专利名称：一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法
技术领域：
本发明涉及一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法。
背景技术：
重金属含量高、营养贫乏、持水力弱等特性造成铀尾矿渣堆存地域植被缺乏， 水土流失严重，重金属随雨水与扬尘扩散。铀尾矿渣已成为一种重要污染源。
采用物理、化学方法治理大面积重金属污染所需费用高昂。利用超富集植物 或富集植物治理净化大面积金属污染所需周期长，而且由于植物根分布深度有 限，土壤深处重金属难治理，所以采用植物提取修复大面积重金属污染在实践中 难以通行。通过筛选和栽培适宜植物，同时采作辅助措施，可在尾矿渣堆存区短 时间内重建植被。有些植物能吸收固定重金属在其根部，有的植物能通过其根系 分泌物及其凋落物的分解物与重金属结合形成难溶化合物，从而阻控重金属移迁 扩散。重建的植被可控制土壤侵蚀和水土流失，增加土壤营养，恢复污染生态系 统的功能和美化环境。在大面积重金属污染区域重建植被，具有技术可靠、操作 简便、成本低、控制污染物有效和对环境友好等多重优势。
在尾矿渣堆放区进行植被重建时，选择的植物应具有吸收污染物能力小或根 部吸收能力强而转运能力弱，生长快，根系发达，耐旱性强和对重金属耐受性强 等特征；选择固氮植物，增加土壤氮。植被重建时，要采用强化调控措施促进植 物生长。
发明内容
本发明的目的是提供一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，该方法具有 成本低、操作简便、对环境友好以及可广泛用于多类矿山污染控制的优点。
本发明的技术方案一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，包括以下歩骤
(1) 将草木灰和牛粪配制成混合肥料，草木灰和牛粪的重量比为草木灰 30-40V牛粪60-70%;
(2) 在铀尾矿渣污染区平整样地，打造种植沟；
(3) 在种植沟中填施混合肥料；
3(4)在种植沟中栽培植物将五节芒(iZ/sca/7t/ws dWu"s)和ffl皂角 (/!esc/ _r/70ffle/7e i/7力'cs)采用间种方式种植在第 一 行，将白茅(//B/ e/7 & cy"'/w^'ca)和ffl皂角采用间种方式种植在第二行，两行平行排列，以此循环。 歩骤(1)中的草木灰是用五节芒和白茅烧制而成。
歩骤(4)中栽培植物时，ffl皂角用种子繁殖；玉节芒用根状茎繁殖将根
状茎剪切成20-30cm小段，每段带有3-4节；白茅用根状茎繁飧；两种根状茎都 平卧埋植，然后覆盖土壤；
所述五节芒的种植沟规格为长60-80cm、宽40-50cm、深10-15cm;白茅 的种植沟规格为长50-60cm、宽40-50cm、深10-15cm; ffl皂角的种植沟规格 为长30-40cm、宽20-30cm、深3-5cm。
种五节芒的每个种植沟中撒施混合肥料2. 0-4. Okg;种白茅的每个种植沟中 撒施混合肥料1. 0-3. Okg;种ffl皂角的每个种植沟中撒施混合肥料1. 0-2. Okg。
每年7月收割五节芒和白茅地上部分，然后将这些植物材料覆盖在这三种植 物的基部。
每年深秋收割五节芒和白茅地上部分，集中烧制成草木灰，在來年开春时， 将草木灰播撒到这些植物基部。
每年深秋时，将ffl皂角植株连带种子一起浅埋在其生长处。
本发明的原理是ffl皂角是种一年生半灌木状的豆科植物，高30-100cm， 根分布在0-80cm深的土壤，秋季成熟果荚带种子断裂成小节而脱落到地面，第 二年春季发芽出苗。田皂角耐受的pH值范围为3. 1-8.2,耐旱性强，在铀尾矿 渣污染土壤上能正常生长，田皂角根部铀平均含量为3106mg.kg1，地上部分铀 含量少(难以检测出)。 .
