一种自动化重金属污染土壤微生物修复仪的制作方法

本发明涉及一种土壤修复仪器，具体为一种自动化重金属污染土壤微生物修复仪。

背景技术：

重金属污染土壤对土壤生态结构和功能稳定性有不利影响：大多数重金属在土壤中相对稳定，一旦进入土壤，很难在生物物质循环和能量交换过程中分解，难以从土壤中迁出，从而对土壤的理化性质、土壤生物特性和微生物群落结构产生明显不良影响，影响土壤生态结构和功能的稳定。大量研究表明：重金属污染的土壤，其微生物生物量比正常使用粪肥的土壤低得多，并且减少了土壤微生物群落的多样性。

重金属污染土壤对植物有不利影响：土壤受到重金属污染后，高浓度重金属污染会导致植物大量减产，其原因是：植物叶绿素含量降低，光合速率下降，超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶的活性下降，细胞膜被破坏，种子发芽率降低，生长迟缓，根系受到抑制，严重时植株死亡。

重金属污染土壤对人体健康存在危害：重金属大都可经食物链层层富集传播，通过食物链影响到动物进而影响人类。重金属在动物和人体过量积累会导致各种疾病，如癌症、生殖障碍、肾脏功能受损、骨质疏松、生长阻滞和贫血等，严重危害到人类的身体健康。

高效修复多种混合重金属污染土壤的菌种和相关应用方案鲜有出现；菌株的筛选、环境对微生物的变异作用等都有待研究；国内外对于微生物修复技术大多数还处于实验室研究阶段，对修复机理的研究还不够透彻，工业化应用的步伐也比较缓慢，在环境修复过程中还要面临生态安全、复合型污染、新微生物资源评价等诸多问题；未实现微生物修复的自动化，土壤重金属含量的检测、菌种的投放量等均存在较大问题，难以投入大规模使用。可见，亟需机械化的微生物修复技术大规模处理重金属污染土壤。

目前土壤修复的常用手段有物理措施和化学治理措施。物理措施包括客土法、换土法、深耕翻土法、固化、稳定化方法、电动力修复法等，工程措施具有稳定、见效快的优点，但存在工程量大、投资费用高、二次污染隐患等缺点，不适宜大面积污染土壤的治理。化学治理措施包括淋溶法、施用改良剂等方法，能够在短期内降低土壤中重金属的毒性和生物有效性，因人为向土壤中施加化学药剂，易造成二次污染，且该方法是一种原位修复方法，重金属cd仍存留在土壤中，容易再度活化危害植物，其潜在威胁并未消除。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种自动化重金属污染土壤微生物修复仪，该修复仪整体构型如一辆自动驾驶农用车，通过检测－注射微生物修复剂的方式，快速修复被重金属污染土壤，使其无害化进而重新投入使用，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动化重金属污染土壤微生物修复仪，包括仪器主体，所述仪器主体顶端表面安装菌种保藏箱和显示屏，所述仪器主体的右侧端安装有土壤重金属检测装置和土壤ph检测装置，所述仪器主体的底端安装有可伸缩插入式底板，所述可伸缩插入式底板上均匀排布有若干插入式高压枪头，所述可伸缩插入式底板的正中间设有土壤ph取样检测口和土壤重金属取样检测口，所述伸缩插入式底板的四个角位置均设有负重轮；

所述伸缩插入式底板内插入一个防土壤堵塞开关，所述菌种保藏箱包括菌种保藏箱箱体和菌种保藏箱菌液下行装置，所述菌种保藏箱菌液下行装置安装在菌种保藏箱箱体内，并且菌种保藏箱菌液下行装置的出口朝下指向仪器主体内。

作为本发明一种优选的技术方案，所述菌种保藏箱内设有ph调节剂储存箱，所述菌种保藏箱的底端设有一排菌液导管。

作为本发明一种优选的技术方案，所述菌种保藏箱菌液下行装置由安装导流板和下行导管组成，所述安装导流板上设有一排与菌液导管相匹配的导管孔道，所述下行导管连接于安装导流板内部，并且与导管孔道相匹配，所述菌液导管插入导管孔道内。

作为本发明一种优选的技术方案，所述防土壤堵塞开关由若干插针组成，所述插针插接在伸缩插入式底板内，并且与插入式高压枪头连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明针对现在微生物修复土壤不能大规模投入使用的问题，采用插入式重金属污染处理装置将处理土壤的深度扩展到1m，采用拖拉机等大型农用机械的履带式负重轮改装，将机器适用于各种地形地势并拓展了一次作业的活动范围。为减少微生物产品的浪费，先使用自动化重金属检测连动装置进行检测，当土壤达到一定污染值时，才会启动插入式重金属污染处理装置，否则修复仪继续向前移动，节约菌种培养资源；

(2)该修复仪整体构型如一辆自动驾驶农用车，通过检测－注射微生物修复剂的方式，快速修复被重金属污染土壤，使其无害化进而重新投入使用，采用的是微生物修复，一方面可以降低土壤中重金属的毒性，并可以吸附积累重金属；另一方面可以改变根系微环境，从而提高植物对重金属的吸收、挥发或固定效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的侧面结构示意图；

图3为本发明的分解结构示意图；

图4为本发明的仰视结构示意图；

图5为本发明的菌种保藏箱箱体的结构示意图；

图6为本发明的菌种保藏箱菌液下行装置的结构示意图；

图中：1-仪器主体；2-菌种保藏箱；3-显示屏；4-土壤重金属检测装置；5-土壤ph检测装置；6-可伸缩插入式底板；7-插入式高压枪头；8-土壤ph取样检测口；9-土壤重金属取样检测口；10-负重轮；11-防土壤堵塞开关；12-菌种保藏箱箱体；13-菌种保藏箱菌液下行装置；14-ph调节剂储存箱；15-菌液导管；16-安装导流板；17-下行导管；18-导管孔道；19-插针。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「中」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向和位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

