。
矿山退化区基质重金属含量高，营养贫乏，持水力弱，绝大多数植物难以定居生长。在矿山退化区恢复植被，需要改良基质，增加肥力和持水力，减少重金属的生物有效性， 促进植物生长。
生物炭是一类高度芳香化难溶性固态物。生物炭属于黑碳的一种类型。木炭、竹炭、秸杆炭和稻壳炭等是常见的生物炭。生物炭的高度芳香化结构使其比其它任何形式的有机碳具有更高的生物化学和热稳定性，可长期保存于环境和古沉积物中而不易被矿化。 生物炭具有孔隙发达、比表面积大、表面有大量负电荷和电荷密度高等特性，这些特性使生物炭具有很强的吸附力。生物炭可增加土壤PH值，对土壤养分具有一定的束缚和持留作用，降低土壤养分淋溶与流失，增加沙壤土持水力和减少土壤侵蚀，吸附固定重金属，减少污染土壤的毒性，促进植物与微生物生长。
针对植物修复过程中富集重金属植物的安全处理与利用问题，将富集重金属的植物转化为含生物炭的土杂肥，将土杂肥添加到矿山尾矿区，改良基质，促进植物生长和植被恢复，减少水土流失与重金属扩散。发明内容
本发明的目的是提供一种将富集重金属植物转化为专用于矿山植被恢复的含生物炭土杂肥的方法。利用植物修复过程中产生的富集重金属植物生产含生物炭土杂肥，再用土杂肥改良矿山污染基质，促进植被恢复，实现污染植物的安全利用。
本发明的技术方案一种将富集重金属植物转化为矿山植被恢复专用的含生物炭土杂肥的方法，包括以下步骤(1)收集稻草，晒干；(2)收集竹枝和竹杆，将竹杆切割成竹筒，晒干竹枝和竹筒；(3)收集矿山污染区生长的富集重金属植物，晒干；(4)选择长杂草的土地，将杂草带土一起铲挖，制成块状带土草皮，晒干；(5)选择一小块地，铺垫稻草和竹枝，稻草和竹枝上覆盖竹筒，竹筒上覆盖富集重金属植物，以此叠成柴堆，柴堆上覆盖带土草皮，柴堆下部裸露，从下部点燃柴堆，缓慢燃烧，火熄灭后收集这些火烧土和生物炭，过筛，制成含生物炭土杂肥；所述富集重金属植物为美洲商陆(Phytolacca emwricema)、H、Solanum nigrum) 和羽叶鬼针草、Bidens maximowicziana)中的一种或几种。
原理是在矿山污染区生长的美洲商陆、龙葵和羽叶鬼针草等植物，能富集重金属。将这些富集重金属植物烧制成生物炭时，重金属就螯合固定在生物炭中。
尾矿区基质重金属含量高，营养贫乏，持水力弱。生物炭可阻控重金属被植物吸收积累，可束缚和持留土壤养分，减少养分流失，增加尾矿基质持水力；土杂肥矿质营养丰富， 病源生物少。因此，在尾矿区添加富含生物炭的土杂肥，可以改良尾矿基质，促进植物生长和植被恢复，减少水土流失和重金属扩散。生物炭稳定性强，不易被矿化，螯合固定的重金属可与生物炭一道长期固持保存在尾矿区。此外，生物炭还可吸附固定尾矿中的水溶性重金属，防止重金属转移到周边地区的水土中。
本发明的有益效果(1)富集重金属植物转化成生物炭，可防止这些植物凋落物随风飘移，造成重金属扩散。
(2)富集重金属植物烧制成生物炭时，重金属就螯合固定在生物炭中；将生物炭添加到尾矿区时，螯合固定的重金属可与生物炭一道长期保存于尾矿基质中，不会运移扩散。
(3) 土杂肥中含有大量矿质营养，可为植物生长提供养分。
(4)生物炭可吸附持留土壤养分，增加土壤持水力，促进植物生长。
(5)生物炭可降低重金属污染土壤的生物毒性，促进植物生长与土壤微生物繁殖。
(6)利用矿山地区生长的富集重金属植物烧制土杂肥，再用土杂肥改良矿山污染基质和促进植物生长，实现了植物修复收获物的安全循环利用。
(7)乌柏{Sapium sebiferutn){Paulownia fortune!)禾口香棒{Cinnamomum camphora)具有重要经济价值，与人类食物链不相关。
(8)本技术取材方便，简单易行。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作详细描述。
实施例12007年8月到2009年10月在湘潭锰矿区进行实验。
(1) 2007年8月，收集稻草、竹枝和竹杆，竹杆切割成Im长竹筒，晒干稻草、竹枝和竹筒。
(2)在铀尾矿库周边选择长杂草的土地，将杂草带土一起铲挖，制成块状带土草皮，晒干。
(3)收集铀尾库周边污染区生长的富集重金属植物美洲商陆(Phytolacca americana)，晒干。
(4)在库区一小块地上铺垫稻草和竹枝，稻草和竹枝上铺放竹筒，竹筒上覆盖美洲商陆，以此叠成柴堆，柴堆上覆盖带土草皮，柴堆下部裸露，从下部点燃柴堆，缓慢燃烧，火熄灭后收集这些火烧土和生物炭，过筛，制成含生物炭的土杂肥。
(5) 2008年3月，在铀尾矿库区选择1块样地，挖种植坑，种植坑规格为长50cm、 宽30cm、深50cm。在坑中移栽香樟ifiimamomum camphor a)幼苗，每个坑中添加6kg 土杂肥，用尾渣覆盖土杂肥。
