一种用于对土壤受重金属污染的检测系统及其修复方法与流程

本发明涉及重金属污染检测与修复技术领域，具体涉及一种用于对土壤受重金属污染的检测系统及其修复方法。

背景技术：

土壤不仅是地球生态圈的重要组成部分，也是人类赖以生存的重要自然资源之一。随着矿产开采、冶炼等工业活动以及污水灌溉、施用污泥和劣质化肥等农业活动的进行，cd、pb等有害重金属不断进入土壤环境中，对正常的生产生活造成污染。因此，治理土壤重金属污染对生态文明的设及人类健康的生活具有重要意义。

有机污染物主要包括有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂、3，4-苯并芘以及由城市污水、污泥及厩肥带来的有害微生物等。当土壤中含有害物质过多，超过土壤的自净能力，就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累通过“土壤→植物→人体”，或通过“土壤→水→人体”间接被人体吸收，达到危害人体健康的程度，就是土壤污染。

为了控制和消除土壤的污染，首先要控制和消除土壤污染源，加强对工业“三废”的治理，合理施用化肥和农药。同时还要采取防治措施，如针对土壤污染物的种类，种植有较强吸收力的植物，降低有毒物质的含量（例如羊齿类铁角蕨属的植物能吸收土壤中的重金属）；或通过生物降解净化土壤（例如蚯蚓能降解农药、重金属等）；或施加抑制剂改变污染物质在土壤中的迁移转化方向，减少作物的吸收（例如施用石灰），提高土壤的ph，促使镉、汞、铜、锌等形成氢氧化物沉淀。此外，还可以通过增施有机肥、改变耕作制度、换土、深翻等手段，治理土壤污染。

微生物修复是利用土壤中的某些微生物对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用，从而降低土壤中重金属的毒性。该技术可以使重金属污染物从土壤中去除，对周围环境影响较小，不会产生二次污染，具有的巨大土壤修复潜力。但现有的重金属污染土壤的微生物修复技术存在一定的局限性，如微生物修复持续时间长、见效慢、一般形成络合物降低重金属的危害，并不能将重金属从土壤中除去。

植物修复技术是指利用植物及其根系对土壤污染物的吸收、挥发、转化、降解、固定作用而去除土壤中污染物的修复技术。重金属被植物吸收，如果进入植物可食部分，将危害人类健康。为避免对人体的暴露风险，近年来选择非食用性经济型作物进行植物修复的研究越来越引起关注，但大多数已报道的植物修复方法效果不显著、见效慢、修复效果不稳定，再加上受到气候、土壤环境的限制，使得这些植物的重金属积累量有限，从而在其应用上受到限制。

技术实现要素：

（一）要解决的技术问题

为了克服现有技术不足，现提出一种用于对土壤受重金属污染的检测系统及其修复方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

（二）技术方案

本发明的通过如下技术方案实现：本发明提出了一种用于对土壤受重金属污染的检测系统，包括土壤检测装置，水分传感器、模数转换器、控制器、无线收发器、土壤活性剂承装瓶、电磁阀以及若干个探针，所述土壤活性剂承装瓶内承装土壤活性剂，在瓶口的输出管上通过导管分别连接至各个探针，且所述电磁阀设置于输出管上；所述水分传感器，用于对所深入的土壤水分检测获得检测信号；所述模数转换器，用于将检测信号转换成数字信号；所述控制器，用于根据数字信号处理和分析获取土壤的水分中重金属含量，并控制无线收发器将所得土壤的水分中重金属含量发送和控制无线收发器接收来自服务器的控制命令，且根据所述控制命令输出控制信号；所述电磁阀，用于在接收到控制信号时开启，使得土壤活性剂承装瓶内承装土壤活性剂从瓶口的输出管经导管后输入各个探针，所述探针将土壤活性剂输向所深入的土壤中。

