本发明涉及土壤重金属污染修复技术领域，具体是土壤重金属污染原址阻控及植被重固联合修复方法。
背景技术：
采选冶工业造成矿山及周边生态系统的破坏十分严重，特别是土壤和植被的丧失，使土地失去利用价值，形成废弃地。矿山废弃地是指矿业活动中被破坏、未经治理而无法使用的土地。根据矿山废弃地的来源可划分为4种类型：①废石堆废弃地；②采矿坑废弃地；③尾矿废弃地；④其他类型废弃地，如选矿厂和冶炼厂产生的废弃地。而废弃地中根据含重金属废渣及重金属污染土壤的污染程度又分为高风险废物、第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物。矿山开采、废石堆放、矿石运输、矿石选矿及冶炼都会带来一系列的污染问题，以尾矿堆放产生的污染最为严重。酸性矿山废水和尾矿是造成矿区重金属污染的主要原因。据统计，我国矿山破坏土地累计面积达288万hm2，并且每年以大约4.67万hm2的速度增长。其中有色金属工业每年排放固体废物达6000万吨，累计堆存量10亿吨以上，占用土地7万hm2以上。同时，冶炼过程也会产生大量含冶炼金属及其他重金属的废水、废气以及固体废物来严重污染环境，就2010年，我国铅锌总产量达到近960万吨，产生的铅锌冶炼废渣超过800万吨，历史堆存量过亿吨，冶炼过程中产生的固体废物均含有大量的铅、锌、镉、砷等重金属，冶炼厂附近的土壤均受到一定程度污染，且多为多种重金属复合污染。
矿山冶炼污染场地不仅占用土地，污染环境，影响经济发展，而且也对社会产生不良作用，危害到人类发展。采用相应措施来修复被破坏的土地来增加土地资源，既是缓解人地矛盾和矿山环境建设的需要，同时又是促进矿山经济开发与环境保护协调发展的主要举措。国内已有不少关于矿山土壤复合重金属污染生态修复的文献，但多数是仅仅基于白茅、狗牙根、藿香蓟、野地瓜等先锋植物进行矿区的生态修复，并未预先对重金属污染土壤及废渣进行安全处置及隔离，不利于土壤污染阻断，并影响生态修复的效果，难以达到国家对于土壤环境的生态系统实现良性循环的要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种土壤重金属污染原址阻控及植被重固联合修复方法，通过本发明方法，将生态修复与矿山废弃地地貌重塑、土壤重构、植被重建相结合，形成矿山及冶炼场地土壤污染阻断与生态修复技术模式，实现污染阻控、生态功能恢复。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明土壤重金属污染原址阻控及植被重固联合修复方法，该方法包括如下操作步骤：
第一步，对污染场地表面进行清理，根据污染程度采用机械对场地内的含重金属废渣及重金属污染土壤进行分区分层挖掘、清挖，将清挖后的废渣及土壤放置在处置场内；
第二步，根据废渣及土壤的污染情况，选择合适的固化/稳定化药剂开展中试，通过中试确定最佳固化/稳定化药剂配比和投加量，然后采用土壤修复设备将含重金属废渣、重金属污染土壤和固化/稳定化药剂混合均匀并充分反应，再将修复后的废渣和土壤放置在养护区并覆盖防护网养护不小于5天以后取样检测；
第三步，在已清挖的场地内建立符合国家标准的填埋场，将检测合格后的废渣和污染土壤进行原址阻隔填埋；
第四步，完成填埋后覆盖种植土，再种植耐受重金属的乔木、灌木、藤本和草本植物进行生态修复，即达到修复目标。
本发明所述第一步中的含重金属废渣及重金属污染土壤，根据污染程度的分类分为高风险废物、第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物；所述第二步中选取的固化/稳定化药剂能使修复后的高风险废物达到ⅰ类一般工业固废的验收标准，使修复后的第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物中重金属的浸出浓度满足《地表水环境质量标准》(gb3838)iii类的限值要求。
本发明所述第二步中的固化/稳定化药剂投加量为所需处理废渣及土壤质量的0.5％-10％。
本发明所述处理高风险废物使用的固化/稳定化药剂最佳投加量为4％-10％；处理第ⅱ类一般工业固体废物使用的固化/稳定化药剂最佳投加量为2％-5％；处理第ⅰ类一般工业固体废物使用的固化/稳定化药剂最佳投加量为0.5％-4％。
本发明所述第四步中的乔木为木荷、旱柳、白背叶、马尾松中的一种或几种。
本发明所述第四步中的灌木为苎麻、女贞、紫穗槐、黄荆中的一种或几种。
本发明所述第四步中的藤本为葛根、爬墙虎、扶芳藤中的一种或几种。
本发明所述第四步中的草本为狗尾草、苍耳、芒草、五节芒、狗牙根、藿香蓟、牛筋草、商陆、蜈蚣草、油菜花、蕨、光叶紫花苕中的一种或几种。
本发明提供的土壤重金属污染原址阻控及植被重固联合修复方法，是集固化/稳定化修复和阻隔填埋、植被恢复于一体的生态修复技术。可以解决重金属污染土壤生态修复与矿山污染修复、阻隔同时处理的问题，可用于不同重金属污染土壤和废渣场地的修复及生态恢复，特别是对矿山及冶炼污染场地重金属修复及生态恢复有良好的效果。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)经本发明方法修复后，污染土壤及废渣中镉、砷、铅、锌、铬、汞等重金属浸出浓度可低于《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)iii类标准限值，阻隔填埋符合国家标准要求，生态恢复率98％以上，修复后的场地完成生态功能恢复；