(6) 2008年9月，对样地进行调查，香樟存活率为92%，株高增长率为15%。2009年 10月进行调查，香樟存活率为88%，株高增长率为23%。
实施例22008年9月到2010年10月在湘潭锰矿区进行实验。
(1) 2008年9月，收集稻草、竹枝和竹杆，竹杆切割成Im长竹筒，晒干稻草、竹枝和竹筒。
(2)在锰矿周边地区选择长杂草的土地，将杂草带土一起铲挖，制成块状带土草皮，晒干。
(3)收集锰矿污染区生长的富集重金属植物羽叶鬼针草(Bidens maximowicziana)，晒干。
(4)在锰矿区一小块地上铺垫稻草和竹枝，稻草和竹枝上铺放竹筒，竹筒上覆盖羽叶鬼针草，以此叠成柴堆，柴堆上覆盖带土草皮，柴堆下部裸露，从下部点燃柴堆，缓慢燃烧，火熄灭后收集这些火烧土和生物炭，过筛，制成含生物炭的土杂肥。
(5)2009年3月，在锰矿尾渣堆积区选择1块样地，挖种植坑，种植坑规格为长 50cm、宽30cm、深50cm。在坑中移栽乌桕、Sapium sebiferum)幼苗，每个坑中添加6kg 土杂肥，用尾渣覆盖土杂肥。
(6) 2009年9月，对样地进行调查，乌桕存活率为87%，株高增长率为18%。2010年 10月进行调查，乌桕存活率为84%，株高增长率为19%。
实施例32008年9月到2010年10月在湘潭锰矿区进行实验。
(1) 2008年9月，收集稻草、竹枝和竹杆，竹杆切割成Im长竹筒，晒干稻草、竹枝和竹筒。
(2)在锰矿周边地区选择长杂草的土地，将杂草带土一起铲挖，制成块状带土草皮，晒干。
(3)收集锰矿污染区生长的富集重金属植物龙葵、SoIanum nigrum)，晒干。
(4)在锰矿区一小块地上铺垫稻草和竹枝，稻草和竹枝上铺放竹筒，竹筒上覆盖龙葵，以此叠成柴堆，柴堆上覆盖带土草皮，柴堆下部裸露，从下部点燃柴堆，缓慢燃烧，火熄灭后收集这些火烧土和生物炭，过筛，制成含生物炭的土杂肥。
(5) 2009年3月，在锰矿尾渣堆积区选择1块样地，挖种植坑，种植坑规格为长 50cm、宽30cm、深50cm。在坑中移栽泡桐(Paulownia fortune!)幼苗，每个坑中添加6kg土杂肥，用尾渣覆盖土杂肥。
(6) 2009年9月，对样地进行调查，泡桐存活率为91%，株高增长率为16%。2010年 10月进行调查，泡桐存活率87%，株高增长率为26%。
本发明不限于上述三种实施例，还可以收集矿山污染区生长的富集重金属植物美洲商陆{Phytolacca、习习口十鬼针草 Widens maximowicziana)禾口龙奏{Solanum nigrum)中任何两种或三种，晒干，其它同实施例1或实施例2或实施例3。
权利要求
1.一种将富集重金属植物转化为矿山植被恢复专用的含生物炭土杂肥的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)收集稻草，晒干；(2)收集竹枝和竹杆，将竹杆切割成竹筒，晒干竹枝和竹筒；(3)收集矿山污染区生长的富集重金属植物，晒干；(4)选择长杂草的土地，将杂草带土一起铲挖，制成块状带土草皮，晒干；(5)选择一小块地，铺垫稻草和竹枝，稻草和竹枝上覆盖竹筒，竹筒上覆盖富集重金属植物，以此叠成柴堆，柴堆上覆盖带土草皮，柴堆下部裸露，从下部点燃柴堆，缓慢燃烧，火熄灭后收集这些火烧土和生物炭，过筛，制成富含生物炭的土杂肥。
2.根据权利要求1所述的将富集重金属植物转化为矿山植被恢复专用的含生物炭土杂肥的方法，其特征在于，所述富集重金属植物为美洲商陆(Phytolacca americana)、龙葵 {Solanum nigrum)禾口羽叶鬼针草(Bidens maximowicziana)中的一禾中或几禾中。
全文摘要
一种将富集重金属植物转化为矿山植被恢复专用的含生物炭土杂肥的方法，包括以下步骤(1)收集稻草，晒干；(2)收集竹枝和竹杆，将竹杆切割成竹筒，晒干竹枝和竹筒；(3)收集矿山污染区生长的富集重金属植物，晒干；(4)选择长杂草的土地，将杂草带土一起铲挖，制成块状带土草皮，晒干；(5)选择一小块地，铺垫稻草和竹枝，稻草和竹枝上覆盖竹筒，竹筒上覆盖富集重金属植物，以此叠成柴堆，柴堆上覆盖带土草皮，柴堆下部裸露，从下部点燃柴堆，缓慢燃烧，火熄灭后收集这些火烧土和生物炭，过筛，制成含生物炭土杂肥。利用矿山地区生长的富集重金属植物烧制土杂肥，再用土杂肥改良矿山污染基质和促进植物生长，实现了植物修复收获物的安全循环利用。
文档编号C05G3/00GK102515939SQ20111038120
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月26日 优先权日2011年11月26日
发明者严明理, 冯涛, 刘阿梅, 向言词, 彭秀花, 曾荣今, 朱佳文, 李会东 申请人:湖南科技大学