实施例：

如图1至图6所示，本发明提供了一种自动化重金属污染土壤微生物修复仪，包括仪器主体1，所述仪器主体1顶端表面安装有菌种保藏箱2和显示屏3，所述仪器主体1的右侧端安装有土壤重金属检测装置4和土壤ph检测装置5，所述仪器主体1的底端安装有可伸缩插入式底板6，所述可伸缩插入式底板6上均匀排布有若干插入式高压枪头7，所述可伸缩插入式底板6的正中间设有土壤ph取样检测口8和土壤重金属取样检测口9，所述伸缩插入式底板6的四个角位置均设有负重轮10；

所述伸缩插入式底板6内插入一个防土壤堵塞开关11，所述菌种保藏箱2包括菌种保藏箱箱体12和菌种保藏箱菌液下行装置13，所述菌种保藏箱菌液下行装置13安装在菌种保藏箱箱体12内，并且菌种保藏箱菌液下行装置13的出口朝下指向仪器主体1内。

所述菌种保藏箱2内设有ph调节剂储存箱14，所述菌种保藏箱2的底端设有一排菌液导管15；所述菌种保藏箱菌液下行装置13由安装导流板16和下行导管17组成，所述安装导流板16上设有一排与菌液导管15相匹配的导管孔道18，所述下行导管17连接于安装导流板16内部，并且与导管孔道18相匹配，所述菌液导管15插入导管孔道18内。

所述防土壤堵塞开关11由若干插针19组成，所述插针19插接在伸缩插入式底板6内，并且与插入式高压枪头7连通。

本发明根据微生物修复重金属污染的方式，初步设计自动化重金属污染微生物修复仪，让微生物钝化剂得以应用。该修复仪整体构型如一辆自动驾驶农用车，尺寸大小可根据实际需要处理的土壤面积需求而定。修复仪只需于农田附近开启，便可自动运行。该修复仪中后部设置有重金属检测装置，由底板处检测孔接触土壤，由后部检测装置自动检测，数据输出于后上方显示屏，当达到一定污染值时，启动土壤ph检测装置，匹配对应土壤ph启动菌种保藏箱选择该ph最适生长的菌种，将菌种输入插入式重金属污染处理装置对土壤进行处理，否则修复仪继续向前移动。

修复仪的中部为大规模的菌种保藏箱，采用最适条件培养有筛选出的具有优秀处理土壤重金属污染能力的菌种。培养箱内分多个培养空间，有两大类使用方式。方式一：多个培养空间分别培养有不同最适ph的菌种，该菌种保藏箱与底部伸缩底盘连接，在接到ph检测装置的指令时，可将对应土壤ph范围最适生长的菌种经过下行装置排放至底板，准备对土壤进行处理。方式二：其一培养空间培养文中菌种，另有空间储藏有石灰水等调节ph的试剂，可在土壤ph检测后，根据菌种生存所需最适ph，先投放ph调节剂调节土壤ph至菌种生存范围，再投放菌种。

表1可适用于自动化土壤重金属污染修复仪的菌株补充

修复仪参照扦插装置，在修复仪底部设置了大面积可伸缩底盘，底盘下为多排伸缩高压枪头。枪头配备有防土壤堵塞的开关装置，进入土壤过程中开关关闭，进入土壤后开关打开，可释放菌液。修复仪可实现根据对该处土壤的重金属检测情况来选择是否打开底盘伸出枪头进行处理，节约微生物资源。当接收到处理土壤的指令时，对应土壤ph的最适菌种进入底盘，底盘伸出，携带菌株至枪头，枪头开关打开，经压力装置使菌液进入土壤中。枪头实现可伸缩，使其对土壤的作用深度较深，由表及里，达到立体去除约一米深的土壤中主要重金属离子的效果。

据现有的拖拉机等大型农用机械的履带式负重轮改装。机动性较强，可适应四川地区的多种农田作业；采用农用机械常用的15-73.5kw中型柴油发动机。

自动化重金属污染微生物修复仪是根据拖拉机的结构增添自动化重金属检测连动装置、菌种保藏箱、插入式重金属污染处理装置等附件，通过检测重金属浓度，插入注射处理，模仿拖拉机前进、耕地翻土的模式，可以在短时间完成对大面积1米深度污染土壤的处理。操作不复杂，和基本的拖拉机相类似，但是需要定期更换菌种和高压墙头。

综上所述，本发明的主要特点在于：

(1)本发明针对现在微生物修复土壤不能大规模投入使用的问题，采用插入式重金属污染处理装置将处理土壤的深度扩展到1m，采用拖拉机等大型农用机械的履带式负重轮改装，将机器适用于各种地形地势并拓展了一次作业的活动范围。为减少微生物产品的浪费，先使用自动化重金属检测连动装置进行检测，当土壤达到一定污染值时，才会启动插入式重金属污染处理装置，否则修复仪继续向前移动，节约菌种培养资源；

(2)该修复仪整体构型如一辆自动驾驶农用车，通过检测－注射微生物修复剂的方式，快速修复被重金属污染土壤，使其无害化进而重新投入使用，采用的是微生物修复，一方面可以降低土壤中重金属的毒性，并可以吸附积累重金属；另一方面可以改变根系微环境，从而提高植物对重金属的吸收、挥发或固定效率。

(3)本发明对于土壤重金属含量的监测更为准确，避免部分区域内微生物投放过多或过少，能够最有效地处理重金属污染，且不会因为微生物投放量过多造成土壤理化性质等的改变；实现了微生物修复重金属污染土壤的自动化，使得微生物修复得以大规模投入使用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。