干重质量比混匀，在自然环境条件下固化反应9天。
[0054]实施例4
[0055]本发明提供的一种河道或湖泊疏浚后硬质底质改良剂，其制备方法包括如下步骤:
[0056](I)取江苏盱眙县的原状钙基凹凸棒200g，其中白云石质量含量为25%，采用机械方法制作粒径为0.25?0.6mm的颗粒，并在105°C条件下烘干至恒重；
[0057](2)与实施例步骤⑵相同；
[0058](3)取巢湖南淝河湖区疏浚底泥1000g，与经过步骤(2)处理过的钙基凹凸棒按照100:20的干重质量比混匀，在自然环境条件下固化反应10天。
[0059]实施例5
[0060]本发明提供的一种河道或湖泊疏浚后硬质底质改良剂，其制备方法包括如下步骤:
[0061](I)取江苏盱眙县的原状钙基凹凸棒250g，其中白云石质量含量为15%，采用机械方法制作粒径为0.25?0.6mm的颗粒，并在105°C条件下烘干至恒重；
[0062](2)与实施例1步骤(2)相同；
[0063](3)取巢湖南淝河湖区疏浚底泥1000g，与经过步骤(2)处理过的钙基凹凸棒按照100:25的干重质量比混匀，在自然环境条件下固化反应7天。
[0064]分析底泥中含水率、有机质含量、活性磷的含量(活性磷为弱吸附态磷、铁结合态磷以及有机结合态磷的总和)。分析结果如图1-3所示。钙基粘土材料与疏浚底泥的比例大于10%时钙基粘土材料对疏浚底泥固定效果随着两者比例的提高显著增强，活性磷固定率在42.3%以上，含水率减少率24.6%以上，有机质减少率为15.4%以上，考虑到成本以及湖泊库容问题，钙基粘土材料和疏浚底泥的干重质量比选择10:100?20:100作为混合比例，将两者混合并搅拌均匀，自然干燥条件下反应7-10天，即得底质改良复合材料。
[0065]实施例6未修复和经修复受损底质中沉水植物存活率对比实验
[0066]A:在高75cm，直径50cm的生态模拟水桶中放入高20cm，直径15cm的花盆，培养苦草，花盆底部放入巢湖南淝河疏浚后的硬质底泥，高度为10cm，然后其上部覆盖厚度1cm的实施例1制得的改良剂，此组为处理组。
[0067]B:设立不添加改良剂的疏浚后的硬质底泥作为对照组，高度为20cm。
[0068]C:每个水箱体水深达40cm，水温25°C，光照强度20001ux，光暗比12h:12h，在花盆中栽种苦草草牙。
[0069]D:培养40天后，对照组相对于处理组植株明显矮小、叶片发黄；处理组的苦草枝叶翠绿，植株变高变粗。40天后对照组的平均植株高度52.5cm,平均鲜重为10.64g，处理组的平均植株高度105.8cm，平均鲜重为24.17g。
[0070]分析结果可以得出，实施例1制得的改良剂可以改善底质环境，促进沉水植被的生长，进而达到生态修复的目的。
[0071]实施例7未修复和经修复受损底质中底栖生物迀徙深度对比实验
[0072]A:在巢湖南淝河疏浚区用直径为12cm，高度为40cm的柱状有机玻璃管，采集沉积物样品，带回实验室培养，同时采集底栖生物水丝蚓，铜锈环棱螺，河蚬用于实验培养。9根有机玻璃管内沉积物柱状样作为对照组，剩余9根的硬质表层加入1cm厚度的实施例2制得的改良剂作为处理组。
[0073]B:实验开始前，为了将沉积物柱样中原先存在的底栖生物去除，在沉积物柱样上覆水处充入氮气，迫使底栖生物在厌氧条件下迀至沉积物表层。在充入氮气4d之后，用镊子小心移除沉积物柱样表层的铜锈环棱螺和河蚬，在充入氮气8d后，移除沉积物表层的霍普水丝蚓，在沉积物表层观测不到霍普水丝蚓的活动痕迹后认为沉积物柱样中的底栖生物已经全部移除。
[0074]C:选取个体长度在10?15mm，重量约为1.5?2.0g的河蚬；个体长度在10?15mm，重量为1.0?2.0g的铜锈环棱螺；霍普水丝蚓选取长度约为10?15mm用于实验，在实验组每根沉积物柱状样中投加50条霍普水丝蚓，8只河蚬，8只铜锈环棱螺，底泥上部加入15cm的湖水，曝气培养7d。
[0075]D:对底栖生物垂向迀移能力和死亡率进行检测，将沉积物样品按2cm的间隔进行分样，并对各层沉积物中的底栖生物数量同时进行记录。
[0076]结果见图4，三种底栖生物在改良后的底泥中的存活率大大提高，河蚬、铜锈环棱螺和霍普水丝蚓存活率分别由49.52 %到80.95 %,31.21%到82.64%,71.66%到98.32%。如图5所示，迀移深度也明显增加，分别由2.5到4.5，3.5到8，3.5到9.5。这充分表明，改良后底质表现出良好的适生性。
