论文部分内容阅读
矿山开采和冶炼带来了大量的尾矿,占用土地资源,容易引起周边环境的污染。植物稳定修复与植被恢复能够实现多种目的,如稳定尾矿、控制污染、美化环境;而在尾矿上种植非食用的能源植物更能产生经济效益,将成为一种新兴的尾矿复垦趋势。五节芒、荻等有发达的根系,生物量大,芒草在欧美发达国家常被人们称作“生物燃料”。本研究以安徽铜陵狮子山铜矿杨山冲尾矿库为修复试验基地,探索利用厩肥牛粪、石灰、凹凸棒石(又名坡缕石或坡缕缟石)、膨润土、沸石、磷矿粉作为改良剂进行尾矿基质性质改良,利用能源植物稳定修复尾矿。在对试验场地进行调查分析的基础上,选择具有代表性的尾砂样品,通过大麦根伸长毒性试验和中性盐溶态重金属(0.1M硝酸钠提取态)化学提取,分析尾矿对植物生长的限制因子,并有针对性的筛选基质改良剂。在此基础上进行大田能源植物种植示范,并取得了以下结果:1)对场地的调查分析表明,尾砂的酸化主要发生在表层0~20cm,尾砂pH值2.65~9.02,稀硝酸(0.43mol/L)提取态Cu、Zn、Pb、Cd、As含量最高分别为878、1502、216、12.9、1620mg/kg,最低分别为13.4、18.7、5.20、0.90、2.20mg/kg;硝酸钠(稀盐)提取态Cu、Zn、Pb、Cd含量最高分别为106、281、0.274、1.49mg/kg,最低则低于检出限。基地尾砂容重最高1.88g/cm3,最低1.04g/cm3,尾砂物理结构较差(过于松散或板结),不利于保水保肥。2)通过大麦根伸长毒性响应试验,评价厩肥、石灰、凹凸棒石、膨润土、沸石、磷矿粉改良剂的效果。结果表明在酸性尾砂上施用Ca(OH)2显著提高了尾砂的pH;同时,施加Ca(OH)2显著降低了重金属溶解性,施加量高于0.9%时,大部分重金属的硝酸钠(稀盐)提取态含量低于检出限。但是,随着石灰施加量的增加,尾砂pH持续升高,磷酸二氢铵提取态砷(专性酸溶态砷,本实验中与大麦根长相关性较好)的含量显著增加,大麦根长也表现出先增长后缩短到趋势。在施加石灰的基础上,施加凹凸棒石、膨润土、沸石、磷矿粉对尾砂无明显的改良效果,但磷矿粉可作为长效磷肥使用。大田试验改良剂的施加量确定为:牛粪128kg/hm2,石灰210kg/hm2(1%W/W),磷矿粉27 kg/hm2(0.1%W/W)。3)2008年5月7日进行了大田试验。施加改良剂后基地表层尾砂重金属有效性降低,重金属稳定化效果显著。熟石灰提高了酸化区域尾砂pH值,在酸化区域施加磷矿粉则导致部分小区重金属有效性升高。4)能源植物长势总体表现为荻优于其它供试植物(荻成活率达99.3%),芦苇、五节芒次之,芦竹适应状况最差。熟石灰能够显著改善酸化尾砂场地植物的生长环境,促进植物生长。在碱性尾砂中施加磷矿粉抑制了能源植物的生长,而酸性尾砂中则能够显著促进能源植物生长。示范基地尾砂基质改良及能源植物复垦完成后,基地植物生长环境得到显著改善,大量野生植物侵入基地,开始定居。入侵野生植物包括禾本科、菊科、蓼科、大戟科、蔷薇科、莎草科、豆科、茄科、十字花科等17个科类近40种植物,其中以狗尾草、狗牙根、假俭草等为代表的禾本科植物,以及以苍耳、一年蓬为代表的菊科植物占据优势地位。未酸化区域入侵野生植物种类多于酸化区域,在酸化区域施加磷矿粉能够促进植物定居。