环保新质生产力丨基于微生物原位调控的矿山污染源头阻控技术

生态环保产业作为支撑生态文明建设和高质量发展的关键力量，正面临着转型升级的迫切需求。环保新质生产力，正成为推动产业向前发展的核心力量。本栏目将聚焦生态环保产业的新技术、新装备、新材料、新模式，深入宣传推广科技创新成果，及时发布环境技术进步奖项，全面介绍行业内的实用技术装备和示范工程，引导行业持续创新，加快数字、智慧、科技的融合赋能，为经济社会全面绿色转型贡献力量。

生态环境保护实用技术

2023-J-38

申报单位

广东江铜桃林生态环境有限公司

推荐单位

广东省环境保护产业协会

一、技术简介

适用范围

本技术适用于我国各类矿山废弃地(包括排土场、尾矿库、采坑边坡、污染退化土地等)的土壤重金属污染治理工作，特别是对酸性金属矿山土壤污染治理具有较好效果。

技术原理

矿山土壤酸化实质上是产酸微生物驱动的金属硫化物氧化产酸过程。本技术通过添加具有自主知识产权的抑酸微生物菌剂并调控关键理化参数，引入与培育有益微生物，显著降低产酸微生物比例，实现源头抑酸、大幅降低重金属溶出。

在源头减量的基础上，添加石灰、土壤改良基质以及磷肥等，通过拮抗、螯合、共沉淀作用等进一步固定重金属。此外，通过研发的酸化快速精准预测NAG-pH技术，准确判断区域产酸情况，实现精准添加各类改良材料。

在以上基础上，进一步优选“草-灌-乔”耐酸固化植物并依据生态位理论进行高效组合，快速形成高覆盖度的先锋植被系统，最短时间内营造出适合长期定居植物生长的微生境，最终建立一个自维持、不退化、正向演替的植被生态系统，实现矿山重金属污染的长效固定。

工艺路线

1、前期调查：对现场土壤进行取样分析，确定改良材料的添加量。

2、地形整理：结合排水沟设置，依山就势整形，保持固有稳定性。

3、排水系统修筑：构造纵横排水沟网络系统，将区域径流有序导出。

4、原位基质改良：土地备耕→土壤有毒物质沉降→石灰中和→施加专用土壤改良材料。

5、直接植被：种、播相结合，分期分阶段进行植被恢复。最终建立自维持、不退化的正向演替植被系统。

6、后期抚育：包括浇水、施肥、病虫害防治等，一年后自维持、无需进行养护。

7、修复评价：评估酸化控制效果、重金属污染固定效果、植被恢复效果等。

应用效果

土壤污染治理效果：治理区矿山土壤pH提升至6~9，主要重金属污染物固定率≥50%；

水体污染治理效果：治理区外排水pH值达到6~9，主要重金属污染物削减率≥90%；pH值，铅、锌、铜、镉、砷等重金属含量满足地表水环境质量标准(GB 3838-2002)Ⅲ类水限值标准；

植被恢复效果：治理区整体植被覆盖度≥90%，植物种类数目≥10种，构建自维持、不退化的免维护植被系统；

生态改善效果：因土地类型变化带来的碳增汇约50~55 t/hm2，因重建植被带来的碳增汇约6.0~10 t/hm2。

二次污染：本技术无需覆土，可以避免挖损周边山体，避免取土覆土对环境造成的二次破坏；采用植物-微生物固化技术源头控制重金属，绿色环保，不会产生二次污染。

研发背景

土壤重金属污染是中国面临的重大环境问题之一，矿山开采带来的重金属释放是环境重金属污染的主要源头。我国矿业废弃地达300多万公顷，且每年新增3万-4万公顷。党的二十大报告将“加强土壤污染源头防控”作为我国污染防治方面的重要举措，因此，有效开展矿区重金属治理，对于源头解决我国突出的矿山重金属污染问题具有重要意义。

国内外主要采用覆土植被或隔离覆土植被技术，该类技术存在成本高、二次环境破坏、易退化等诸多缺陷，不能有效解决重金属污染问题。本技术通过微生物调控实现原位修复，成本降低一半以上，且生态环境效益显著，是一种适合我国国情的矿山污染源头治理技术。