五节芒是种多年生的草本植物，高200-500cm，其根状茎的无性繁殖能力强， 分蘖能力和再生能力强，生长快，三年生的株丛平均有茎枝69枝，根系发达， 根分布深度为0-250cm，其耐受的pH值范围为3.8-9.2，耐旱性和耐寒性强。在 铀尾矿渣污染土壤上生长旺盛，五节芒根状茎的铀含量分别为206mg.kg-'，地上 部分铀含量少(难以检测出)。
白茅是种多年生的生命力极强的草本植物，高40-100cm，根状茎可进行无 性繁殖，分蘖能力强，生长快，根状茎发达，分布深度为0-150cm。白茅分布广，对各种不良环境有很强的适应性耐贫瘠，耐干旱，耐酸碱性强(其耐受的pH值 范围为2.8-10.1);在多种矿山重污染区能TH常生长。生长于铀尾矿渣污染土壤时，
白茅的根状茎和地上部分的铀含量分别为832和0.2mg上g—'。
豆科植物会增加土壤酸性。草木灰呈碱性，添加草木灰可减弱土壤酸化；另
外草木灰含有矿质元素，可为植物生长提供营养。
本发明的有益效果
(1) 田皂角、五节芒和白茅的耐酸性与耐旱性强，在持水力弱的酸性尾矿渣 中生长lH常；这些植物生长快，在较短时间内形成较密的植被，而且五 节芒和白茅根状茎发达，可形成厚密的根状茎层，固定土壤，减少水土 流失。
(2) 所用三种植物根部都能富集铀，混合种植可增强固定铀的效率，防止其 移迁。
(3) 田皂角是豆科植物，通过其生物固氮可增加污染土壤氮含量。
(4) ffl皂角能以种子进行繁殖。五节芒和白茅都是多年生的植物，其根状茎 能进行无性繁殖，分蘖能力强。这些植物在第一次人工栽培后，不需再 次播种。
(5) 草木灰呈碱性，能减弱酸性尾矿渣的酸性，也能弱减豆科植物对土壤的 酸化效应，因而降低尾矿渣中的水溶性重金属含量。草木灰能为植物提 供矿质营养。
(6) 每年7月份收割五节芒和白茅地上部分，将收割的植物覆盖在这三种植 物基部，覆盖植物材料可减少土壤水分散失，增强抗旱性。
(7) 每年深秋，收割五节芒和白茅地上部分，烧制成草木灰，并播撒到样地， 达到循环利用的目的。
(8) 本发明提供了一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，具有操作简单、 费用低、阻控铀扩散效率好和关化环境等优点。本技术可用于矿山退化 生态系统植被重建和高速公路绿化等方面。
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l
5植年勿丰才料FR^r角04esc/^"o附ewe //^/c")、五节芒(Afoc""/Zmsy/or/dw/w力禾口白 茅(/附/ era/" {^//w^v.c")。
其它材料牛粪、用五节芒和白茅烧制成的草木灰。 具体歩骤如下
(1) 2月在铀尾矿渣污染区平整样地，按直线排布方式打造种植沟，种植沟 的长轴方向与栽培植物的行的方向相同。栽培五节芒的种植沟规格为长60cm、 宽40cm、深10cm;每个种植沟中撒施混合肥料2.0kg。栽培白茅的种植沟规格 为长50cm、宽40cm、深10cm;每个种植沟中撒施混合肥料l.Okg。栽培ffl皂 角的种植沟规格为长30cm、宽20cm、深3cm;每个种植沟中撒施混合肥料 l.Okg。
(2) 3月，将五节芒和ffl皂角采用间种方式栽培在第一行，该行中两相邻种 植沟之间的距离为70cm;将白茅和田皂角采用间种方式栽培在第二行，该行中 两相邻种植沟之间的距离为40cm。第一行与第二行平行排列。栽培数量为30 株五节芒根状茎/沟、40株白茅根状茎/沟、80粒ffl皂角种子/沟。种植时，先将 五节芒根状茎剪切成20-30cm小段，每段带有3-4节。按与种植行垂直方向平放 五节芒和白茅的根状茎，然后覆盖土10cm。 ffl皂角种子播后要覆盖土 3cm。栽 培后浇水2次。
(3) 7月收割五节芒和白茅地上部分，收集这些材料覆盖在三种植物基部， 增强植物抗旱性。
(4) 12月，收割五节芒和白茅地上部分并烧制成草木灰，第二年3月将草木 灰撒播在三种植物基部。
(5) 第二年，重复歩骤(3)和(4)操作。
申请人于2006年2月至2008年6月在衡阳二七二厂退役铀尾矿库区，按上 述方法进行了野外实验。并测定栽种植物处和未栽培植物对照地的污染土壤中的 有机质、总氮和水溶性铀含量(见表)。测定结果与对照土壤相比，栽培植物的污 染土壤中的有机质、总氮和pH值显著增加，其水溶性铀含量显著下降。在 0-100cm深的污染土壤中，五节芒、白茅和田皂角根密度各为145、90和23g.m-3， 五节芒、白茅和ffl皂角的根平均分布深度分别为151、 88和75cm。
