一种生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法

本发明涉及矿区农田土壤防治，特别是涉及一种生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法。

背景技术：

1、矿产资源开发活动会产生大量的尾矿，这些尾矿砂的堆积不仅占用了大面积的土地资源，更重要的是，尾矿中往往残留着大量的重金属元素，这些重金属会通过雨水的淋滤、污染灌溉、风沙扬尘、大气沉降等的作用，向地下和周边土壤迁移，造成周边水体和农田土壤的污染，进而使得一定量的重金属被矿区农作物吸收并富集，最终危及到人类的生命安全。

2、目前针对矿山生态化主要是物理修复法，包括土壤置换、土壤固化、翻土客土等，虽然受土壤性质的限制较小，但修复成本较高，存在破坏土壤结构的风险，因此只适合小面积金属污染土壤的修复，不适合耕地等大面积土壤的修复。因此，针对大量堆积的尾矿砂，需要寻求一种修复周期短，投入成本低，且能够改善矿区土壤理化性质又不会产生二次污染的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法。具体来说，将无污染的田园土壤与尾矿砂混合，利用生物炭和纳米羟基磷灰石在促进农作物生长的同时，招募根际有益微生物，进一步显著降低农作物对土壤中多种重金属的吸收和富集，保障农产品的质量安全，以此达到减少客土使用量、促进植物生长、降低植物对重金属吸收和富集的目的，同时实现一定的经济收益。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，将尾矿砂与未受污染的土壤混合，并在其中添加生物炭和纳米羟基磷灰石，保持土壤含水率为20％-25％。

4、优选的，将尾矿砂与未受污染的土壤混合之前，还包括将尾矿砂与未受污染的土壤分别风干并过筛的前处理步骤。

5、优选的，所述未受污染的土壤为田园土壤。

6、优选的，所述生物炭为玉米秸秆生物炭。

7、优选的，所述纳米羟基磷灰石的粒度＜100nm。

8、优选的，生物炭添加量为土壤和尾砂总质量的0-5％，纳米羟基磷灰石添加量为土壤和尾砂总质量的0-0.5％，均不为0。

9、优选的，尾矿砂与未受污染的土壤按照1：3的质量比混合。

10、本发明公开了以下技术效果：

11、(1)本发明基于生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，在减少客土量的前提下，可以实现矿区生态化。

12、(2)本发明方法中生物炭和纳米羟基磷灰石的添加能够提高土壤肥力，特别是增加土壤总有机碳和磷素的含量。

13、(3)本发明基于生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，添加的生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化重金属，降低土壤重金属的生物可利用性。

14、(4)本发明基于生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，添加的生物炭和纳米羟基磷灰石能增加土壤持水能力和保肥能力，促进植株的生长。且随着生物炭添加比重的增加对植株地上和地下部分生物量的作用也逐渐增强。

15、(5)本发明基于生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，生物炭和纳米羟基磷灰石改良后的土壤，显著降低了植株对重金属的吸收和富集。

16、(6)本发明基于生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，生物炭和纳米羟基磷灰石的添加改变了根际微生物的多样性和群落组成。在多金属胁迫下，招募具有金属耐性和更有利于植物生长的有益微生物。

技术特征：

1.一种生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，其特征在于，将尾矿砂与未受污染的土壤混合，并在其中添加生物炭和纳米羟基磷灰石，保持土壤含水率为20％-25％。

2.根据权利要求1所述一种生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，其特征在于，将尾矿砂与未受污染的土壤混合之前，还包括将尾矿砂与未受污染的土壤分别风干并过筛的前处理步骤。

3.根据权利要求2所述一种生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，其特征在于，所述未受污染的土壤为田园土壤。

4.根据权利要求1所述一种生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，其特征在于，所述生物炭为玉米秸秆生物炭。

5.根据权利要求1所述一种生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，其特征在于，所述纳米羟基磷灰石的粒度＜100nm。

6.根据权利要求1所述一种生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，其特征在于，生物炭添加量为土壤和尾砂总质量的0-5％，纳米羟基磷灰石添加量为土壤和尾砂总质量的0-0.5％，均不为0。

7.根据权利要求1所述一种生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，其特征在于，尾矿砂与未受污染的土壤按照1：3的质量比混合。

技术总结
本发明公开了一种生物炭和纳米羟基磷灰石协同微生物固化多金属方法，属于矿区农田土壤防治技术领域，该方法为将尾矿砂与未受污染的土壤混合，并在其中添加生物炭和纳米羟基磷灰石，保持土壤含水率为20％‑25％。本发明将无污染的田园土壤与尾矿砂混合，利用生物炭和纳米羟基磷灰石在促进农作物生长的同时，招募根际有益微生物，进一步显著降低农作物对土壤中多种重金属的吸收和富集，保障农产品的质量安全，以此达到减少客土使用量、促进植物生长、降低植物对重金属吸收和富集的目的，同时实现一定的经济收益。

技术研发人员：王飞,耿环环,马率,曹曼曼
受保护的技术使用者：北京师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15