專利名稱：一種重金屬污染土壤的改良方法
技術領域：
本發(fā)明涉及土壤改良方法領域，具體涉及一種重金屬污染土壤的改良方法。
背景技術：
礦業(yè)廢棄地酸化和重金屬污染是制約生態(tài)重建和植被恢復的兩個主要限制因子。
酸化一旦發(fā)生，pH會迅速降低到2左右，重金屬離子的溶出顯著提高，毒害增強。酸性地表
水和重金屬污染物還會通過大氣和水體等途徑廣為擴散，使周邊地區(qū)作物質(zhì)量下降、減產(chǎn)
甚至失收，生態(tài)系統(tǒng)退化，污染物還可通過食物鏈最終影響人體健康。對極端環(huán)境的恢復不
僅是國際生態(tài)環(huán)境研究領域的熱點問題，也是我國當前生態(tài)環(huán)境保護所面臨的緊追任務，
而且是我國礦區(qū)實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略優(yōu)先關注的問題之一。 目前，對污染土壤的修復方法主要有原位修復和異位修復。 異位修復是將受污染的土壤挖出后用化學物理方法清洗、焚燒處理、熱處理及生 物反應器等多種方法治理，這是早期常用的方法。 原位修復因不涉及挖土和運土，倍受歡迎。 一般的原位修復方法如客土法、沉淀 法、淋洗法、電化法、磁化法等。這些方法各有其優(yōu)點，但都存在費用昂貴、工程龐大、易造成 二次污染等問題。 原位基質(zhì)改良技術因其成本低、見效快、不破壞土壤結構、易于實施、適合大面積 推廣等優(yōu)勢，近年來發(fā)展較快，從當前國內(nèi)原位基質(zhì)改良技術研究和實踐發(fā)展來看，尚存在 以下待解決問題(l)大多適用于輕、中度重金屬污染土壤；(2)對于異常惡劣的條件，修復 效果欠佳，且面臨著修復成本和修復效率兩大瓶頸。(3)從應用來看，發(fā)達國家的改良技術 較為成熟，投入實際應用獲得了較好的環(huán)境、經(jīng)濟和生態(tài)效益，而我國尚處在起步階段，相 關技術還處在實驗階段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于根據(jù)現(xiàn)有的改良重金屬污染土壤的方法中存在的改良效果欠佳、
改良成本過高的問題，提供一種成本低、改良效果好的重金屬污染土壤土壤的改良方法。 本發(fā)明上述目的通過以下技術方案予以實現(xiàn) —種重金屬污染土壤的改良方法，其特征在于包括如下步驟 (1)對重金屬污染土壤進行整土 ； (2)向土壤中添加土壤改良劑； (3)覆土、混合均勻后，平衡0 6個月。 本發(fā)明改良方法中，添加的土壤改良劑優(yōu)選為正常土壤、化學肥料，有機肥、工業(yè) 廢棄物、生物固體或堿性物質(zhì)材料。 本發(fā)明改良方法中，步驟(1)中所述整土的方法優(yōu)選為先對實施區(qū)域進行適當?shù)?清理，適度平直地面，消除不穩(wěn)定因素，然后可采用拉線法確定改良帶位置，使用鎬、鏟等工 具人工開挖楔形溝或坑；溝深、寬為10 50cm，行距為20 100cm ;坑長、寬、深為20 80cm。 本發(fā)明改良方法中，當添加的土壤改良劑為正常土壤、有機肥料、工業(yè)廢棄物或生 物固體時，添加的量優(yōu)選為10 30t/ha ;當添加的土壤改良劑為堿性物質(zhì)時，添加的量優(yōu) 選為10 20t/ha ;當添加的土壤改良劑為化肥時，添加的量優(yōu)選為150 400kg/ha。
本發(fā)明經(jīng)過大量的實驗研究，發(fā)現(xiàn)采用化學肥料，有機肥、工業(yè)廢棄物、生物固體、 堿性物質(zhì)材料(如石灰)及其他改良劑可有效中和礦山土壤中的酸，可作為陰陽離子的有 效吸附劑，提高土壤的緩沖能力，降低土壤中鹽分的濃度，還可以螯合或者絡合重金屬離 子，緩解其毒性，提高基質(zhì)持水保肥的能力。而且，有些改良物質(zhì)本身就是一類固體廢棄物， 這種以廢治廢的做法具有很好的綜合效益，因此，本發(fā)明選擇用上述物質(zhì)作為土壤改良劑。
