一种干旱区盐碱土壤石油污染层植物修复装置的制作方法

本实用新型属于污染土壤修复技术领域，具体涉及一种干旱区盐碱土壤石油污染层植物修复装置。

背景技术：

随着石油的需求不断扩大，从而推动着石油开采的迅速发展。由于种种原因，大量的原油直接或间接的进入土壤，从而污染土壤，破坏土壤的通透性和土壤环境，影响土壤微生物的生长，也影响着土壤植物根系的呼吸以及养料水分的吸收，危害植物的生长。而我国东北和西北地区能源资源丰富，盐渍化土壤分布广泛，在石油开采、运输、加工过程中，会不可避免地造成盐渍化土壤石油污染。由于石油的大量开采，盐渍化土壤污染面积也在不断增加。石油组成成分复杂，主要有烷烃、环烷烃、芳香烃、沥青质及含氮、硫化合物等，其中多环芳香烃具有强烈的“三致”效应，可以通过食物链等途径进入人体，威胁人类健康。同时，石油污染能够导致土壤性质发生变化，引起碳氮磷等比例失调，保水性能大大降低，致使本已脆弱的盐渍化土壤生态系统受到破坏。盐溃化土壤石油污染问题成为当前正在面临的一重要生态环境问题。

多年来，土壤石油污染问题一直是国内外研究的热点，但大多数研究都是针对非盐渍化土壤，忽略了盐渍化土壤石油污染问题。随着土壤盐渍化程度增加，石油类污染物消减速度显著降低，持久性明显增强，研究发现当土壤盐度由40dSm-1上升为200dSm-1时，石油在不同类型土壤中矿化速率降低了 20％～44％m,土壤中NaCl达0.23％时，微生物生长速率降低了90％，污染物去除难度加大。同时，土壤含盐量对土壤微生物群落功能基因多样性也能产生极其显著的影响气可见，盐渍化使石油污染土壤系统变得更加复杂，修复难度增加。

目前石油污染土壤修复技术主要有三大类:物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。物理修复是根据土壤和污染物的性质，将污染物与环境进行隔离，以阻止其扩散，主要包括焚烧法、隔离法和客土法等，其处理成本较高，容易造成二次污染。化学修复是利用污染物与氧化剂、改良剂等发生化学反应，从而将其从土壤中去除，主要包括萃取法、化学氧化法、土壤洗涤法等，其工序复杂、费用较高，且易带来一些新的土壤生态问题。生物修复是利用植物、微生物的降解、转化及吸收作用，移除土壤中的石油类污染物，主要包括微生物修复、植物修复及植物-微生物联合修复等，生物修复成本低、条件温和、无二次污染，已经成为治理石油污染土壤最具潜力的技术。但干旱区盐碱土壤由于其土壤性质的特殊性，植物不易于成活，成为植物修复技术应用于干旱区盐碱土壤治理石油污染的一个难点。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种干旱区盐碱土壤石油污染层植物修复装置，以解决干旱区盐碱土壤石油泄漏后对土壤的污染治理问题。

本实用新型所采用的技术方案为：一种干旱区盐碱土壤石油污染层植物修复装置，包括用于限制植株根系横向生长的根茎导向筒、用于栽培植株的培育基质以及温室大棚，所述根茎导向筒为两端开口的中空柱状结构，所述根茎导向筒顶端与地面平齐，底端插入盐碱地污染层，所述培育基质装填在根茎导向筒内部，所述培育基质下端与盐碱地污染层上端相连，所述培育基质中种植有植株种子，所述盐碱地基础层上设置有温室大棚，所述温室大棚内设置有多个根茎导向筒。

进一步地，所述温室大棚包括棚体、喷头、补光灯，所述棚体为圆弧形，棚体固定连接在盐碱地基础层上，所述补光灯通过连接杆连接在棚体顶端，所述补光灯设置有多个，在棚体内设置有多个喷头，棚体顶上设有可拆卸的遮阴网。温室大棚的主要作用是更好的帮助植株成长，提高植株种子的发芽率以及植株的成活率，喷头可以有效调节植株生长所需要的湿度并补充水分，喷头可设置在棚体上，也可设置在根茎导向筒两侧，只要保证大棚内所有的根茎导向筒都在喷头的辐射范围内即可，具体位置可根据实际情况确定；当外界灯光较暗或者天黑后，可根据情况开启补光灯，补光灯可以有效调节植株生长所需要的温度和光照，保证植株光合作用所必须的光照；当外界阳光较为强烈时，可打开设置在棚顶的遮阴网，防止外界过强的日照影响植株的正常生长，保证植株生长所需的最佳日照，并可帮助调节温室大棚内的温度。

