一种矿业废弃地的植被修复方法与流程

本发明涉及矿业废弃地修复，具体为一种矿业废弃地的植被修复方法。

背景技术：

1、矿业废弃地是指由于矿产资源的开采和加工活动而被破坏的土地。这类土地通常遭受严重的环境损害，包括但不限于土壤污染、地形破坏、水资源污染、生物多样性丧失等。矿业活动导致的废弃地往往表现为植被稀少或缺失，土壤中积累了大量有毒有害物质(如重金属、酸性矿物质等)，生态系统遭到严重破坏，难以自行恢复。矿业废弃地通常含有高浓度的污染物，尤其是重金属和有毒化学物质，这些污染物对周围环境和人类健康构成威胁。通过植被修复，可以减少土壤和水体中的有害物质，降低环境污染风险。植被修复有助于恢复矿业废弃地的生态系统，通过植被的重新建立，可以促进土壤结构的改善、水分保持和生物多样性的增加，从而重新建立一个健康的生态系统。

2、现有的矿业废弃地植被修复技术主要通过物理手段改善土壤结构和环境条件，例如将未受污染的土壤覆盖在污染土壤表面，减少污染物的暴露。或通过工程手段重塑地形，减少水土流失并改善植被生长条件。还有通过化学手段固定或分解污染物，例如：施用石灰、磷酸盐等材料，调节土壤ph值，固定土壤中的重金属。或利用氧化剂或还原剂改变污染物的化学性质，使其毒性降低。再者，利用植物、微生物或动物修复污染土壤，例如：种植能够吸收、分解或固定污染物的植物，常用植物包括向日葵、芦苇等。或利用特定微生物分解或转化污染物，如利用细菌将有机污染物分解为无害物质。上述现有的物理和化学修复方法通常只解决表层土壤的问题，难以彻底清除深层土壤中的污染物，且修复速度慢。化学改良剂的使用可能引入二次污染。传统的土壤改良方法往往效果有限，尤其是在高污染区，难以提供植物长期生长所需的稳定环境。生物修复技术受到环境条件的限制(如气候、土壤类型等)，修复效果不稳定，且难以精确控制修复过程和进度。

3、因此本发明提出了一种矿业废弃地的植被修复方法，以解决上述提出的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种矿业废弃地的植被修复方法，解决了现有方式污染物去除效率低、土壤改良效果不够持久的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种矿业废弃地的植被修复方法，具体包括以下步骤：

3、s1.数据收集

4、使用无人机和地面探测设备对矿区进行初步勘测，收集地形数据、土壤样本和水体样本，对样本进行实验室分析，确定污染物类型及其浓度，评估土壤结构、ph值和有机质含量；

5、s2.建立生态模型

6、将收集到的现场数据输入到人工智能系统中，建立矿区的数字生态模型，通过机器学习算法模拟不同修复策略的效果；

7、s3.纳米颗粒的材料准备

8、准备金属氧化物前驱体硫酸锌、硅溶胶、活性炭、磷酸钙、壳聚糖或聚乙烯亚胺；

9、s4.纳米颗粒的合成

10、将金属氧化物前驱体硫酸锌、活性炭溶解于去离子水中，加入硅溶胶和磷酸钙，搅拌均匀，在90℃下加热溶液，逐滴加入氨水溶液调节ph，反应1-2小时，使金属氧化物沉淀在硅溶胶基质上，将沉淀的纳米颗粒与壳聚糖溶液混合，搅拌2小时，随后干燥，得到修饰后的纳米颗粒；

11、s5.纳米颗粒的应用

12、将纳米颗粒以1g/l的比例分散于去离子水中，使用超声波处理30分钟，确保均匀分散，通过喷洒设备或灌溉系统将纳米颗粒悬浮液施加到污染土壤上，在纳米颗粒施用后立即灌溉，确保颗粒渗透到土壤深层，并吸附污染物；

13、s6.仿生生态基质的设计

14、选择聚丙烯酸钠仿生材料，利用3d打印技术制造仿生生态基质的仿生树根网络，这些基质可以作为植物生长的支撑结构，增强土壤稳定性，将仿生生态基质铺设在矿区表面，在仿生基质上种植选定的植物，确保其生根和生长；

15、s7.微生物应用

16、筛选能够与植物形成共生关系的微生物，并将微生物与植物共同培养，形成共生体，然后将共生体应用于矿区土壤中，观察其在实际环境中的修复效果；

17、s8.vr修复模拟

18、建立一个用于矿区生态修复的vr平台，用户可以在虚拟环境中模拟不同的修复策略，并预测其效果，将现场数据和修复方案输入vr平台，建立真实的矿区模型，用于模拟实验，在vr平台中测试和优化修复方案，确定最佳实践。