土壤改良劑的填充是非常關鍵的一步，是關系到改良效果的重要條件之一。要考 慮到土壤的硬度、孔隙度、酸化程度、土壤肥力、重金屬污染程度等多方面因素，因此，改良 基質(zhì)的選擇和配比是重中之重。根據(jù)待改良區(qū)域土壤基質(zhì)的特點，綜合多方面的因素，選擇 適宜配比、適宜性質(zhì)的改良劑或改良劑的組合。添加量一般是堿性物質(zhì)可為10 20t/ha ; 化肥可為150 400kg/ha ;正常土壤、有機肥料、工業(yè)廢棄物、生物固體量可為10 30t/ ha。改良劑的使用上也要根據(jù)該區(qū)域土壤基質(zhì)的特點采用散施、條施或點施法，這樣既可以 減少改良劑的使用量，降低改良成本；又可以有針對性地改良環(huán)境惡劣區(qū)域，避免其向周邊 區(qū)域擴散和傳播。 覆土也要根據(jù)改良區(qū)域惡劣程度，覆不同量的土層。采用犁耕或人工法將改良劑 與土壤基質(zhì)充分混勻，平衡時間優(yōu)選為0 6月。 在改良重金屬污染土壤的過程中，整土時間的選擇也尤為重要，整土時間一般要 安排在雨季之前，從前一年的9月份至次年的3月份之前為最佳時間。這樣可以保障在整土 之后得到充分的降雨，使改良劑和土壤基質(zhì)中的酸、重金屬離子等進行充分地中和、反應、 吸附、絡合等過程。緩解重金屬毒性，改善基質(zhì)物理結構，提高持水保肥的能力，滿足植物生 長的基本需要。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果 (1)本發(fā)明使用的石灰等堿性材料有較高的水溶性，它能夠有效地滲入土壤孔隙， 中和過量的酸，使土壤pH值快速升高，并通過形成碳酸鹽沉淀進一步抑制酸化。改土一年 后，基質(zhì)的產(chǎn)酸潛力下降4% ，酸中和能力提高65. 6% 。堿性材料也是一種非常有效的金屬 元素固定劑，能夠固定多種重金屬元素； (2)本發(fā)明使用的化學肥料，有機肥、工業(yè)廢棄物、生物固體等可作為陰陽離子的 有效吸附劑，提高土壤的緩沖能力，降低土壤中鹽分的濃度，還可以吸附、螯合或絡合重金 屬離子，緩解其毒性，改善礦山土壤基質(zhì)物理結構，提高其持水保肥的能力，為植物生長和 發(fā)育提供必需的營養(yǎng)元素，并緩慢釋放到土壤中。改土一年后，Pb濃度下降了 20. 5%， Cu 濃度下降了 9X，總N含量增加了 12X，總K含量增加了 46% ; (3)本發(fā)明考慮到改良土壤基質(zhì)的特點，綜合多方面的因素，選擇適宜配比、適宜 性質(zhì)的改良劑或改良劑組合，并采用不同的添加方法，大大提高了改良效果。在改良后的 基質(zhì)上重新構建新的植被群落，植物成活率高，后期管理少，一年后植被覆蓋度達到80%以
上； (4)本發(fā)明方法簡單，采用溝內(nèi)和坑內(nèi)添加改良劑的方法，減少了改良劑的添加量，降低了改良成本。且該方法易于掌握，不破壞土壤結構，改良效果好，適合于大面積推廣 應用。


圖l是室內(nèi)盆栽前照片； 圖2是室內(nèi)盆栽6個月照片，從左到右l-6列分別為A，礦山土 ；B，礦山土 +木屑；
C，礦山土 +木屑+石灰；D，礦山土+木屑+石灰+化肥；E，礦山土 +木屑+石灰+底泥；F，
礦山土+木屑+石灰+底泥+化肥)； 圖3是大寶山山頂凡洞排土場改土前照片； 圖4是大寶山山頂凡洞排土場改土一年后照片； 圖5是大寶山銅礦排土場改土前照片； 圖6是大寶山銅礦排土場改土一年后照片。
具體實施例方式
以下結合實施例來進一步解釋本發(fā)明，但實施例并不對本發(fā)明做任何形式的限 定。 實施例1室內(nèi)盆栽基質(zhì)改良 從大寶山銅礦排土場采集酸性重金屬污染土運回實驗室，添加不同性質(zhì)的改良 劑，進行室內(nèi)基質(zhì)改良實驗。采取不同的組合，將石灰、化肥、底泥按以下添加量石灰 (25t/ha);化肥(150kg/ha);底泥(3 : 7)與采集的土壤充分混合。種植高羊茅、狗牙根、 田菁三種植物，種植時間6個月。從盆栽實驗效果來看，未添加改良劑的處理種子不能萌發(fā) (如圖2 :A和B);添加石灰和化肥的處理種子正常萌發(fā)但苗較弱，黃化，表現(xiàn)較嚴重的出缺 肥和重金屬毒性癥狀(如圖2 :C和D);添加石灰，底泥和化肥的處理植物生長旺盛，沒有中