进一步地，所述根茎导向筒的顶端设置有输水管，所述根茎导向筒的筒体内设置有多个导流管，所述导流管与输水管连通。培育基质装填在根茎导向筒的内部，无法及时补充营养物质和水分，因此需要相应的营养物质输送管，为植株的生长提供足够的营养，优选的，在根茎导向筒的筒体内设置导流管，在根茎导向筒的顶端设置输水管，营养物质和水分通过输水管流向与输水管连通的导流管内，再通过导流管流向培育基质。将导流管设置在根茎导向筒内在实现输送营养物质的同时简化了结构，省去了单独设置导流管以及固定导流管的麻烦。

进一步地，所述导流管上等距设置有多个导流孔。由于根茎导向筒具有一定的深度，因此培育基质也具有一定的深度，如果只有导流管无法将营养物质和水分均匀地送到培育基质内，因此优选的，在导流管上等距设置有多个导流孔，这样可保证导流管内的营养物质和水可以通过导流孔均匀地送到培育基质内。

进一步地，所述根茎导向筒顶端设置有把手，所述把手对称设置在根茎导向筒两侧。设置把手方便根茎导向筒的搬运以及从土壤中取出，当根茎导向筒引导植株根系到达盐碱地污染层后可以通过把手将根茎导向筒拔出来，进行循环使用，不仅绿色环保，还能节约成本。

进一步地，所述喷头为雾化喷头。雾化喷头是将有压水流通过喷头喷射到空中，呈雾状散落在培育基质上及植株上，通过将喷头设置成雾化喷头，能更均匀地将水喷洒到培育基质或者植株上，避免喷水过多影响植株生长同时避免水资源浪费。

进一步地，所述根茎导向筒为采用高密度聚乙烯制成的中空筒。聚乙烯属于烷烃惰性聚合物，具有良好的化学稳定性，在常温下耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀，由于根茎导向筒长埋于地下，因此其材料必须具有足够的化学稳定性，且必须绿色无污染，因此聚乙烯制成的根茎导向筒十分合适，制成中空筒也便于装填培育基质。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型通过设置根茎导向筒，用于限制植株根茎的横向生长，引导其更合理地向盐碱地污染层生长，提高了修复效率；通过设置温室大棚，为植株的前期生长提供良好的生长环境，使植株宜栽种培养，有效地提高植株的成活率。

2、通过在温室大棚内设置喷头、补光灯和遮阴网，喷头可以有效调节植株生长所需要的湿度并补充水分，补光灯可以有效调节植株生长所需要的温度和光照，遮阴网可以防止外界过强的日照影响植株的正常生长并可帮助调节温室大棚内的温度。

3、通过在根茎导向筒内设置输水管、导流管和导流孔，可以向培育基质内输送水分、营养物质及氧气，为植株种子的生根发芽及植株的后续生长提供良好的生长条件。

4、通过在根茎导向筒上设置把手，当根茎导向筒引导植株根系到达盐碱地污染层后可以通过把手将根茎导向筒拔出来，进行循环使用，不仅绿色环保，还能节约成本。

5、通过将喷头设置成雾化喷头，能更均匀地将水喷洒到培育基质或者植株上，避免喷水过多影响植株生长同时避免水资源浪费。

本实用新型设备结构简单，可靠性高且使用及操作灵活可靠，运行能耗低廉，环境适应性好，一方面通过温室大棚和培育基质可为植株的生长提供良好的环境和充足的营养物质，快速有效的提高植株的成活率，减轻盐碱对植被造成的损伤，并逐渐适应盐碱土壤的生长环境，另一方面可对干旱区盐碱土壤中的污染成份通过植株进行固定和吸收，从而达到对盐碱地土壤环境的修复和对盐碱地地表绿化的目的，采用本实用新型的结构能有效提高盐碱土壤石油污染层植物修复工程的工作效率、保证植物修复工程的质量和植物修复工程治理工作的稳定性和持久性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中的根茎导向筒的剖视图(剖视线为：导流管中心线所在的圆弧线弧线及把手的中心线)；

图3是本实用新型中的根茎导向筒沿把手中心水平面的剖视图；

图中：1-盐碱地基础层；2-盐碱地污染层；3-根茎导向筒；31-输水管；32- 导流管；33-导流孔；34-把手；35-进水口；4-培育基质；5-温室大棚；51-补光灯；52-喷头；53-连接杆；6-植株种子。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施例1：

如图1、2、3所示，一种干旱区盐碱土壤石油污染层植物修复装置，包括用于限制植株根系横向生长的根茎导向筒3、用于栽培植株的培育基质4以及温室大棚5，所述根茎导向筒3为两端开口的中空柱状结构，所述根茎导向筒3 顶端与地面平齐，底端插入盐碱地污染层2，所述培育基质4装填在根茎导向筒3内部，所述培育基质4下端与盐碱地污染层2上端相连，所述培育基质4 中种植有植株种子6，所述盐碱地基础层1上设置有温室大棚5，所述温室大棚 5内设置有多个根茎导向筒3。