(2)本发明根据不同污染程度的含重金属废渣及重金属污染土壤开展固化/稳定化中试，确定最佳投加量，在保证修复效果的同时，节约药剂使用量，减少对环境的二次污染；
(3)本发明采用乔木、灌木、藤本、草本进行修复场地的生态恢复，有利于场地生态系统的构建；
(4)本发明集固化/稳定化修复和阻隔填埋、植被恢复等修复技术于一体，采用绿色高效重金属稳定化剂进行原址阻隔，结合以乡土先锋植物种植为基础的植被重固技术，利用工程隔离措施降低雨水对重金属的溶出效应，在矿山及冶炼厂重金属污染场地应用可防止重金属持续污染土壤和周边水体、农田，提高作物安全质量和农业经济效益，既全面改善土壤环境质量，又实现生态系统的良性循环；
(5)本发明具有成本低、易操作、修复效果稳定、无二次污染等特点。
具体实施方式
以下是本发明的使用实例：
实施例1：
对某冶炼厂旧址重金属污染场地中0.2万m3污染土壤和废弃尾矿渣、0.65万m3建筑垃圾开展修复，具体操作步骤如下：
第一步，先对污染场地表面进行清理，将含重金属废渣及重金属污染土壤分为第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物，采用机械对场地内的第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物进行分区分层挖掘、清挖，放置在处置场内；
第二步，选用硫酸亚铁和石灰作为固化/稳定化药剂开展中试，使修复后的废渣和土壤中重金属的浸出浓度满足《地表水环境质量标准》(gb3838)iii类的限值要求，通过中试确定第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物使用的固化/稳定化药剂的最佳投加量分别为所需处理废渣和土壤质量的5％(其中硫酸亚铁的投加量为3％、石灰的投加量为2％)、4％(其中硫酸亚铁的投加量为2.5％、石灰的投加量为1.5％)，然后采用土壤修复设备将含重金属废渣及重金属污染土壤和固化/稳定化药剂混合均匀并充分反应，将修复后的废渣和土壤放置在养护区并覆盖防护网养护7天以后取样检测，根据《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(hj557—2010)浸出液中重金属浓度考察修复效果，测试结果见表1；
表1浸出试验结果1
第三步，在已清挖的场地内建立填埋场，填埋场的关键技术指标符合《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(gb18599-2013)设计要求，将检测合格后的废渣和污染土壤进行原址阻隔填埋；
第四步，在已完成废渣和土壤填埋的填埋场上覆盖50cm的种植土，然后种植耐受重金属的木荷、马尾松、女贞、紫穗槐、葛根、狗尾草、苍耳、五节芒等乡土先锋植物进行生态修复，生态恢复率98％以上，实现生态恢复。
实施例2：
对某选矿厂旧址重金属污染场地中1.3万m3含重金属尾矿废渣、0.7万m3场地底部及四周受重金属污染土壤开展修复，具体操作步骤如下：
第一步，先对污染场地表面进行清理，将含重金属废渣及重金属污染土壤分为高风险废物、第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物，采用机械对场地内的高风险废物、第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物进行分区分层挖掘、清挖，放置在处置场内；
第二步，选用氯化镁、氯化铝和石灰作为固化/稳定化药剂开展中试，使修复后的高风险废物达到ⅰ类一般工业固废的验收标准，使修复后的第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物中重金属的浸出浓度满足《地表水环境质量标准》(gb3838)iii类的限值要求，通过中试确定高风险废物、第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物使用的固化/稳定化药剂的最佳投加量分别为所需处理废渣和土壤质量的4％(其中氯化镁的投加量为2.5％，氯化铝的投加量为1.0％、石灰的投加量为0.5％)、2％(其中氯化镁的投加量为1.2％，氯化铝的投加量为0.5％、石灰的投加量为0.3％)、0.5％(其中氯化镁的投加量为0.25％，氯化铝的投加量为0.10％、石灰的投加量为0.15％)，然后采用土壤修复设备将含重金属废渣及重金属污染土壤和固化/稳定化药剂混合均匀并充分反应，将修复后的废渣和土壤放置在养护区并覆盖防护网养护5天以后取样检测，根据《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(hj557—2010)浸出液中重金属浓度考察修复效果，测试结果见表2；