毒癥狀，其中田菁能夠完成正常的生命周期，開花，果實(如圖2 :E和F)。
實施例2大寶山山頂凡洞排土場原位基質(zhì)改良 2007年3月在排土場裸地表面開挖楔形溝，溝深、寬均為25cm ;在溝面上，每隔行 距2m開挖規(guī)格為0. 5X0. 5X0. 5m3的樹坑，株距2m。在開挖的溝和坑內(nèi)先撒一層生石灰，添 加量為10t/ha ;后撒一層雞糞，添加量為15t/ha ;然后撒一薄層磷肥，添加量為300kg/ha。 將開挖的土回填，與改良劑充分混勻，經(jīng)幾次降雨，平衡一個月。在改土后的土壤基質(zhì)上種 植類蘆、象草、苧麻、桉樹，種子直播草種高羊茅、狗牙根等耐性草種。2007年10月基本上在 排土場裸地上建立起穩(wěn)定的植被，覆蓋度達70 80% (圖3、圖4)。
實施例3大寶山銅礦排土場原位基質(zhì)改良 2007年11月在排土場裸地坡面上開挖楔形溝，溝的規(guī)格深、寬均為25cm ;在溝面 上，每隔行距2m開挖規(guī)格0. 5X0. 5X0. 5m3的樹坑，株距2m。在開挖的溝和坑內(nèi)先撒一層 生石灰，添加量為20t/ha ;后撒一層雞糞，添加量為20t/ha ;最后撒一層NPK復合肥，添加 量為150kg/ha。將開挖的土回填，與改良劑充分混勻，經(jīng)幾次降雨，平衡6個月。2008年3 月在改土后的坑、溝內(nèi)種植鄉(xiāng)土植物類戸、鋪地黍、象草、桉樹、馬尾松、地桃花等耐性植物， 種子直播草種高羊茅、狗牙根。2008年5月種植植物基本成活，種子萌發(fā)，覆蓋度達40 50% (圖5、圖6)。
權利要求
一種重金屬污染土壤的改良方法，其特征在于包括如下步驟(1)對重金屬污染土壤進行整土；(2)向土壤中添加土壤改良劑；(3)覆土、混合均勻后，平衡0～6個月。
2. 根據(jù)權利要求1所述的重金屬污染土壤的改良方法，其特征在于添加的土壤改良劑 為正常土壤、化學肥料、有機肥、工業(yè)廢棄物、生物固體或堿性物質(zhì)材料。
3. 根據(jù)權利要求l所述的重金屬污染土壤的改良方法，其特征在于步驟(1)中所述整 土的方法為人工開挖楔形溝或坑；溝的深度和寬度為10 50cm，行距為20 100cm ;坑的 長度、寬度和深度為20 80cm。
4. 根據(jù)權利要求2所述的重金屬污染土壤的改良方法，其特征在于添加的正常土壤、 有機肥料、工業(yè)廢棄物或生物固體量為10 30t/ha。
5. 根據(jù)權利要求2所述的重金屬污染土壤的改良方法，其特征在于添加的堿性物質(zhì)的 量為10 20t/ha。
6. 根據(jù)權利要求2所述的重金屬污染土壤的改良方法，其特征在于添加的化肥的量為 150 400kg/ha。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種重金屬污染土壤的改良方法。該改良方法包括如下步驟(1)對重金屬污染土壤進行整土；(2)向土壤中添加土壤改良劑；(3)覆土、混合均勻后，平衡0～6個月。本發(fā)明重金屬污染土壤的改良方法通過吸附、螯合、絡合等反應抑制基質(zhì)氧化，固定重金屬離子并降低其生物學毒性，減少重金屬離子向周圍土壤或水體的擴散和滲漏。本發(fā)明方法投入成本低，不破壞土壤結構，易于實施。
文檔編號B09C1/00GK101722183SQ20091019405
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權日2009年11月20日
發(fā)明者廖斌, 束文圣, 楊兵, 楊勝香 申請人:中山大學