本发明涉及环境工程技术领域，尤其涉及一种采煤沉陷地植被修复剂及其制备方法。
背景技术：
中国的煤炭资源分布较广，煤炭开采过程中由于开挖山体等施工会造成采煤沉陷地，引起大量土地遭到破坏，如地表塌陷、裂缝等，令自然植被和土壤破坏严重，为增加采煤地土壤利用率，急需对采煤地自然植被和土壤进行修复。植被修复的关键在于初期植被群落的构建，但由于开挖过程中原有的表层土壤破坏严重，新形成的土壤有效养分十分缺乏，严重限制了植物的生长，也影响到植被恢复初期群落的构建。如何加快沉陷地的修复，恢复初期植被群落，促进植被修复进程，一直是生态脆弱区生态修复的重要课题之一。
沉陷地的修复需要大量的煤矸石、粉煤灰等充填材料，这些材料在使用时因用量巨大，为顾及经济成本无法对其进行充分的无害化处理，因此充填后可能引起二次污染，影响植被的正常生长，延缓修复进程，因此需要进行污染的吸附降解，还原微生态的平衡。
在众多土地污染处理技术中，生物菌剂法在改善土地环境质量、防止污染方面发挥着重要作用。微生物能够有效吸收、吸附、降解土地中的污染物，但是在处理过程中，微生物菌体易流失或被其他微生物吞噬，严重限制了其降解效率和应用前景。在此基础上提出了固定化微生物技术，主要利用物理或化学方法，将游离的细胞或酶固定在限定的区域中。该技术不仅可以提高限定区域内微生物细胞的浓度，而且能够使微生物保持较高的活性，最重要的是，该技术可以实现细胞或酶的循环使用。传统的固定化方法主要有吸附法、包埋法、交联法和共价结合法等。其中，海藻酸钠包埋法以操作简便、包埋后颗粒强度高、对微生物无毒和传质性能好等优点被广泛利用，但同时它们抗微生物分解性能较差，机械强度低，使用交联剂进行稳定化处理后，活力和传质性能又会下降。
技术实现要素：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种采煤沉陷地植被修复剂及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种采煤沉陷地植被修复剂，通过以下方法制备：
（1）将椰壳洗净后切碎成1-2立方厘米的小块，在自然条件下风干2-3周至椰壳块中含水量低于8%，将风干的椰壳块置于炉中进行热解处理，自然冷却后取出磨碎并过1毫米筛，得到椰纤维生物炭备用；
（2）将湖底污泥风干后与风化煤按质量比（3-4）：1混合进行堆制发酵，控制堆肥温度为50-60℃，含水量为40-60%，堆制发酵时间为4-5周，发酵完成后收集发酵料，干燥并粉碎过1毫米筛备用；
（3）将二甘醇和乙二醇按体积比3-4：1充分混合，向混合液中加入总质量5-8%的氯化铁，并不断搅拌至氯化铁完全溶解，此时再加入总质量12-15%的乙酸钠，继续搅拌40-60分钟，将得到的匀质溶液转移至高压反应釜中，将反应釜移至烘箱中，在200-240℃条件下，反应16-24小时，之后自然冷却至室温，并用磁力分离产品，收集后用无水乙醇和清水分别清洗后升温至50-60℃干燥，得到纳米四氧化三铁备用；
（4）将纳米四氧化三铁以90-100mg/l加入到2%海藻酸钠溶液中，超声处理使纳米四氧化三铁颗粒均匀分散在溶液中，再加热至121℃灭菌20-30分钟，待温度降至30℃以下时，向溶液中加入2-3%质量的em菌剂，搅拌混合均匀后备用；
（5）将步骤1所得椰纤维生物炭、步骤2所得发酵粉料以及透明质酸钠按质量比（120-150）：（200-220）：1混合后，再将混合料浸没于步骤4所得混合液中，5-6小时后过滤，收集滤料，风干后即得本发明植被修复剂。
所述步骤1中椰壳块在炉中以20-30℃/分升温至500-700℃，保温热解3-4小时。
所述步骤3中加入氯化铁后搅拌速率控制在1500转/分以上，以使氯化铁能够充分溶解于混合液中。
所述步骤4中超声处理频率为30-35khz，超声时间为40-45分钟。
所述采煤沉陷地植被修复剂的使用方法，按每亩40-60千克均匀撒施在复垦的采煤沉陷地表土上后进行翻耕。
本发明的优点是：
本发明使用椰壳经炭化处理，作为沉陷地的污染吸附材料和修复剂负载材料，并通过优化反应条件制备出结晶度优异、分散性好、规整球状结构的纳米四氧化三铁，利用其巨大的比表面积和优异的生物相容性作为纳米固定化载体，克服了传统海藻酸钠包埋法的弊端，其中极大的长径比和柔性的结构特性点使其容易纠缠团聚，利于复合菌体在其表面进行富集生长，并提高菌种降解酶的诱导和酶活性，增强细胞膜的通透性以及增强酶的热稳性和存储稳定性，大幅增强了菌剂的作用效果，在椰壳炭的高负载下能够快速分解沉陷地及充填材料中的污染物，与此同时湖底污泥、风化煤的发酵使用为修复地提供有机营养原料，符合植被修复过程中植被对养分的吸收规律，促进植被修复过程，本发明可以使采煤沉陷破坏的土地恢复利用，并尽快达到植被群落构建的目的，形成稳定的自维持的土壤植被生态系统，提高土壤微生物含量，改良土壤的理化性质，形成良性生态系统循环，适合于各地采煤沉陷地的修复使用。
具体实施方式
一种采煤沉陷地植被修复剂，通过以下方法制备：
（1）将椰壳洗净后切碎成1立方厘米的小块，在自然条件下风干2周至椰壳块中含水量低于8%，将风干的椰壳块置于炉中以20℃/分升温至500℃，保温热解3小时，自然冷却后取出磨碎并过1毫米筛，得到椰纤维生物炭备用；
（2）将湖底污泥风干后与风化煤按质量比3：1混合进行堆制发酵，控制堆肥温度为50℃，含水量为40%，堆制发酵时间为4周，发酵完成后收集发酵料，干燥并粉碎过1毫米筛备用；
（3）将二甘醇和乙二醇按体积比3：1充分混合，向混合液中加入总质量5%的氯化铁，并以1500转/分以上速率不断搅拌至氯化铁完全溶解，此时再加入总质量12%的乙酸钠，继续搅拌40分钟，将得到的匀质溶液转移至高压反应釜中，将反应釜移至烘箱中，在200℃条件下，反应16小时，之后自然冷却至室温，并用磁力分离产品，收集后用无水乙醇和清水分别清洗后升温至50℃干燥，得到纳米四氧化三铁备用；
（4）将纳米四氧化三铁以90mg/l加入到2%海藻酸钠溶液中，在30khz条件下超声处理40分钟使纳米四氧化三铁颗粒均匀分散在溶液中，再加热至121℃灭菌20分钟，待温度降至30℃以下时，向溶液中加入2%质量的em菌剂，搅拌混合均匀后备用；
（5）将步骤1所得椰纤维生物炭、步骤2所得发酵粉料以及透明质酸钠按质量比120：200：1混合后，再将混合料浸没于步骤4所得混合液中，5小时后过滤，收集滤料，风干后即得本发明植被修复剂。