本发明公开了一种重金属镉污染土壤的修复方法，属于土壤修复技术领域。
背景技术：
土壤不仅是人类赖以生存的物质基础和宝贵财富的源泉，而且是人类最早开发利用的生产资料。虽然幅员辽阔，但是由于受海陆分布、地形地势、气候、水分配和人口增加、工业化扩展等的影响，耕地土壤资源十分短缺，后备耕地资源不足，更严重的是随着城市化进程的推进，人均耕地面积下降的形势还将进一步恶化。土壤资源的有限性已成为制约国家和地区经济、社会发展的重要因素，而有限的土壤资源供应能力与人类对土壤总需求之间的矛盾将日趋尖锐。
对于重金属污染土壤，植物修复已经被认为是具有环境友好、费用低等优点。目前共有超积累植物400多种，但对于镉的超修复植物则寥寥无几，超修复植物存在着生物量小、修复年限长、根系深度浅、对过高污染浓度或多重污染的不适应性，不适宜各地污染土壤特性和气候等缺点和局限性，同时很多超修复植物多从野生环境中获得，缺乏一整套的农业管理和措施。
目前，对于重金属镉污染的修复技术主要有物理修复技术，生物修复技术和化学修复技术，其中物理修复技术包括玻璃化技术、热处理技术、电动力修复技术等。但这种技术修复成本昂贵、能耗大、甚至存在二次污染。生物修复技术包括微生物修复技术、植物修复技术、植物固化技术等。但这种技术治理周期漫长，后期植物收集、处理技术较复杂，维护管理周期长。化学修复技术包括土壤淋洗技术、氧化还原技术、化学脱卤技术、溶剂提取技术等。但这种技术工程量大、投资费用高、破坏土壤结构、引起肥力下降、重金属元素仍然保留在土壤中，容易再度危害植物，通过食物链进入动植物和人体内。
因此，亟待开发一种修复效果好、无二次污染，且能有效增加土壤肥力的重金属镉污染土壤的修复方法具有必要的意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前的修复技术能耗大，破坏土壤结构，导致土壤肥力下降，修复效果不显著，存在二次污染的缺陷，提供了一种重金属镉污染土壤的修复方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）将处理柱埋入重金属镉污染土壤内，埋入土壤深度为15～20cm，处理柱埋入时设有孔柱口的一端向下，处理柱间的间距为50～60cm，处理柱处理3～4天；
（2）在处理柱处理结束后，向重金属镉污染土壤喷洒水，使土壤含水量为35～40%，随后从处理柱顶部进行打孔，与孔柱贯通，打孔的直径为2～3cm，随后以每个处理柱为中心点，在重金属镉污染土壤上开挖出内径为10cm，外径为15cm，深度为5cm的环形沟；
（3）使用新鲜猪粪填满上述环形沟，在1～3天后，向处理柱贯通的孔柱内投放成虫期的屎壳郎，放入量为每个处理柱1～3只，在投放屎壳郎15～20天后，去除处理柱及猪粪，对土地进行翻耕，即可完成对重金属镉污染土壤的修复。
2.根据权利要求1所述的一种重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在，所述处理柱的制备，包括如下制备步骤：
a.取杨木，在杨木一端中心挖制直径为4～6cm的孔柱，孔柱底部距离另一端3～5cm，使用蒸汽增压泵向孔柱进行增压，增压至0.5～0.8mpa，保持压力30～35min；
b.在保持压力结束后，将带有孔柱的杨木放入炭化炉中进行炭化，收集炭化物；
c.按重量份数计，取60～70份质量分数为5%盐酸、10～15份γ―氨丙基三乙氧基硅烷及6～9份蔗糖脂肪酸酯搅拌均匀，得混合物，将混合物注满炭化物的孔柱，再在50～55℃下静置；
d.在静置结束后，将炭化物孔柱内的混合物倒出，对倒出混合物的炭化物进行风干，收集风干后的炭化物，得处理柱。
所述步骤a中杨木的规格为直径8～12cm，高1.2～1.6m。
所述步骤a中蒸汽的温度为90～95℃。