[0077]本发明的一种河道或湖泊疏浚后硬质底质改良剂及其制备方法和用途同时解决了两个问题:1、疏浚底泥的处置问题，疏浚底泥通常是暴露于环境，要达到废物利用，用于湖泊修复，必须克服疏浚底泥中高含量磷、高含水率、高有机质的释放问题，加入固定剂会减弱释放，同时还可以继续提供生物所需的营养和生物生存的介质，达到了废物利用的效果；2、受损底质改良问题，湖泊底泥疏浚后，底泥环境被破坏，底栖生物的生存空间被破坏，硬质底质不适宜沉积物植被恢复，也不适宜底栖生物活动，将这种复合改良材料投入湖底后，一方面可以提供沉水植被所需的营养物质，同时提供底栖生物适宜的生存环境，达到了废物处置问题且实验结果证明了基本无生态风险。
[0078]以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，实际的技术方案并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的实施方式，均应属于本专利的保护范围。
【主权项】
1.一种用于河道或湖泊疏浚后硬质底质的改良剂，其特征在于:所述改良剂由疏浚底泥和妈基粘土材料混合制成，所述妈基粘土材料和疏浚底泥的干重质量比多10:100。
2.根据权利要求1所述的一种用于河道或湖泊疏浚后硬质底质的改良剂，其特征在于:所述钙基粘土材料和疏浚底泥的干重质量比为10:100?20:100。
3.根据权利要求1所述的一种用于河道或湖泊疏浚后硬质底质的改良剂，其特征在于:所述的钙基粘土材料为钙基海泡石和/或钙基凹凸棒粘土矿物，所述的钙基海泡石分子组成为Mg4Si6O15 (OH)2.6H20，钙基凹凸棒粘土矿物分子组成Mg5Si8O2tl(OH)2(OH2)4.4H20。
4.根据权利要求3所述的一种用于河道或湖泊疏浚后硬质底质的改良剂，其特征在于，所述钙基海泡石和/或钙基凹凸棒粘土矿物中白云石含量为15 %?25 %，所述白云石分子组成为CaMg (CO3) 2。
5.根据权利要求1所述的用于河道或湖泊疏浚后硬质底质的改良剂的制备方法，包括如下步骤: (1)将所述的钙基粘土材料制作成颗粒状，在105°C条件下烘干； (2)将经过步骤(I)处理过的钙基粘土材料在550°C的温度下加热Ih; (3)将经过步骤(2)处理过的钙基粘土材料与疏浚底泥混匀，在自然环境条件下固化。
6.根据权利要求5所述的用于河道或湖泊疏浚后硬质底质的改良剂的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述的钙基粘土材料为钙基海泡石和/或钙基凹凸棒粘土矿物。
7.根据权利要求5所述的用于河道或湖泊疏浚后硬质底质的改良剂的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述妈基粘土材料与疏浚底泥混合的干重质量比为10:100?20:100。
8.根据权利要求6所述的改良剂的制备方法，其特征在于:所述钙基海泡石和/或钙基凹凸棒粘土矿物中白云石质量含量为15%?25%。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的改良剂的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述妈基粘土材料的颗粒粒径为0.25?0.6mm。
10.一种河道或湖泊疏浚后硬质底质改良剂的用途，其特征在于:将经权利要求5-8中任一项制得的改良剂返填到被疏浚河道或湖泊中，用于改良和修复河道或湖泊疏浚后硬质底质。
【专利摘要】本发明公开了一种河道或湖泊疏浚后硬质底质改良剂及其制备方法和用途，属于水体底质处理领域。具体的说，是将具有高效磷固定能力的热处理钙基海泡石和/或钙基凹凸棒粘土加入到河道或湖泊疏浚底泥中，混合均匀，并在自然环境条件下放置7-10天，之后返填到被疏浚河道或湖泊中，用于硬质底质的修复和改良。钙基海泡石和/或钙基凹凸棒粘土材料混合到疏浚底泥中，可以有效固定疏浚底泥中的磷，矿化底泥中有机质，同时降低含水率，增加孔隙度，避免二次污染问题；处理后的疏浚底泥重新填入湖体中，可以改良疏浚后的硬质底质，增强水生生物适生性，实现了污染底泥的再利用，同时取得了改善受损底质环境的双重效果。
【IPC分类】C02F11-00
【公开号】CN104529099
【申请号】CN201410667442
【发明人】孔明, 张毅敏, 晁建颖, 彭福全, 杨飞, 巫丹
【申请人】环境保护部南京环境科学研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月20日