表l十壤中的有机质、总&和水溶性铀含呈有机质(g/kg)总氮(g/kg)铀(mg/kg)PH
对照十.壤1.03土0.07a0.11士0.06a0.076士0.05a4.39士0.06a
栽培植物十壤3.82士0.12b0.40±0.03b0.012士0.02b5.21士0.06b
注不同字母表示同一列中处理与对照间的差异显s (p<0.05)
实施例2
植斗勿才才茅斗ffl阜角(/4wc/^/ o附e"e z>7(i/c")、五节芒(7kfoom//71^7 o〃^w/w力禾口白 茅(/附，raf" q//)。
其它材料牛粪、用五节芒和白茅烧制成的草木灰。 具体歩骤如下
(1) 2月在铀尾矿渣污染区平整样地，按直线排布方式打造种植沟，种植沟 的长轴方向与栽培植物的行的方向相同。栽培五节芒的种植沟规格为长80cm、 宽50cm、深15cm;每个种植沟中撒施混合肥料4.0kg。栽培白茅的种植沟规格 为长60cm、宽50cm、深15cm;每个种植沟中撒施混合肥料3.0kg。栽培F1皂 角的种植沟规格为长40cm、宽30cm、深5cm;每个种植沟中撒施混合肥料 2.0kg。
(2) 3月，将五节芒和田皂角采用间种方式栽培在第一行，该行中两相邻种 植沟之间的距离为70cm;将白茅和ffl皂角采用间种方式栽培在第二行，该行中 两相邻种植沟之间的距离为40cm。第一行与第二行平行排列。栽培数量为40 株五节芒根状茎/沟、50株白茅根状茎/沟、100粒ffl皂角种子/沟。种植时，先将 ii节芒根状茎剪切成20-30cm小段，每段带有3-4节。按与种植行垂直方向平放 五节芒和白茅的根状茎，然后覆盖土15cm。 ffl皂角种子播后要覆盖土 5cm。栽 培后浇水2次。
(3) 7月收割五节芒和白茅地上部分，收集这些材料覆盖在三种植物基部， 增强植物抗旱性。
(4) 12月，收割五节芒和白茅地上部分并烧制成草木灰，第二年3月将草木 灰撒播在三种植物基部。
(5) 第二年，重复歩骤(3)和(4)操作。
申请人于2006年2月至2008年6月在衡阳二七二厂退役铀尾矿库区，按上 述方法进行了野外实验。并测定栽种植物处和未栽培植物对照地的污染土壤中的
7有机质、总氮和水溶性铀含量(见表)。测定结果与对照土壤相比，栽培植物的污 染土壤中的有机质、总氮和pH值显著增加，其水溶性铀含量显著下降。在 0-100cm深的污染土壤中，五节芒、白茅和ffl皂角根密度各为168、 106和26g.m—3， 五节芒、白茅和ffl皂角的根平均分布深度分别为166、 89和73cm。
表2十壤中的有机质、总氣和水溶性铀含i^
有机质(g/kg)总氮(g/kg)铀(mg/kg)pH
对照十.壤1.03士0.07a0.1H0.06a0.076士0.05a4.39士0.06a
栽培植物七壤4.22士0.2]b0,45士0.09b0.010土0.02b5.39士0.08b
注不同字母表示同一列中处理与对照间的差异显《(p<0.05)
实施例3
植物材料BR^r角C4^r/i[y"o附e"e /"fifcfl)、五节芒(Afora"A船y7w/dw/ws)禾口白 茅(/呼era/a c>^W/7'c<3)。
其它材料牛粪、用五节芒和白茅烧制成的草木灰。 具体歩骤如下
(1) 2月在铀尾矿渣污染区平整样地，按直线排布方式打造种植沟，种植沟 的长轴方向与栽培植物的行的方向相同。栽培五节芒的种植沟规格为长70cm、 宽45cm、深12cm;每个种植沟中撒施混合肥料3.0kg。栽培白茅的种植沟规格 为长55cm、宽45cm、深12cm;每个种植沟中撒施混合肥料2.0kg。栽培ffl皂 角的种植沟规格为长35cm、宽25cm、深4cm;每个种植沟中撒施混合肥料 1.5kg。
(2) 3月，将五节芒和田皂角采用间种方式栽培在第一行，该行中两相邻种 植沟之间的距离为70cm;将白茅和ffl皂角采用间种方式栽培在第二行，该行中 两相邻种植沟之间的距离为40cm。第一行与第二行平行排列。栽培数量为35 株五节芒根状茎/沟、45株白茅根状茎/沟、90粒ffl皂角种子/沟。种植时，先将 五节芒根状茎剪切成20-30cm小段，每段带有3-4节。按与种植行垂直方向平放 五节芒和白茅的根状茎，然后覆盖土 12cm。 ffl皂角种子播后要覆盖土 4cm。栽 培后浇水2次。
(3) 7月收割ii节芒和白茅地上部分，收集这些材料覆盖在三种植物基部， 增强植物抗旱性。
8(4) 12月，收割五节芒和白茅地上部分并烧制成草木灰，第二年3月将草木 灰撒播在三种植物基部。
(5) 第二年，重复歩骤(3)和(4)操作。
