本发明涉及矿山生态修复
技术领域：
，具体地，是指一种用于金属尾矿库修复的生态毯及其构建方法。
背景技术：
：金属矿产开发产生大量的尾砂，其堆积不仅占用大量土地，处理不当还会引发严重的地质灾害，产生持久性重金属污染问题。2018年8月，全国人大通过了《中华人民共和国土壤污染防治法》，土壤污染修复日益提上日程。研究表明，金属尾矿库已成为矿区周边地表水、地下水，尤其是下游农田等重金属污染的重要源头，其污染治理和生态修复也已成为人们关注重点。植被重建及恢复生物承载力是修复矿业废弃地和控制金属污染的根本措施。由尾矿砂堆积而成的尾矿库常常富含硫及多种毒性金属，此类尾矿基质疏松多孔，保水保肥性极差而完全有别于一般意义的土壤。不仅如此，含硫矿物在水和氧气的作用下还会大量产酸而致使普通植物难以生长。针对尾矿库“酸、毒、瘠”等生态环境问题，国内外研究主要集中在利用无机/有机材料改良尾矿库基质、钝化金属以及重建耐性植被等。传统有关金属尾矿库修复的发明专利也集中于利用基质固化改良、植物提取、原位淋洗等，亦有将微藻直接接种干旱区矿山表面，形成的人工生物结皮用于修复矿山基质和绿化。然而，上述技术方法存在耗时长、成本高等缺点难以大面积推广应用，且重建植被后的生态可持续性较差。因此，亟待异位构建适宜矿区环境的绿色高效可行的修复模式。技术实现要素：有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种用于金属尾矿库修复的生态毯及其构建方法，生态毯用于重建植被后的生态可持续性较好。为解决上述技术问题，本发明的一种用于金属尾矿库修复的生态毯，包括矿质基体和其表面的生物结皮层，其中，所述矿质基体包括如下重量份的组分：80～120份金属尾矿砂、1～5份植物凋落物、0.5～3份秸秆生物炭、以及0.5～3份耐性植物种子；所述生物结皮层为金属尾矿库生长的丝状藻和球形藻为主体的混合藻液构建而成。作为优选地，所述矿质基体包括如下重量份的组分：100份金属尾矿砂、2份植物凋落物、1份秸秆生物炭、以及1份耐性植物种子。作为优选地，所述结皮层为具有金属耐性的丝状藻和球形藻为主体的混合藻液构建而成的结皮层，且所述结皮层的厚度为0.2-1cm。作为优选地，所述耐性植物种子为重金属耐性植物种子，包括莎草种子、节节草种子、马尾松种子(乔木)、豆科的翅荚决明种子(灌木)中的一种或多种。作为优选地，所述生物结皮层为丝状藻和球形藻经过bg11藻类培养基培养获得。本发明的用于金属尾矿库修复的生态毯的构建方法，包括如下步骤：s1、矿质基体构筑采集金属尾矿砂，并将耐性植物种子、秸秆生物炭、植物凋落物、金属尾矿砂按比例混合均匀，然后将混合物放入模型框架内加水浸润，抚育1～2周得到矿质基体；s2、bg11培养基配制选取经典的bg11藻类培养基(ph7.4)，详细配方如下表所示：编号培养基成分浓度gl-11nano31.52k2hpo43h2o0.043mgso47h2o0.0754cacl22h2o0.0365citricacid(柠檬酸)0.0066ferricammoniumcitrate0.0067edta0.0018na2co30.029tracemetalmixa5 co*1mll-19.1h3bo32.86gl-19.2mncl24h2o1.81gl-19.3znso47h2o0.222gl-19.4na2moo42h2o0.390gl-19.5cuso45h2o0.079gl-19.6co(no3)26h2o0.0494gl-1s3、优势微生物及生物结皮层培育选取金属尾矿库湿地生长良好的藻结皮和苔藓结皮，取大小约1cm3的小块新鲜结皮样品加入500mlbg11培养基中，连续光照培养至培养液呈现明显绿色得到混合藻液；将混合藻液均匀喷洒于抚育完成的矿质基体表面，15-30天即可形成约0.2-1cm厚的结皮层，即得金属尾矿库修复的生态毯。作为优选地，所述步骤s3中光照培养的条件为25-30℃，15-20μmol光子m-2s-1。本发明的上述技术方案的有益效果如下：(1)利用矿区生物结皮中的丝状藻和球形藻为主体的混合藻液构建生物结皮层，其中混合藻液中的藻类及其伴生的微生物可以实现固碳和固氮功能，进而实现保水保肥。生物结皮中含藻类及细菌、真菌等，原生尾矿可以驯化土著微生物，植物凋落物可以提供缓释有机质，藻类和异养微生物生产的碳氮养分及植物凋落物可促进生物结皮层的形成及耐性植物的生长，这样就可以实现尾矿库由低级到高级的一体化自我生态演替。(2)生物结皮层可以调控水分和氧气向下层尾砂的大量输入，进而阻断含硫尾矿库中的尾矿砂伴生的硫化物氧化产酸过程，同时，配施的秸秆生物炭则可以钝化金属，如此则可以在很大程度上减轻因金属活化而淋溶释放对地表水及地下水的污染。具体实施方式为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。实施例1一种用于金属尾矿库修复的生态毯，包括矿质基体和其表面的生物结皮层，其中，所述矿质基体包括如下重量份的组分：80～120份金属尾矿砂、1～5份植物凋落物、0.5～3份秸秆生物炭、以及0.5～3份耐性植物种子；所述生物结皮层为金属尾矿库生长的丝状藻和球形藻为主体的混合藻液构建而成。