工作原理：干旱区盐碱土壤分为盐碱地基础层1和盐碱地污染层2，首先对被石油污染的盐碱土壤进行污染物种类和污染程度进行调查，根据污染调查结果确定需要种植植株的种类以及数量，然后根据植株的种植数量确定根茎导向筒3的设置数量。在需要种植修复植物的污染土地上搭建温室大棚5，然后在温室大棚5内挖出与根茎导向筒3数量相同的坑，将根茎导向筒3埋设于坑内，使根茎导向筒3顶端与地面平齐，底端插入到盐碱地污染层2。然后向根茎导向筒3内添加培养基质4，使培养基质4的底部与盐碱地污染层2相接触，可根据需要对培育基质4进行分层，以引导植株根系的生长。将相应数量的植株种子6埋设于培养基质4中，对植株种子6定期喷水及施肥，促使植株种子 6发芽并顺利生长，并对发芽率不足的培育基质4进行更换及补种。在植株种子6顺利发芽并稳定生长后，根据植株的生长需求以及此时的自然条件，合理调节温室大棚5内的温度、湿度、光照条件、二氧化碳浓度等条件，并定期对植株进行浇水灌溉和施肥。研究表明，调节土壤中营养物质含量，提高土壤肥力，是提高石油类污染物降解效率的有效途径。实验表明，向栽种狼尾草的土壤中加入氮、磷等营养元素后，土壤中烃降解菌数量显著增加，石油烃降解速率明显加快，因此施肥可保证植株良好的生长环境，还能提高污染物的降解速率。对出现死亡的植株及时进行替换，保证良好的修复效果。当植株的根系到达盐碱地污染层2后，可将根茎导向筒3拔出，并将温室大棚5拆除，循环利用，用于下一处污染土壤的修复，不仅绿色环保，还能大幅地节约成本。

对于植株的选择：不同植株的环境适应能力不一样，根系发达程度和分泌模式也不相同，因此修复能力也不相同。芨芨草：具有粗而坚韧外被砂套的须根，秆直立、坚硬，内具白色的髓，形成大的密丛，节多聚于基部，具2至3 节，平滑无毛，基部宿存枯萎的黄褐色叶鞘。主要生于微碱性草滩上、干河床、湖边、河边、丘间低地，芨芨草适应性强，耐旱、耐寒、耐盐碱，荒山、陡崖均可栽种，广泛分布于我国西北、东北各省及内蒙古、山西、河北等地。苜蓿：多年生草本植物，根粗壮，深入土层，根茎发达，茎直立、丛生以至平卧，四棱形，无毛或微被柔毛，枝叶茂盛，耐干旱，耐冷热，产量高而质优，具有良好的土壤改良效果，主要产于西北、华北、东北、等地。野生白刺：蒺藜科白刺属的灌木，分枝多而密集，呈丛生状，具有很强固沙阻沙能力，广泛分布于陕西、内蒙古、宁夏、甘肃、青海、新疆、西藏等地。据研究表明，植物间不同的根系类型和分泌模式之间相互影响，能改变根系生理特性，刺激根系分泌物的产生和根际微生物的生长，提高了污染物的生物有效性，同时还可以改良土壤物理结构，使水分、营养物质和微生物等更快更深入的扩散渗透。因此在植株选择时可选择一种单独栽种，也可以选择多种植株混合栽种，即可选择芨芨草、野生白刺以及苜蓿中的一种或多种植物进行种植，具体种植植物的选择本领域技术人员可根据污染地的污染种类和污染程度进行确定，在此不作赘述。

植物修复的方式包括植物提取、植物降解和植物稳定化三种。植物提取是指利用植物吸收积累污染物，待收获后才进行处理。收获可以进行热处理，微生物处理和化学处理。植物降解是利用植物及相关微生物区系将污染物转化为无毒物质。植物稳定化是指植物在同土壤的共同作用下将污染物固定，以减少其对生物与环境的危害。植物根际使土壤环境发生变化，起到了改善和调节作用，从而有利于污染物的降解。因此通过选择适当植物和调控土壤条件等手段. 可以实现污染土壤的快速修复。

