本發(fā)明屬于生態(tài)修復，具體是一種利用礦山原本的廢棄石渣通過巖石風化形成人造土進行礦山修復的方法。

背景技術：

1、礦山環(huán)境的破壞根源在于“土”的流失，礦山修復措施也應該從“土”的恢復開始。但目前，我國許多歷史遺留礦山，尤其是巖溶石漠化地區(qū)，“土”是稀缺資源，很難通過就近客土來治理。而礦山修復過程及歷史遺留廢棄礦山存在大量的石渣產(chǎn)生，無法作為塊材有效利用，通常還需進行外棄處理。如果能夠大規(guī)模獲得土壤資源，則很大程度上能實現(xiàn)礦山修復低成本有效治理。

2、土壤是由巖石風化而成的層狀結構，隨著土壤形成過程的進行，成土母質發(fā)生層次分異，形成不同的土壤發(fā)生層。國際土壤學會提出把自然土壤剖面劃分為：有機層(o)、腐殖質層(a)、淋溶層(e)、淀積層(b)、母質層(c)和母巖(r)六個主要發(fā)生層。而傳統(tǒng)的礦山修復土壤重構通常是采用一般的土石方原料進行土石方工程施工，只是簡單地平鋪壓實，未形成有效的土壤結構，導致復墾土壤生產(chǎn)力低，復墾工程失敗或效果欠佳。

3、為此，需要提供一種利用巖石風化形成有效土壤層進行礦山修復的方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種利用巖石風化人造土進行礦山修復的方法，所述修復方法擬從人為加速渣石風化出發(fā)，通過物理、化學和生物等手段加速渣石風化，有效利用礦山廢棄渣石造土，并形成有效土壤層進行礦山修復，并可以實現(xiàn)巖石礦渣的廢物利用以及客土資源的自給自足，在礦山修復過程中真正意義上做到降本增效。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種利用巖石風化人造土進行礦山修復的方法，具體包括如下步驟：

3、s1.將待修復礦山區(qū)域的遺留廢棄石渣和礦山修復過程中產(chǎn)生的石渣進行機械破碎至粒徑小于10cm；并對破碎后的石渣進行篩分，篩分粒徑控制在2.5cm以下，2.5cm～5cm，5cm～10cm三種規(guī)格；

4、s2將三種規(guī)格的石渣，按粒徑從大到小的順序依次攤鋪于需土壤重構的裸露巖體礦山區(qū)域，每層攤鋪結束后人為壓實；其中5cm～10cm粒徑的石渣鋪設厚度不低于30cm，2.5cm～5cm粒徑的石渣鋪設厚度不低于20cm，2.5cm以下粒徑的石渣鋪設厚度不低于10cm；

5、s3.在石渣層表面安裝土壤淋洗系統(tǒng)，朝向土壤淋洗系統(tǒng)注入酸基真菌淋洗液，并在渣石表層覆蓋聚氯乙烯透明膜作密閉處理，進行淋洗循環(huán)13～20天；其中，所述酸基真菌淋洗液按60～100l/m2進行淋灑投入；

6、s4揭開表層聚氯乙烯膜，停止淋洗泵運轉，等待20～30h后抽除殘余積液，朝向土壤淋洗系統(tǒng)注入硅基細菌培養(yǎng)液，表層鋪撒干雞糞，并在表層覆蓋聚氯乙烯透明膜作密閉發(fā)酵，進行淋洗循環(huán)13～20天；其中，所述步驟硅基細菌培養(yǎng)液按60～100l/m2進行淋灑投入，干雞糞按1～2kg/m2進行鋪撒；

7、s5.移除聚氯乙烯膜，拆除管網(wǎng)，進行翻耕，并種植復綠植物。

8、本發(fā)明進一步的技術方案：所述步驟s3中酸基真菌淋洗液按照以下方法制備而成，且所述酸基真菌淋洗液在進行真菌淋洗前配制，即配即用，其具體制備過程如下：

9、s301.在待修復礦山區(qū)域挖取熟化程度較高的原生土，按土水比1：8～10加入滅菌水中振蕩，直至土壤大顆粒被完全打碎，然后靜置30分鐘以上，使其澄清；

10、s302.取s301步驟中的上清液采用無菌水進行梯度稀釋，制備成10-2濃度的菌懸液，在ph＝4～6的條件下，將上述10-2濃度的菌懸液采用涂布法接種于馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基，并在27～30℃的恒溫條件下培養(yǎng)3～5天，獲得的以子囊菌為主的土壤真菌群落；

11、s303.從s302步驟中的土壤真菌培養(yǎng)基上利用打孔器打孔獲得以子囊菌為主的土壤真菌群落菌絲塊，將以子囊菌為主的土壤真菌群落菌絲塊接種到液體培養(yǎng)基中，獲得10-1濃度的以子囊菌為主的土壤真菌菌株液，并以140～160r/min速度振蕩勻漿11～13h，勻漿后再次加入液體培養(yǎng)基稀釋菌液，獲得10-2濃度的以子囊菌為主的土壤真菌菌株液，再加入乙酸和液體培養(yǎng)基以50～70r/min速度振蕩勻漿11～13h，獲得酸基真菌淋洗液。