表2浸出试验结果2
第三步，在已清挖的场地内建立填埋场，填埋场的关键技术指标符合《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(gb18599-2013)设计要求，将检测合格后的废渣和污染土壤进行原址阻隔填埋；
第四步，在已完成废渣和土壤填埋的填埋场上覆盖50cm的种植土，然后种植耐受重金属的白背叶、马尾松、苎麻、紫穗槐、葛根、扶芳藤、藿香蓟、牛筋草、商陆、蜈蚣草、油菜花等乡土先锋植物进行生态修复，生态恢复率98％以上，实现生态恢复。
实施例3：对某冶炼厂旧址重金属污染场地中1万m3含重金属废渣、3万m3受污染土壤开展修复，具体步骤如下：
第一步，先对污染场地表面进行清理，将含重金属废渣及重金属污染土壤分为高风险废物、第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物，采用机械对场地内的废渣和土壤进行分区分层挖掘、清挖，放置在处置场内；
第二步，选用氯化镁、氯化铝和水泥作为固化/稳定化药剂开展中试，使修复后的高风险废物达到ⅰ类一般工业固废的验收标准，使修复后的第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物中重金属的浸出浓度满足《地表水环境质量标准》(gb3838)iii类的限值要求，通过中试确定高风险废物、第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物使用的固化/稳定化药剂的最佳投加量分别为所需处理废渣和土壤质量的10％(其中氯化镁的投加量为4.5％，氯化铝的投加量为2.5％、石灰的投加量为3％)、4％(其中氯化镁的投加量为2.0％，氯化铝的投加量为0.6％、石灰的投加量为1.4％)、2％(其中氯化镁的投加量为1.05％，氯化铝的投加量为0.45％、石灰的投加量为0.5％)，然后采用土壤修复设备将含重金属废渣及重金属污染土壤和固化/稳定化药剂混合均匀并充分反应，将修复后的废渣和土壤放置在养护区并覆盖防护网养护10天以后取样检测，根据《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(hj557—2010)浸出液中重金属浓度考察修复效果，测试结果见表3；
表3浸出试验结果3
第三步，在已清挖的场地内建立填埋场，填埋场的关键技术指标符合《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(gb18599-2013)设计要求，将检测合格后的废渣和污染土壤进行原址阻隔填埋；
第四步，在已完成废渣和土壤填埋的填埋场上覆盖50cm的种植土，然后种植耐受重金属的白背叶、旱柳、黄荆、紫穗槐、葛根、爬墙虎、芒草、狗牙根、蕨、光叶紫花苕等乡土先锋植物进行生态修复，生态恢复率98％以上，实现生态恢复。
实施例4：
对某冶炼厂旧址重金属污染场地中0.6万m3含重金属冶炼废渣和建筑废渣、2.5万m3受污染土壤开展修复，具体步骤如下：
第一步，先对污染场地表面进行清理，将含重金属废渣及重金属污染土壤分为高风险废物、第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物，采用机械对场地内的废渣和土壤进行分区分层挖掘、清挖，放置在处置场内；
第二步，选用水泥作为固化/稳定化药剂开展中试，使修复后的高风险废物达到ⅰ类一般工业固废的验收标准，使修复后的第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物中重金属的浸出浓度满足《地表水环境质量标准》(gb3838)iii类的限值要求，通过中试确定高风险废物、第ⅱ类一般工业固体废物、第ⅰ类一般工业固体废物使用水泥的最佳投加量分别为所需处理废渣和土壤质量的8％、3.5％、2.5％，然后采用土壤修复设备将含重金属废渣及重金属污染土壤和固化/稳定化药剂混合均匀并充分反应，将修复后的废渣和土壤放置在养护区并覆盖防护网养护10天以后取样检测，根据《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(hj557—2010)浸出液中重金属浓度考察修复效果，测试结果见表4；
表4浸出试验结果4
第三步，在已清挖的场地内建立填埋场，填埋场的关键技术指标符合《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(gb18599-2013)设计要求，将检测合格后的废渣和污染土壤进行原址阻隔填埋；
第四步，在已完成废渣和土壤填埋的填埋场上覆盖50cm的种植土，然后种植耐受重金属的白背叶、马尾松、黄荆、葛根、芒草、狗牙根、狗尾草、光叶紫花苕等乡土先锋植物进行生态修复，生态恢复率98％以上，实现生态恢复。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。