19、优选的，所述s1数据收集中确定污染物类型包括重金属污染的检测、酸性物质污染的检测。

20、优选的，所述步骤s3纳米颗粒的材料准备中金属氧化物前驱体硫酸锌用于吸附重金属、硅溶胶用于形成稳定的纳米颗粒结构、活性炭用于增强吸附能力、磷酸钙作为缓释肥料，逐步释放磷元素、壳聚糖或聚乙烯亚胺用于纳米颗粒表面修饰，提高稳定性和功能性。

21、优选的，所述步骤s3纳米颗粒的材料准备中原材料比例为：金属氧化物前驱体硫酸锌5份-15份、硅溶胶10份-25份、活性炭5份-15份、磷酸钙5份-15份、壳聚糖或聚乙烯亚胺1份-10份、去离子水30份-60份。

22、优选的，所述步骤s4纳米颗粒的合成中氨水溶液调节ph值调节至7.0-7.5。

23、优选的，所述s5纳米颗粒的应用中每平方米土壤使用0.5-1l的悬浮液。

24、1.本发明提供了一种矿业废弃地的植被修复方法。具备以下有益效果：

25、本发明提供了一种矿业废弃地的植被修复方法，本发明的方法能够有效吸附和固定土壤中的重金属污染物，纳米颗粒由于其巨大的比表面积和表面能，能够高效地捕捉和固定有害物质，此外，纳米颗粒中的缓释肥料成分能够为植物提供长期、稳定的营养供应，避免了传统肥料使用中营养元素快速流失的问题，结合仿生生态基质的应用，能够进一步改善土壤结构，增强土壤的水分保持能力和通气性，为植物生长提供更好的环境。

26、2.本发明提供了一种矿业废弃地的植被修复方法。具备以下有益效果：

27、本发明通过ai技术的引入，修复过程中的决策和操作可以基于实时数据进行动态调整，这种智能化的修复方式能够更好地适应环境变化，提供最优的修复方案，提高修复效率和成功率。

技术特征：

1.一种矿业废弃地的植被修复方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种矿业废弃地的植被修复方法，其特征在于：所述s1数据收集中确定污染物类型包括重金属污染的检测、酸性物质污染的检测。

3.根据权利要求1所述的一种矿业废弃地的植被修复方法，其特征在于：所述s2建立生态模型中机器学习算法为深度学习或支持向量机。

4.根据权利要求1所述的一种矿业废弃地的植被修复方法，其特征在于：所述步骤s3纳米颗粒的材料准备中金属氧化物前驱体硫酸锌用于吸附重金属、硅溶胶用于形成稳定的纳米颗粒结构、活性炭用于增强吸附能力、磷酸钙作为缓释肥料，逐步释放磷元素、壳聚糖或聚乙烯亚胺用于纳米颗粒表面修饰，提高稳定性和功能性。

5.根据权利要求1所述的一种矿业废弃地的植被修复方法，其特征在于：所述步骤s3纳米颗粒的材料准备中原材料比例为：金属氧化物前驱体硫酸锌5份-15份、硅溶胶10份-25份、活性炭5份-15份、磷酸钙5份-15份、壳聚糖或聚乙烯亚胺1份-10份、去离子水30份-60份。

6.根据权利要求1所述的一种矿业废弃地的植被修复方法，其特征在于：所述步骤s4纳米颗粒的合成中氨水溶液调节ph值调节至7.0-7.5。

7.根据权利要求1所述的一种矿业废弃地的植被修复方法，其特征在于：所述s5纳米颗粒的应用中每平方米土壤使用0.5-1l的悬浮液。

技术总结本发明提供一种矿业废弃地的植被修复方法，涉及矿业废弃地修复技术领域。该矿业废弃地的植被修复方法，具体包括以下步骤：S1.数据收集；S2.建立生态模型；S3.纳米颗粒的材料准备；S4.纳米颗粒的合成；S5.纳米颗粒的应用；S6.仿生生态基质的设计；S7.微生物应用；S8.VR修复模拟。本发明的纳米颗粒具备高效吸附和缓释功能，能够深入土壤内部，彻底清除污染物，且不会造成二次污染，本发明的方法通过纳米颗粒的缓释功能和仿生基质的应用，提供长期稳定的土壤改良效果，为植物生长提供持久支持，通过AI系统的实时数据分析和反馈，可以动态调整修复策略，实现精准、高效的修复过程，大幅提高修复成功率。技术研发人员：熊诗娴,徐红果,徐笑言受保护的技术使用者：云南亚安环保科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4