实施例2：

作为本实用新型的优选方案，在实施例1的基础上，所述温室大棚5包括棚体、喷头52、补光灯51，所述棚体为圆弧形，棚体固定连接在盐碱地基础层 1上，所述补光灯51通过连接杆53连接在棚体顶端，所述补光灯51设置有多个，在棚体内设置有多个喷头52，棚体顶上设有可拆卸的遮阴网。温室大棚5 的主要作用是更好的帮助植株成长，提高植株种子6的发芽率以及植株的成活率，喷头52可以有效调节植株生长所需要的湿度并补充水分，喷头52可设置在棚体上，也可设置在根茎导向筒3两侧，只要保证大棚内所有的根茎导向筒 3都在喷头的辐射范围内即可，具体位置可根据实际情况设置；当外界灯光较暗或者天黑后，可根据情况开启补光灯51，补光灯51可以有效调节植株生长所需要的温度和光照，保证植株光合作用所必须的光照；当外界阳光较为强烈时，可打开设置在棚顶的遮阴网，防止外界过强的日照影响植株的正常生长，保证植株生长所需的最佳日照，并可帮助调节温室大棚5内的温度。

实施例3：

作为本实用新型的优选方案，在实施例1的基础上，所述根茎导向筒3的顶端设置有输水管31，所述根茎导向筒3的筒体内设置有多个导流管32，所述导流管32与输水管31连通。培育基质4装填在根茎导向筒3的内部，无法及时补充营养物质和水分，因此需要相应的营养物质输送管，为植株的生长提供足够的营养，优选的，在根茎导向筒3的筒体内设置导流管32，在根茎导向筒 3的顶端设置输水管31，营养物质和水分通过输水管31流向与输水管31连通的导流管32内，再通过导流管32流向培育基质4。将导流管32设置在根茎导向筒3内在实现输送营养物质的同时简化了结构，省去了单独设置导流管32以及固定导流管32的麻烦。

所述导流管32上等距设置有多个导流孔33。由于根茎导向筒3具有一定的深度，因此培育基质4也具有一定的深度，如果只有导流管32无法将营养物质和水分均匀地送到培育基质4内，因此优选的，在导流管32上等距设置有多个导流孔33，这样可保证导流管32内的营养物质和水可以通过导流孔33均匀地送到培育基质4内。

实施例4：

如图1、2、3所示，一种干旱区盐碱土壤石油污染层植物修复装置，包括盐碱地基础层1、盐碱地污染层2，还包括植株种子6、用于限制植株根系横向生长的根茎导向筒3、用于栽培植株的培育基质4以及温室大棚5，所述根茎导向筒3为两端开口的中空柱状结构，所述根茎导向筒3顶端与地面平齐，底端插入盐碱地污染层2，所述培育基质4装填在根茎导向筒3内部，所述培育基质4下端与盐碱地污染层2上端相连，所述植株种子6埋于培育基质4中，所述盐碱地基础层1上设置有温室大棚5，所述温室大棚5内设置有多个根茎导向筒3。

所述温室大棚5包括棚体、喷头52、补光灯51，所述棚体为圆弧形，棚体固定连接在盐碱地基础层1上，所述补光灯51通过连接杆53连接在棚体顶端，所述补光灯51设置有多个，在棚体中部两侧设置有多个喷头52，棚体顶上设有可拆卸的遮阴网。

所述根茎导向筒3的顶端设置有输水管31，所述根茎导向筒3的筒体内设置有多个导流管32，所述导流管32与输水管31连通。

所述导流管32上等距设置有多个导流孔33。

所述根茎导向筒3顶端设置有把手34，所述把手34对称设置在根茎导向筒3两侧。

所述喷头52为雾化喷头52。

所述根茎导向筒3为采用高密度聚乙烯制成的中空筒。聚乙烯属于烷烃惰性聚合物，具有良好的化学稳定性，在常温下耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀，由于根茎导向筒3长埋于地下，因此其材料必须具有足够的化学稳定性，且必须绿色无污染，因此聚乙烯制成的根茎导向筒3十分合适，制成中空筒也便于装填培育基质4。

通过设置根茎导向筒3，用于限制植株根茎的横向生长，引导其更合理地向盐碱地污染层2生长，提高了修复效率；通过设置温室大棚5，为植株的前期生长提供良好的生长环境，使植株宜栽种培养，有效地提高植株的成活率。

通过在温室大棚5内设置喷头52、补光灯51和遮阴网，喷头52可以有效调节植株生长所需要的湿度并补充水分，补光灯52可以有效调节植株生长所需要的温度和光照，遮阴网可以防止外界过强的日照影响植株的正常生长并可帮助调节温室大棚内的温度。

通过在根茎导向筒3内设置输水管31、导流管32和导流孔33，可以向培育基质4内输送水分、营养物质及氧气，为植株种子6的生根发芽及植株的后续生长提供良好的生长条件。

通过在根茎导向筒3上设置把手34，当根茎导向筒3引导植株根系到达盐碱地污染层2后可以通过把手34将根茎导向筒3拔出来，进行循环使用，不仅绿色环保，还能节约成本。

通过将喷头52设置成雾化喷头，能更均匀地将水喷洒到培育基质4或者植株上，避免喷水过多影响植株生长同时避免水资源浪费。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。