申请人于2006年2月至2008年6月在衡阳二七二厂退役铀尾矿库区，按上 述方法进行了野外实验。并测定栽种植物处和未栽培植物对照地的污染土壤中的 有机质、总氮和水溶性铀含量(见表)。测定结果与对照土壤相比，栽培植物的污 染土壤中的有机质、总氮和pH值显著增加，其水溶性铀含量显著下降。在 0-100cm深的污染土壤中，五节芒、白茅和ffl皂角根密度各为153、95和20g.m—3， 五节芒、白茅和田皂角的根平均分布深度分别为155、 90和86cm.。
表3十.壤中的有机质、总氮和水溶性铀含^;
有机质(g/kg)总氮(g/kg)铀(mg/kg)PH
对照十壤1.03士0.07a0.11士0.06a0.076±0.05a4.39士0.06a
栽培植物七壤3.34±0.20b0.42士0.08b0.021士0.06b5.25±0.05b
注不同字母表示同一列中处理与对照间的差异显著(^<0.05)
权利要求
1、一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于，其包括以下步骤(1)将草木灰和牛粪配制成混合肥料，草木灰和牛粪的重量比为草木灰30-40％，牛粪60-70％；(2)在铀尾矿渣污染区平整样地，打造种植沟；(3)在种植沟中填施混合肥料；(4)在种植沟中栽培植物将五节芒(Miscanthus floridulus)和田皂角(Aeschynomene indica)采用间种方式种植在第一行，将白茅(Imperatacylindrical)和田皂角采用间种方式种植在第二行，两行平行排列，以此循环。
2、 根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于所 述歩骤(1)中的草木灰是用五节芒和白茅烧制而成。
3、 根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于所 述歩骤(4)中栽培植物时，田皂角用种子繁殖；五节芒用根状茎繁殖将根状茎剪切成20-30cm小段，每段带有3-4节；白茅用根状茎繁殖；两种根状茎都平 放埋植，然后覆盖土壤。
4、 根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于五节芒的种植沟规格为长60-80cm、宽40-50cm、深10-15cm;白茅的种拉沟规 格为长50-60cm、宽40-50cm、深10-15cm; ffl皂角的种植沟规格为:长30-40cm、 宽20-30cm、深3-5cm。
5、 根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于种 五节芒的每个种植沟中撒施混合肥料2. 0-4. Okg;种白茅的每个种植沟中撒施混 合肥料1. 0-3. Okg;种田皂角的每个种植沟中撒施混合肥料1. 0-2. Okg。
6、 根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于每 年7月收割五节芒和白茅地上部分，将这些植物材料覆盖在这三种植物基部。
7、 根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在于每 年深秋收割五节芒和白茅地上部分，集中烧制成草木灰，在来年丌春时，将草木 灰播撒到这三种植物基部。
8、 根据权利1所述的修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，其特征在f:每年深秋时，将FH皂角植株连带种子一起浅埋在其生长处。
全文摘要
本发明公布了一种修复改良铀尾矿渣污染土壤的方法，所用材料是田皂角(Aeschynomene indica)、五节芒(Miscanthus floridulus)和白茅(Imperatacylindrica)、草木灰和牛粪，草木灰是用五节芒和白茅烧制成。将草木灰和牛粪按比例配制成混合肥料填施于在铀尾矿渣污染区打造的植物沟中，在种植沟中搭配栽种田皂角、五节芒和白茅三种植物。利用该方法可在较短时间内建立较密的植被，显著增加土壤氮、有机质和pH值，土壤根密度增加，土壤水溶性铀含量显著减少。该方法具有操作简单、费用低、阻控铀移迁扩散效率好和美化环境等优点。本技术可用于矿山退化生态系统植被重建和高速公路绿化等方面。
文档编号B09C1/00GK101502843SQ200910042730
公开日2009年8月12日 申请日期2009年2月23日 优先权日2009年2月23日
发明者严明理, 涛 冯, 向言词, 彭秀花, 曾荣今, 许中坚 申请人:湖南科技大学