所述步骤b中炭化过程为以3℃/min升温至260～290℃，保持温度1～2h，再以5℃/min升温至470～510℃，保温温度炭化4～7h，自然冷却至室温，即可。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明利用纤维结构疏松，价格低廉的杨木作为处理柱的原料，通过对杨木的内部进增压处理，扩大了内部孔隙，增加了内表面积，再进行炭化处理，增加吸附性能，使用γ―氨丙基三乙氧基硅烷及蔗糖脂肪酸酯进行表面改性，增加对重金属吸附的效果，制得处理柱；
（2）本发明通过处理柱对处理柱周围的重金属进行富集，利用新鲜猪粪在对土壤进行增加营养的同时，也对土壤进行湿润，增加土壤中重金属的移动速度，再通过屎壳郎对土壤进行疏松，提高土壤自身的净化能力，在屎壳郎对猪粪进行裹粪时，将重金属移入粪团中除去，在改善土壤结构的同时，提高了土壤的肥力，且无二次污染；
（3）本发明所提供的重金属镉污染土壤修复方法操作简单，所需成本低，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
处理柱的制备：
a.取直径为8～12cm，高为1.2～1.6m的杨木，在杨木一端中心挖制直径为4～6cm的孔柱，孔柱底部距离另一端3～5cm，使用蒸汽增压泵向孔柱进行增压，增压至0.5～0.8mpa，蒸汽温度为90～95℃，保持压力30～35min；
b.在保持压力结束后，将带有孔柱的杨木放入炭化炉中，以3℃/min升温至260～290℃，保持温度1～2h，再以5℃/min升温至470～510℃，保温温度炭化4～7h，自然冷却至室温，收集炭化物；
c.按重量份数计，取60～70份质量分数为5%盐酸、10～15份γ―氨丙基三乙氧基硅烷及6～9份蔗糖脂肪酸酯搅拌均匀，得混合物，将混合物注满炭化物的孔柱，再在50～55℃下静置1～3天；
d.在静置结束后，将炭化物孔柱内的混合物倒出，再使用鼓风机以1100～1300m3/h向炭化物孔柱进行鼓风，鼓风20～30min，收集鼓风后的炭化物，得处理柱。
重金属镉污染土壤的修复步骤为：
（1）将处理柱埋入重金属镉污染土壤内，埋入土壤深度为15～20cm，处理柱埋入时设有孔柱口的一端向下，处理柱间的间距为50～60cm，处理柱处理3～4天；（2）在处理柱处理结束后，向重金属镉污染土壤喷洒水，使土壤含水量为35～40%，随后从处理柱顶部进行打孔，与孔柱贯通，打孔的直径为2～3cm，随后以每个处理柱为中心点，在重金属镉污染土壤上开挖出内径为10cm，外径为15cm，深度为5cm的环形沟；
（3）使用新鲜猪粪填满上述环形沟，在1～3天后，向处理柱贯通的孔柱内投放成虫期的屎壳郎，放入量为每个处理柱1～3只，在投放屎壳郎15～20天后，去除处理柱及猪粪，使用铧犁对土地进行翻耕，即可完成对重金属镉污染土壤的修复。
实例1
处理柱的制备：
a.取直径为8cm，高为1.2m的杨木，在杨木一端中心挖制直径为4cm的孔柱，孔柱底部距离另一端3cm，使用蒸汽增压泵向孔柱进行增压，增压至0.5mpa，蒸汽温度为90℃，保持压力30min；
b.在保持压力结束后，将带有孔柱的杨木放入炭化炉中，以3℃/min升温至260℃，保持温度1h，再以5℃/min升温至470℃，保温温度炭化4h，自然冷却至室温，收集炭化物；
c.按重量份数计，取60份质量分数为5%盐酸、10份γ―氨丙基三乙氧基硅烷及6份蔗糖脂肪酸酯搅拌均匀，得混合物，将混合物注满炭化物的孔柱，再在50℃下静置1天；
d.在静置结束后，将炭化物孔柱内的混合物倒出，再使用鼓风机以1100m3/h向炭化物孔柱进行鼓风，鼓风20min，收集鼓风后的炭化物，得处理柱。
重金属镉污染土壤的修复步骤为：
（1）将处理柱埋入重金属镉污染土壤内，埋入土壤深度为15cm，处理柱埋入时设有孔柱口的一端向下，处理柱间的间距为50cm，处理柱处理3天；
