一种露天矿生态修复方法与流程

本发明属于矿区生态修复，具体涉及一种露天矿生态修复方法。

背景技术：

1、矿产资源是非常重要的非可再生自然资源，对国民经济的发展起重要作用。但矿产资源的开发又不可避免要破坏矿区原有的生态环境，形成大量矿山废弃地。这无疑会引起诸多环境问题，同时也对矿区人民的生命财产安全造成了严重的威胁。矿山修复即对矿业废弃地污染进行修复，实现对被破坏的生态环境的恢复，以及对土地资源的可持续利用。

2、现有文献(专利号：cn201911356129.5)及文献(专利号：cn110395867a)对于目前重金属污染土壤、含重金属的废渣与废弃物，用的无害化技术是固化，固化是加入添加剂改变土壤的理化性质，通过重金属的吸附或者共沉淀作用改变其在土壤中存在的形态，降低重金属在土壤环境中的浸出毒性、生物有效性和溶解迁移性，减少由于雨水淋溶或者渗透对动植物造成危害，现有文献(专利号：cn106424104a)采用土壤基质构建技术与植被种植技术相结合的方式。土壤基质构建技术是在矿山表面覆土，使矿山土壤表面形成易于植物生长的土壤基质。

3、现有文献(专利号：cn106424104a)将待修复的矿山土壤翻整破碎并晾晒；以凹凸棒石、甘蔗渣、生石灰和秸秆为基料，加入枯草芽孢杆菌、腐植酸钠、羟丁基纤维素与水混合均匀，制成含水率为35-45％的生态修复剂；将制得的生态修复剂均匀播撒到翻整破碎后的矿山土壤上，再次翻整矿山土壤；另取生态修复剂覆盖在翻整后的矿山土壤上。利用多种吸附材料吸附矿山土壤中重金属元素，改善土壤环境。该技术修复方法简单，修复材料制作方便，生产成本降低，产品对人畜和周围环境无任何污染。但是该方法没有针对待修复区域进行专门的土壤质地检测，修复效果在不同区域差异较大。

4、因此，亟需一种无污染、具有广适性的能对露天矿区进行全方位修复的露天矿生态修复方法。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种露天矿生态修复方法，该方法采用微生物对土壤进行修复，且添加营养盐，在修复土壤的基础上，可为土壤提供养分以为后续种植的植物提供养料，且可避免产生污染；通过种植草本、灌木、乔木，可对土壤中的金属进行全方位的处理，通过植物的根系过滤、固定和钝化使土壤中的金属吸附于土壤表面，从而减轻重金属的污染。

2、为此，本发明第一方面提供了一种露天矿生态修复方法，其包括以下步骤：

3、(1)获取露天矿修复区的土壤的ph值和重金属含量；

4、(2)根据获取的ph值和重金属含量配制用于调节所述露天矿修复区土壤ph值和重金属含量的修复剂，并将所述修复剂施加至露天矿修复区土壤，其中，所述修复剂使露天矿修复区土壤ph值调节至5.5-7.5；

5、(3)向ph调节至5.5-7.5的露天矿修复区土壤混入微生物和营养盐；

6、(4)向露天矿修复区土壤上依次铺设粘土层、砂石层和土壤层；

7、(5)在铺设粘土层、砂石层和土壤层的修复区栽种植物。

8、根据本发明的一些实施方式，步骤(1)中，通过将露天矿修复区划分为至少20个大小相同的网格，在每个网格的中心点取土壤样品进行测定，以获取露天矿修复区土壤的ph值和重金属含量。使用此方法可以从露天矿修复区各个维度进行多点取样以准确获取露天矿修复区的ph值和重金属含量。

