本发明属于环境修复，尤其涉及一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料及其制备方法。
背景技术：
1、沉水植物群落的构建和恢复是水生态修复的重要内容。目前，工程中种植沉水植物主要采取干式作业，即先对修复水域进行降排水，水域底质经改良后，栽植沉水植物，为保障沉水植物的成活率，一般选择阶段蓄水，或投放浮游动物，以保持水体的透明度。
2、然而，在水生态修复工程中，时常会遇见部分水体降排水困难，且水流速度较大。为此，通常选择插杆或抛植的方式进行作业，插杆法是采用叉子将沉水植物的根部直接插入底泥中，此种方式在拔出杆子时容易带出沉水植物。抛植技术是指在沉水植物根系包裹土壤或重块，使沉水植物沉入水底扎根，然而土壤经水泡后包裹力会减弱，导致沉水植物上浮，而用硬质重块捆扎则影响沉水植物向底质扎根，且大量硬质重块沉入水底会影响水底的生态系统。
3、因此，插杆法和传统的抛植法受技术自身的限制，均难以保障沉水植物的成活率。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料及其制备方法。本发明可有效实现沉水植物的带水抛植作业，而且可起到缓释氧气的作用，有效提高水域的复氧能力。
2、为实现上述目的之一，本发明采用以下技术方案：
3、一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料，该材料由骨料、胶凝材料、掺合料、功能型外加剂和水组成，骨料、胶凝材料、掺合料、功能型外加剂和水的质量比为(60-80)∶(5-15)∶(5-10)∶(5-15)∶(35-45)，骨料由生物质粉末和脱水底泥缺氧共热解制成，生物质粉末和脱水底泥的质量比为(5-10):100。
4、优选的，骨料、胶凝材料、掺合料、功能型外加剂、水的质量比为80∶5∶5∶10∶40。
5、优选的，生物质粉末为苦草、金鱼藻、眼子菜、黑藻、芦苇、再力花、香蒲、美人蕉、千屈菜、水花生和水葫芦中的一种或两种及以上的组合，生物质粉末的粒径≤0.125mm；脱水底泥的粒径≤2.0mm。
6、优选的，凝胶材料为通用硅酸盐水泥，包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥等，凝胶材料的粒径≤0.125mm。
7、优选的，掺合料为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、天然火山灰质中一种或两种及以上的组合，掺合料的粒径≤0.125mm。
8、优选的，功能型外加剂为过氧化钙。
9、优选的，生物质粉末与脱水底泥共热解的温度为400-600℃。
10、优选的，抛植材料呈环块状。
11、为实现上述目的之二，本发明一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料的制备方法，具体步骤如下：
12、s1、将含水底泥依次进行脱水固化、风干、除杂和碾压处理，制得脱水底泥；
13、s2、按比例将洗净烘干的生物质粉末与脱水底泥混匀，在缺氧条件下以400-600℃的温度进行共热解，经冷却后得到骨料；
14、s3、称取各质量份的骨料、胶凝材料、掺合料、功能型外加剂、水，混合后置于模具中压实塑形，标准养护至初凝后脱模，再自然风干，得到沉水植物带水抛植材料。
15、具体的，将原料置于搅拌机中充分搅拌后制得泥浆，再将泥浆倒入pvc模具中，机械振动去除内部滞留的气泡，标准养护至试样初凝后脱模，再自然风干，即得到沉水植物抛植环块材料。pvc模具的内直径和外直径分别为2-3cm和5-6cm的圆环，圆环的厚度为2-3cm；标准养护的温度为(20±1)℃，相对湿度≥90％。
16、优选的，步骤s1中，脱水底泥的含水率为15％-30％；脱水底泥是指底泥经过脱水后得到的固化底泥，脱水固化方法根据疏浚方式确定，可采用晾晒、翻耕或进行机械压滤脱水固化。
17、优选的，步骤s2中，将混匀后的生物质粉末和脱水底泥置于坩埚中压实，密封后置于马弗炉中共热解1-3h。
18、本发明的优点在于：
19、(1)本发明通过高温共热解对脱水底泥进行改良，避免底泥回用对水体造成二次污染，不仅制备成本低、操作简单，且沉水植物抛植材料具有一定释氧功能，实现了沉水植物的带水抛植，并提高了沉水植物扎根期的泥水界面溶解氧，还能够起到底泥的资源化利用。