12、本發(fā)明進一步的技術方案：所述步驟s3的土壤淋洗系統(tǒng)包括布設在石渣層表面的淋洗管和小型太陽能抽吸泵；具體在石渣表層按相同間距方格網(wǎng)式鋪設淋洗管，并在淋洗管節(jié)點相交處間隔設置太陽能抽吸泵，泵管進口延伸至底部不透水基巖層，泵管出口與淋洗管嚴密搭接，形成土壤淋洗系統(tǒng)的搭建。

13、本發(fā)明進一步的技術方案：所述步驟s4中硅基細菌培養(yǎng)液按照以下方法在進行細菌淋洗前配制，即配即用，具體配制的方法如下：

14、s401.在待修復礦山區(qū)域挖取熟化程度較高的原生土，按土水比1：8～10加入滅菌水中振蕩，直至土壤大顆粒被完全打碎，然后靜置30分鐘以上，使其澄清；

15、s402.取s401步驟中的上清液采用無菌水進行梯度稀釋至10-6濃度，在ph＝7～10的條件下，將上述10-6濃度的菌懸液采用涂布法接種于牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，在34～36℃恒溫培養(yǎng)2～3天，獲得以芽孢桿菌和革蘭氏陽性菌為主的土壤細菌群落；

16、s403.從上述s402步驟中的土壤細菌群落培養(yǎng)基上利用接種針挑取不同形態(tài)的以芽孢桿菌和革蘭氏陽性菌為主的土壤細菌菌落，接種到液體培養(yǎng)基中，獲得10-1濃度的以芽孢桿菌和革蘭氏陽性菌為主的土壤細菌菌株液，并以140～160r/min?n速度振蕩勻漿11～13h，勻漿后再次加入液體培養(yǎng)基稀釋菌液，獲得10-2濃度以芽孢桿菌和革蘭氏陽性菌為主的土壤細菌菌株液，再加入硅溶膠和液體培養(yǎng)基以50～70r/min速度振蕩勻漿11～13h，獲得硅基細菌培養(yǎng)液。

17、本發(fā)明較優(yōu)的技術方案：所述s303中制備酸基真菌淋洗液的液體培養(yǎng)基選擇沙氏液體培養(yǎng)基，乙酸濃度為0.01mol/l；所述酸基真菌淋洗液中10-2濃度的以子囊菌為主的土壤真菌菌株液體積占比10％-20％，乙酸體積占比為20％-40％，液體培養(yǎng)基體積占比為50％-60％。

18、本發(fā)明較優(yōu)的技術方案：所述淋洗管選擇pvc材質，管體每隔50cm在管壁開孔，淋洗管鋪設間距為2～5m。

19、本發(fā)明較優(yōu)的技術方案：所述s403中制備硅基細菌培養(yǎng)液的液體培養(yǎng)基選擇牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基，硅溶膠濃度選擇25％；其中，所述10-2濃度的以芽孢桿菌和革蘭氏陽性菌為主的土壤細菌菌株液體積占比20％～30％，硅溶膠體積占比為50％～60％，液體培養(yǎng)基體積占比為20％～30％。

20、本發(fā)明中的制備酸基真菌淋洗液的液體培養(yǎng)基選擇沙氏液體培養(yǎng)基(sabourauddextrose?broth，sdb)，制備硅基細菌培養(yǎng)液的液體培養(yǎng)基選擇牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基，兩種培養(yǎng)基均為現(xiàn)有的培養(yǎng)基，其配方是公開的。

21、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

22、(1)本發(fā)明在礦山修復過程中回收利用礦山廢棄石渣，通過人工干預巖石自然風化，采用物理破碎手段代替巖石自然狀態(tài)經(jīng)熱脹冷縮、冰劈作用、層裂等長期作用使巖石由大塊變成細小碎塊的物理風化過程；然后加入乙酸取代巖石在自然狀態(tài)下二氧化碳長期的溶解、水解、水化和氧化等一系列作用，有機酸對巖石礦物的風化機制包括質子促進效應和絡合促進效應，與巖石礦物中的鹽基離子形成可溶性螯合物,從而引起巖石礦物的強烈溶蝕。

23、(2)本發(fā)明還加入土壤真菌和細菌菌群，并提供充足營養(yǎng)物質供其生長，避免了自然條件下巖石風化初期因缺乏營養(yǎng)物質而使得微生物生長受限，生物風化作用不明顯的問題，使微生物在渣石表面和縫隙中生長，微生物群體形成的鉆孔網(wǎng)絡可以增強巖石化學溶蝕的有效表面積并導致其表面強度減弱而促進機械侵蝕作用，微生物分泌的有機酸以及微生物呼吸所釋放的co2對巖表水分的酸化過程亦加速巖石礦物的分解；同時，因菌群均取自周邊環(huán)境，所形成的土壤生態(tài)也跟有利于植物生長。

24、本發(fā)明在礦山修復過程中回收利用礦山廢棄石渣，通過物理、化學和生物手段的多重聯(lián)用下，極大的縮短了巖石的風化時間，形成了具有原生土壤相同性質的土壤生態(tài)結構，土壤結構殘余的巖屑可隨著礦山修復推進，與二氧化碳相互作用，礦化并最終以碳酸鹽形式儲存，達到節(jié)能減碳效果；本發(fā)明一方面避免大規(guī)模外源客土，節(jié)省了礦山修復工程覆土材料成本，另一方面本著土壤重構的理念構筑土壤結構，形成具有足夠生物群落、種植能力與生態(tài)價值的可持續(xù)發(fā)展的仿自然土壤層，提高了土壤的保水保肥能力的持久性。