9、根据本发明，根据所述露天矿修复区的大小的不同，所述网格的尺寸大小可以改变，以能有效获取所述露天矿修复区的ph值和重金属含量为准。

10、根据本发明的一些实施方式，网格的大小为(0.8-1.2)m×(0.8-1.2)m。在一些实施例中，所述网格的大小为1m×1m。

11、根据本发明的一些实施方式，所述露天矿修复区的大小为100m×100m。

12、根据本发明的一些实施方式，将所述修复剂通过在露天矿修复区等间距打深孔注入和喷洒至土壤表面结合的方式施加至露天矿修复区土壤。

13、根据本发明的一些实施方式，所述深孔的深度为0.4-0.8m。

14、根据本发明的一些实施方式，所述深孔之间的距离为20-30m。

15、根据本发明，所述喷洒的修复剂的量以喷洒至无法进入土壤时停止喷洒使所用修复剂的量为准。在一些实施方式中，喷洒至土壤表面的修复剂覆盖高度为0.4-0.7cm。

16、根据本发明的一些实施方式，所述深孔的数目不少于每网格3个。

17、根据本发明的一些实施方式，所述深孔总数不少于100个。

18、根据本发明的一些实施方式，注入每个深孔的修复剂的量为1.6-1.8kg。

19、根据本发明的一些实施方式，步骤(3)中，通过翻转设备将微生物和营养盐混合至露天矿修复区土壤中。

20、根据本发明的一些实施方式，所述微生物包含枯草芽孢杆菌、硅酸盐细菌、地衣芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻芽孢杆菌中的至少一种。

21、根据本发明的一些实施方式，所述营养盐选自铵盐、正磷酸盐、聚磷酸盐、尿素中的至少一种。

22、根据本发明的一些优选实施方式，步骤(3)中所述微生物为枯草芽孢杆菌、硅酸盐细菌、地衣芽胞杆菌和短小芽孢杆菌的混合物，所述营养盐为铵盐、正磷酸盐和聚磷酸盐的混合物。

23、根据本发明的一些优选实施方式，步骤(3)中所述微生物为地衣芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的混合物，所述营养盐为铵盐、聚磷酸盐和尿素的混合物。

24、根据本发明的一些实施方式，所述粘土层的厚度为3-5cm，所述砂石层的厚度为5-10cm，所述土壤层的厚度为3-5cm。

25、根据本发明，所述粘土层、砂石层和土壤层为天然形成的粘土层、砂石层和土壤层，通过在混合了微生物和营养盐的修复区内铺设天然形成的粘土层、砂石层和土壤层且将相应铺设厚度设置为：粘土层3-5cm，砂石层5-10cm，土壤层3-5cm可以更好的模拟植物生长的环境土层。

26、根据本发明的一些实施方式，步骤(5)中，所述植物包括草本植物和灌木和/或乔木植物。根据本发明，“所述植物包括草本植物和灌木和/或乔木植物”指所述植物包括草本植物和灌木植物，或所述植物包括草本植物和乔木植物，或所述植物包括草本植物、灌木植物和乔木植物。

27、根据本发明的一些实施方式，步骤(5)中，所述植物生长的时间不小于30天。在一些实施方式中，植物生长的时间为1年。

28、根据本发明的一些实施方式，步骤(5)中，先栽种草本植物，一年后，将所述草本植物铲除，向露天矿修复区混入与步骤(3)相同的微生物和营养盐后栽种灌木和/或乔木植物。

29、根据本发明的一些实施方式，所述草本植物选自马唐、飞蓬、皱叶酸模、五节芒中的至少一种。

30、根据本发明的一些实施方式，所述灌木和/或乔木植物选自玫瑰、珍珠海、女贞、黄荆条、橡树、木荷、拐枣树、黑松、白背叶、大叶樟中的至少一种。

31、根据本发明的一些优选实施方式，步骤(5)中所述植物为草本植物马唐、飞蓬和乔木/灌木黄荆条和拐枣树。

32、根据本发明的一些优选实施方式，步骤(5)中所述植物为草本植物马唐和五节芒和乔木植物黑松和大叶樟。

33、根据本发明的一些实施方式，所述方法还包括在步骤(1)之前先对土壤进行预翻整去除土壤中的垃圾。

34、与现有技术相比，本发明具有如下优点：采用微生物对土壤进行修复，且添加营养盐，在修复土壤的基础上，可为土壤提供养分以为后续种植的植物提供养料，且可避免产生污染；通过种植草本、灌木、乔木植物，可对土壤中的金属进行全方位的处理，通过植物的根系过滤、固定和钝化使土壤中的金属吸附于土壤表面，减轻重金属的污染。