废弃稀土矿山土壤改良技术

有关尾矿废弃地生态恢复的理论研究, 我国起步于80年代, 90年代以后才初具规模。该理论以有色金属矿业废弃地为研究对象、以环境污染控制和自然生态系统恢复为目标, 在重金属废弃地生态修复的理论与技术研究方面取得了一系列成果, 提出“以废治废”, 并结合重金属耐性植物的应用为主体的重金属矿业废弃地的生态恢复模式。该模式的主要特点是: (1) 基于废弃地自然定居植被的研究, 筛选乡土的重金属耐性植物; (2) 结合矿区特点, 以普遍存在的生物质废弃物和工业废弃物为改良材料; (3) 着重于土壤重金属的控制; (4) 通过植被重建和改良的作用实现水、土污染的全面控制。该模式为有色金属矿业废弃地的环境保护与生态恢复提供了一个经济有效的解决思路。

通过采集典型尾砂地土壤, 模拟当地年降雨量和降水p H, 进行室内土柱实验, 添加常见的工农业有机废弃物及其加工产物为改良剂, 通过种植经济作物红麻, 探究不同改良剂和种植植物对尾砂地土壤的改良效果及其对稀土元素的固定作用。得出以下结论:通过施加该团队研究发的改良剂, 种植红麻能增加土壤保肥能力, 降低营养元素流失, 同时能大幅降低土壤中有效态稀土元素含量, 减少尾砂地稀土元素的流失和进入作物可食用部分的稀土含量。

植物物种选择是否合适是矿山复垦成败的关键之一。矿山废弃地复垦的植被选择要遵循当地植被演替规律、生态位原则和因地制宜原则。遵循演替规律要求我们在选择植物物种时, 应选择演替前期的先锋物种;而生态位原则要求我们要充分利用好废弃地的光、热、水、空间等条件, 做到草、灌、乔结合;因地制宜原则要求我们要兼顾当地居民的生产生活。植物物种选择要做到以下几点:

(1) 选择耐贫瘠、耐干旱、耐毒性的先锋物种;

(2) 优先选择当地的, 或者外来的对当地生态破坏较小的经济物种。由于赣州地区离子型稀土矿多处于村庄附近, 选择有一定经济价值的物种, 达到复垦的同时也为当地居民带来一定的经济利益;

(3) 易于播种、栽培, 或者已商业化的物种。例如, 适宜赣南废弃稀土矿山生态修复的经济树种包括油茶、柑橘 (脐橙) 、苎麻等;

(4) 形成草本、灌木和乔本植物立体搭配的复垦模式, 以恢复生物多样性。

(1) 土壤p H (0.01 M提取态) 相对对照 (3.78±0.06) 显著提高 (4.5±0.4) ;

(2) 土壤 (0-10 cm) 有机质相对对照 (0.08-0.08%) 显著提高 (1.1±0.6%) ;

(3) 土壤 (0-10 cm) 营养元素总氮相对对照 (0.01%) 显著提高 (0.05±0.02%) ;有效态氮相对对照 (痕量) 显著提高 (约0.05 g/kg) ;

(4) 土壤 (0-10 cm) 营养元素总磷相对对照 (52±15 mg/kg) 显著提高 (348±191 mg/kg) ;有效态磷相对对照 (痕量) 显著提高 (约2 mg/kg) ;

(5) 土壤 (0-10 cm) 稀土元素有效态相对对照 (11-13%) 显著降低 (2-3%) ;