技术特点

(1)不需要额外土源，成本减半，不会产生二次环境破坏。添加微生物菌剂等改良材料实现原位改良，通过调控微生物群落实现源头控制酸化和稳定重金属，避免发生返酸退化；

(2)综合利用农业废弃物以及矿业废弃物用于矿山污染治理，实现以废治废，节约成本并减少废弃物处理过程带来的能源消耗和碳排放量；

(3)优选修复植物品种形成生物多样性和按照生态位理论进行乔灌草配置，建立自维持、不退化的植被系统，实现了矿山重金属的长效固定，极大地降低了后期维护成本，生态环境质量提升效果显著，固碳减排效果突出。

二、典型应用案例

案例名称

广东省大宝山矿新山片区历史遗留矿山生态恢复治理工程(一期)

案例简介

项目处理对象：项目区域范围内矿山土壤和外排水中超标的重金属污染物。

项目规模：250000 平方米

业主单位：广东省大宝山矿业有限公司

设计单位：深圳市前海东江环保科技服务有限公司

施工/运行单位：广东江铜桃林生态环境有限公司

监理单位：广东清源环保工程设备有限公司

项目投入运行时间：2018年10月31日(按竣工验收时间)

运行模式：本项目由施工单位负责运行，项目最终通过植物长效固定重金属，实现治理区域重金属污染的源头阻控，建立的植被系统1年后自维持、不退化，无需后期运行维护。

验收日期：2018年10月31日

验收结论：经查阅竣工资料和实体工程质量察看，认为该工程具备竣工验收条件，同意验收。

达到的标准或性能要求

1、治理区矿山土壤pH提升至6~9，主要重金属污染物固定率≥50%；

2、治理区外排水pH值达到6~9，主要重金属污染物削减率≥90%；pH值，铅、锌、铜、镉、砷等重金属含量满足地表水环境质量标准(GB 3838-2002)Ⅲ类水限值标准；

3、治理区整体植被覆盖度≥90%，植物种类数目≥10种。

业主单位

广东省大宝山矿业有限公司

投运时间

2018年10月31日(按竣工验收时间)

工艺流程

1、前期调查：在治理范围代表性地段采集原始矿山土壤样品，调研周边植物。

2、地形整理：结合排水沟设置，依山就势整形，连续长坡面适当进行削坡降级，构筑缓冲平台，形成排水坡度。

3、排水系统修筑：构造纵横排水沟网络系统，将区域径流有序导出。

4、原位基质改良：土地备耕→土壤有毒物质沉降→石灰中和→施加专用土壤改良材料。

5、直接植被：采用种、播相结合，分期分阶段进行植被恢复。最终建立自维持、不退化的正向演替植被系统。

6、后期抚育：包括浇水、施肥、补苗、病虫害防治等，人工辅助植物进入演替过程，一年后自维持、无需进行养护。

7、修复评价：采集土壤和水样，并进行植物调查，评估项目实施后的酸化控制、重金属污染固定及植被恢复效果等，形成效果评估总结报告。

运行情况

第1年治理效果：土壤pH值上升至中性，重金属锌、铜、镉的固定率分别达到96.8%、98.9%和98.9%；外排水水样pH均值为6.12，重金属铅、锌、铜、镉、砷的削减率分别达到92.6%、99.9%、99.9%、99.8%、98.9%。

第5年治理效果：外排水水样pH均值为7.53，重金属铅、锌、铜、镉、砷的削减率均超过99%。

本工程无需覆土，可以避免挖损周边山体，避免取土覆土对环境造成的二次破坏，绿色环保，不会产生污(废)水、污泥、飞灰、炉渣、废气等二次污染。

本工程运行稳定性、未发生过任何事故，免维护下已保持4.5年稳定的植被效果。先后入选“广东省首届国土空间生态修复十大范例”“2021年度广东省环境保护优秀示范工程”，被中央环保督察组高度评价，并作为“全国土壤污染防治管理班”的现场教学点，得到生态环境部副部长以及全国环境系统130名学员的高度认可。

技术应用产生的碳减排效果

通过本技术应用，减少裸露矿区土壤的碳排放量；其次，综合利用农业废弃物以及矿业废弃物，大量减少废弃物运输、处理过程带来的碳排放量。

原标题：环保新质生产力 | 基于微生物原位调控的矿山污染源头阻控技术