20、(2)本发明的制备方法首先通过共热解作用对脱水底泥进行改良，再以改良底泥为骨料，掺入适量的水泥和功能型外加剂并按一定的比例进行混合，通过模具将混合材料制成内外直径分别为2-3cm和5-6cm的环块状，再高温烘干，可得到沉水植物抛植环块材料。制备的环块材料不仅能够实现沉水植物的带水抛植作业，还能有效增加泥水界面的溶氧量，提高沉水植物的成活率，与此同时，还能实现底泥的资源化利用。
21、(3)针对现有技术中水流速度较大且无法实现降排水的水域进行沉水植物种植的难题，本发明提供一种基于底泥改良回用于沉水植物带水抛植材料制备方法，一方面通过对底泥改良、改性，并进行二次塑形等措施，可以提高沉水植物抛植的成活率；另一方面以改良底泥为骨料合成材料回用于沉水植物的抛植，不仅可以短期提高泥水界面的溶解氧，还能解决底泥后续处理难题。
22、(4)本发明采用高温缺氧共热解脱水底泥与生物质粉末的混合材料，底泥所富集的有机污染物及微生物在高温下会发生分解，于此同时，生物质粉末的裂解气对脱水底泥具有一定的造孔作用，而裂解后的碳化物质则储存于脱水底泥中，此时脱水底泥富含碳、钾、氮、磷等营养物质，可以为沉水植物提供养分，实现底泥的改良。
23、(5)本发明在骨料中掺入一定量的功能型外加剂，并进行环块塑形。当沉水植物伴随环块抛入水域底部，环块中的cao2通过与泥水界面的接触而发生氧化还原反应并释放出o2，增加泥水界面的溶解氧浓度，一定程度上有助于底栖动物发挥絮凝或摄食悬浮颗粒和藻类的作用，提高水体透明度；而产生的ca(oh)2则进一步提高胶凝材料和掺合料的自胶凝性能，这让环块在水体中能够保持较长时间，直至沉水植物在底泥中生根，同时也延缓了环块内部的cao2与泥水界面的接触，保障了环块材料缓释o2的效果。
24、(6)本发明有效利用底泥和废弃生物质，不仅环境友好，可有效实现沉水植物的带水抛植作业，提高沉水植物在高流速水体中的存活能力，而且抛植材料中的功能型外加剂，可起到缓释氧气的作用，有效提高水域的复氧能力。
1.一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料，其特征在于：该材料由骨料、胶凝材料、掺合料、功能型外加剂和水组成，所述骨料、胶凝材料、掺合料、功能型外加剂和水的质量比为(60-80)∶(5-15)∶(5-10)∶(5-15)∶(35-45)，所述骨料由生物质粉末和脱水底泥缺氧共热解制成，生物质粉末和脱水底泥的质量比为(5-10):100。
2.根据权利要求1所述的一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料，其特征在于：所述生物质粉末为苦草、金鱼藻、眼子菜、黑藻、芦苇、再力花、香蒲、美人蕉、千屈菜、水花生和水葫芦中的一种或两种及以上的组合，所述生物质粉末的粒径≤0.125mm；所述脱水底泥的粒径≤2.0mm。
3.根据权利要求1所述的一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料，其特征在于：所述凝胶材料为通用硅酸盐水泥，所述凝胶材料的粒径≤0.125mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料，其特征在于：所述掺合料为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、天然火山灰质中一种或两种及以上的组合，所述掺合料的粒径≤0.125mm。
5.根据权利要求1所述的一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料，其特征在于：所述功能型外加剂为过氧化钙。
6.根据权利要求1所述的一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料，其特征在于：所述生物质粉末与脱水底泥共热解的温度为400-600℃。
7.根据权利要求1所述的一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料，其特征在于，所述抛植材料呈环块状。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
9.根据权利要求8所述的一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，脱水底泥的含水率为15％-30％。
10.根据权利要求8所述的一种具有氧气缓释功能的沉水植物带水抛植材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，将混匀后的生物质粉末和脱水底泥置于坩埚中压实，密封后置于马弗炉中共热解1-3h。