作为一个优选的实施例，矿质基体包括如下重量份的组分：100份金属尾矿砂、2份植物凋落物、1份秸秆生物炭、以及1份耐性植物种子；结皮层为具有金属尾矿湿地耐性的藻类/苔藓类生物结皮层，且结皮层的厚度为0.2-1cm。耐性植物种子为重金属耐性植物种子，可选自莎草种子、节节草种子、马尾松种子(乔木)、豆科的翅荚决明种子(灌木)中的一种或多种，所以，不同的尾矿库选用不同组合的种子，藻类、苔藓构成低等植物演替，莎草和马尾松等构成高等植物演替，这样就可以实现高等和低等植物一体化生态演替，比较适合尾矿这种生存环境。实施例2实施例1的用于金属尾矿库修复的生态毯的构建方法，包括如下步骤：s1、矿质基体构筑采集金属尾矿砂，并将耐性植物种子、秸秆生物炭、植物凋落物、金属尾矿砂按比例混合均匀，然后将混合物放入模型框架内加水浸润，抚育1-2周得到矿质基体；s2、bg11培养基配制选取经典的bg11藻类培养基(ph7.4)，详细配方如下表所示：编号培养基成分浓度gl-11nano31.52k2hpo43h2o0.043mgso47h2o0.0754cacl22h2o0.0365citricacid(柠檬酸)0.0066ferricammoniumcitrate0.0067edta0.0018na2co30.029tracemetalmixa5 co*1mll-19.1h3bo32.86gl-19.2mncl24h2o1.81gl-19.3znso47h2o0.222gl-19.4na2moo42h2o0.390gl-19.5cuso45h2o0.079gl-19.6co(no3)26h2o0.0494gl-1s3、优势微生物及生物结皮层培育选取金属尾矿库湿地生长良好的藻结皮和苔藓结皮，取大小约1cm3的小块新鲜结皮样品加入500mlbg11培养基中，连续光照培养(光照培养的条件为25-30℃，15-20μmol光子m-2s-1)至培养液呈现明显绿色得到混合藻液；将混合藻液均匀喷洒于抚育完成的矿质基体表面，15-30天即可形成约0.2-1cm厚结皮层，即得金属尾矿库修复的生态毯。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种用于金属尾矿库修复的生态毯，其特征在于，包括矿质基体和其表面的生物结皮层，其中，
所述矿质基体包括如下重量份的组分：80～120份金属尾矿砂、1～5份植物凋落物、0.5～3份秸秆生物炭、以及0.5～3份耐性植物种子；
所述生物结皮层为金属尾矿库生长的丝状藻和球形藻为主体的混合藻液构建而成。
2.根据权利要求1所述的用于金属尾矿库修复的生态毯，其特征在于，所述矿质基体包括如下重量份的组分：100份金属尾矿砂、2份植物凋落物、1份秸秆生物炭、以及1份耐性植物种子。
3.根据权利要求1所述的用于金属尾矿库修复的生态毯，其特征在于，所述结皮层的厚度为0.2-1cm。
4.根据权利要求1所述的用于金属尾矿库修复的生态毯，其特征在于，所述耐性植物种子为重金属耐性植物种子，包括莎草种子、节节草种子、马尾松种子、翅荚决明种子中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的用于金属尾矿库修复的生态毯，其特征在于，所述生物结皮层为丝状藻和球形藻经过bg11藻类培养基培养获得。
6.根据权利要求1～5任一项所述的用于金属尾矿库修复的生态毯的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1、矿质基体构筑
采集金属尾矿砂，并将耐性植物种子、秸秆生物炭、植物凋落物、金属尾矿砂按比例混合均匀，然后将混合物放入模型框架内加水浸润，抚育1-2周得到矿质基体；
s2、bg11培养基配制
配置经典的bg11藻类培养基待用；
s3、优势微生物及生物结皮层培育
选取金属尾矿库湿地生长良好的藻结皮和苔藓结皮，取大小约1cm3的小块新鲜结皮样品加入500mlbg11培养基中，连续光照培养至培养液呈现明显绿色得到混合藻液；将混合藻液均匀喷洒于抚育完成的矿质基体表面，15-30天即可形成约0.2-1cm厚的结皮层，即得金属尾矿库修复的生态毯。
7.根据权利要求6所述的用于金属尾矿库修复的生态毯的构建方法，其特征在于，所述步骤s3中光照培养的条件为25-30℃，15-20μmol光子m-2s-1。
技术总结本发明提供一种用于金属尾矿库修复的生态毯及其构建方法，该生态毯包括矿质基体和其表面的生物结皮层，所述矿质基体包括：80～120份金属尾矿砂、1～5份植物凋落物、0.5～3份秸秆生物炭、0.5～3份具有重金属耐性的植物种子；生物结皮层由矿区丝状藻和球形藻为主体的混合藻液构建。本发明利用结皮中的藻类及微生物可以实现生物毯固碳和固氮功能，实现保水保肥，同时藻类和微生物产生的有机组分及植物凋落物可促进生物结皮层的形成，进而促进金属耐性植物的生长，实现尾矿库由低级到高级的一体化自我生态演替。
技术研发人员：王诗忠;王国保;袁永强;陈代杰;冯泽楷;林芷昀;黄韵熹;陈雷;敖明;刘冲;贺飞;晁元卿;汤叶涛;仇荣亮
受保护的技术使用者：中山大学;广东清新地工程科技有限公司;广州市云水谣环境治理有限公司
技术研发日：2020.01.17
技术公布日：2020.06.09
