基于生态复垦的铜矿排土场污染土壤修复效应研究

酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)污染是阻碍矿山生态自然恢复的最大难题.利用以植物修复为主的生物策略控制矿山潜在污染的效费比更好且更可持续,但修复土壤存量污染、遏制增量污染仍是首要问题.其中土壤存量污染是短期内植被恢复能否成功的决定因素,而增量污染是植被恢复能否持续的决定因素.本文以铜矿排土场为例,采用石灰+鸡粪+钙镁磷肥+微生物的原位综合改良方法与栽植乔灌木袋苗+混播乔灌草种子的直接植被快速重建模式,开展了基于生态复垦的污染土壤综合改良修复效应研究.结果显示:综合改良修复后的土壤pH由改良前的2.84上升到7.83,生态复垦1 a后则轻微下降到6.72,而土壤阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)等含量相比改良前分别增加1.98倍、32.96倍、11.74倍、2.38倍、3.64倍,生态复垦1 a后除TK含量略有下降外,CEC、OM、TN、TP含量相比改良后则分别增加了1.08倍、1.29倍、1.25倍、1.03倍;综合改良修复后的土壤净产酸量(net acid generation,NAG)、酸性中和能力(acid neutralizing capacity,ANC)、NAG-pH值分别由改良前的17.33 kg·t?1(以H2SO4计)、?23.67 kg·t?1(以H2SO4计)和2.53显著(P<0.05)提高到0 kg·t?1、38.33 kg·t?1和8.43,其中土壤NAG-pH和ANC在生态复垦1 a后相比改良后显著(P<0.05)降低到5.9和0.13 kg·t?1(以H2SO4计),但土壤NAG则无显著变化;综合改良和生态复垦1 a后的铜(Cu)、锌(Zn)、镉(Cd)、铅(Pb)等重金属全量相比原始土壤均无显著性变化,但其残渣态比例均呈增大趋势,而且也均是其主要赋存形态.在AMD污染严重且富硫化矿业废弃地中,借助基于综合改良和直接植被的生态复垦技术,重建可自维持的土壤-微生物-植物生态系统是非常必要且有效的.