（2）在处理柱处理结束后，向重金属镉污染土壤喷洒水，使土壤含水量为35%，随后从处理柱顶部进行打孔，与孔柱贯通，打孔的直径为2cm，随后以每个处理柱为中心点，在重金属镉污染土壤上开挖出内径为10cm，外径为15cm，深度为5cm的环形沟；
（3）使用新鲜猪粪填满上述环形沟，在1天后，向处理柱贯通的孔柱内投放成虫期的屎壳郎，放入量为每个处理柱1只，在投放屎壳郎15天后，去除处理柱及猪粪，使用铧犁对土地进行翻耕，即可完成对重金属镉污染土壤的修复。
实例2
处理柱的制备：
a.取直径为10cm，高为1.4m的杨木，在杨木一端中心挖制直径为5cm的孔柱，孔柱底部距离另一端4cm，使用蒸汽增压泵向孔柱进行增压，增压至0.7mpa，蒸汽温度为93℃，保持压力33min；
b.在保持压力结束后，将带有孔柱的杨木放入炭化炉中，以3℃/min升温至275℃，保持温度2h，再以5℃/min升温至490℃，保温温度炭化6h，自然冷却至室温，收集炭化物；
c.按重量份数计，取65份质量分数为5%盐酸、13份γ―氨丙基三乙氧基硅烷及8份蔗糖脂肪酸酯搅拌均匀，得混合物，将混合物注满炭化物的孔柱，再在53℃下静置2天；
d.在静置结束后，将炭化物孔柱内的混合物倒出，再使用鼓风机以1200m3/h向炭化物孔柱进行鼓风，鼓风25min，收集鼓风后的炭化物，得处理柱。
重金属镉污染土壤的修复步骤为：
（1）将处理柱埋入重金属镉污染土壤内，埋入土壤深度为18cm，处理柱埋入时设有孔柱口的一端向下，处理柱间的间距为55cm，处理柱处理4天；
（2）在处理柱处理结束后，向重金属镉污染土壤喷洒水，使土壤含水量为38%，随后从处理柱顶部进行打孔，与孔柱贯通，打孔的直径为3cm，随后以每个处理柱为中心点，在重金属镉污染土壤上开挖出内径为10cm，外径为15cm，深度为5cm的环形沟；
（3）使用新鲜猪粪填满上述环形沟，在2天后，向处理柱贯通的孔柱内投放成虫期的屎壳郎，放入量为每个处理柱2只，在投放屎壳郎18天后，去除处理柱及猪粪，使用铧犁对土地进行翻耕，即可完成对重金属镉污染土壤的修复。
实例3
处理柱的制备：
a.取直径为12cm，高为1.6m的杨木，在杨木一端中心挖制直径为6cm的孔柱，孔柱底部距离另一端5cm，使用蒸汽增压泵向孔柱进行增压，增压至0.8mpa，蒸汽温度为95℃，保持压力35min；
b.在保持压力结束后，将带有孔柱的杨木放入炭化炉中，以3℃/min升温至290℃，保持温度2h，再以5℃/min升温至510℃，保温温度炭化7h，自然冷却至室温，收集炭化物；
c.按重量份数计，取70份质量分数为5%盐酸、15份γ―氨丙基三乙氧基硅烷及9份蔗糖脂肪酸酯搅拌均匀，得混合物，将混合物注满炭化物的孔柱，再在55℃下静置3天；
d.在静置结束后，将炭化物孔柱内的混合物倒出，再使用鼓风机以1300m3/h向炭化物孔柱进行鼓风，鼓风30min，收集鼓风后的炭化物，得处理柱。
重金属镉污染土壤的修复步骤为：
（1）将处理柱埋入重金属镉污染土壤内，埋入土壤深度为20cm，处理柱埋入时设有孔柱口的一端向下，处理柱间的间距为60cm，处理柱处理4天；
（2）在处理柱处理结束后，向重金属镉污染土壤喷洒水，使土壤含水量为40%，随后从处理柱顶部进行打孔，与孔柱贯通，打孔的直径为3cm，随后以每个处理柱为中心点，在重金属镉污染土壤上开挖出内径为10cm，外径为15cm，深度为5cm的环形沟；
（3）使用新鲜猪粪填满上述环形沟，在3天后，向处理柱贯通的孔柱内投放成虫期的屎壳郎，放入量为每个处理柱3只，在投放屎壳郎20天后，去除处理柱及猪粪，使用铧犁对土地进行翻耕，即可完成对重金属镉污染土壤的修复。
将上述实施例修复后的土壤与修复前的土壤进行对比，结果如表一所示。
表一：
备注：1#为修复前的土壤。
由上表可知，本发明的修复方法修复效果显著，不会引起其他重金属、有机物的二次污染，可有效提高土壤肥力。