进一步而言，所述土壤活性剂采用碳酸盐化合物。

一种用于对土壤受重金属污染的修复方法，包括以下步骤：

1）将趋磁细菌与重金属污染土壤的表层15~18cm厚的土壤混合均匀，培养30~35天，

2）重金属污染的土壤，使重金属污染土壤保持淹水状态，并在所述重金属污染的土壤上面设置磁场，保持36~43天，

3）所述表层重金属污染土壤，所述收集的重金属污染土壤厚度为6~9cm，

4）用水淋洗收集的重金属污染土壤，重复3~4次，使趋磁细菌与重金属污染土壤分离，然后将淋洗过的土壤填回原处，

5）在重金属污染土壤上面种植吊兰，90~100天后将吊兰整体移除，

6）循环重复执行步骤1）~步骤5)，直至土壤中重金属的含量达到安全标准。

进一步而言，所述趋磁细菌的接种比例为每平方米重金属污染的土壤中接种9.0×109~1.0×1010个趋磁细菌。

进一步而言，所述趋磁细菌的接种比例为每平方米重金属污染的土壤中接种9.0×109~1.0×1010个趋磁细菌。

进一步而言，所述吊兰采用扦插、分株或播种的方法进行栽培，栽培时将土壤一次性浇透，之后根据土壤缺水情况浇水，使土壤含水量保持50％~60％。

进一步而言，所述吊兰采用播种栽培：将种子用15%~20%的h2o2消毒处理，然后蒸馏水洗涤浸泡10~12h，选用籽粒饱满且不下沉的种子进行吊兰的培育。

进一步而言，所述吊兰的培育为：将吊兰种子在17~20℃的温度下进行培养，种子上面的覆土为0.5～0.7cm，12～15天后将所得幼苗移植到重金属污染土壤中。

进一步而言，所述吊兰栽培为：选用9~12cm的幼苗倾斜30度埋入土壤表层5~7cm深度种植，株距为15~25cm，行距为20~28cm。

（三）有益效果

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明提到的一种用于对土壤受重金属污染的检测系统及其修复方法，通过土壤活性剂可对土壤产生多种多样积极的影响，系统可以自动地检测和传输，实现高效率地检测，系统结构简单，操作方便，通过改变土壤的酸碱度而使重金属的活性相应下降，与传统的污染土壤治理方法相比，具有投资少、技术要求低、易于管理、直接将重金属离子去除、不存在二次污染、土壤治理效果好、不进入食物链、不破坏土壤结构、实用性强。

附图说明

图1是本发明土壤重金属污染检测控制系统的模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种用于对土壤受重金属污染的检测系统，包括土壤检测装置，水分传感器、模数转换器、控制器、无线收发器、土壤活性剂承装瓶、电磁阀以及若干个探针，所述土壤活性剂承装瓶内承装土壤活性剂，在瓶口的输出管上通过导管分别连接至各个探针，且所述电磁阀设置于输出管上；所述水分传感器，用于对所深入的土壤水分检测获得检测信号；所述模数转换器，用于将检测信号转换成数字信号；所述控制器，用于根据数字信号处理和分析获取土壤的水分中重金属含量，并控制无线收发器将所得土壤的水分中重金属含量发送和控制无线收发器接收来自服务器的控制命令，且根据所述控制命令输出控制信号；所述电磁阀，用于在接收到控制信号时开启，使得土壤活性剂承装瓶内承装土壤活性剂从瓶口的输出管经导管后输入各个探针，所述探针将土壤活性剂输向所深入的土壤中。

其中，所述土壤活性剂采用碳酸盐化合物。

本发明提到的一种用于对土壤受重金属污染的检测系统及其修复方法，过对所深入的土壤水分检测获得检测信号，转换得到的数字信号得到土壤的水分中重金属含量，并结合无线传输技术，将所得到的检测结果土壤的水分中重金属含量传输至服务器，由服务器根据土壤的水分中重金属含量情况回复控制命令，在装置接收到控制命令后控制电磁阀打开，土壤活性剂从瓶口的输出管经导管后输入各个探针，所述探针将土壤活性剂输向所深入的土壤中。通过土壤活性剂可对土壤产生多种多样积极的影响，通过改变土壤的酸碱度而使重金属的活性相应下降。并且，装置中，所述土壤活性剂采用碳酸盐化合物，对pb、cd、hg、zn等造成的污染,施用碳酸盐化合物可达到较好的防治效果。优选地，碳酸盐化合物的浓度为80%，可以使得沉淀效果最佳。

一种用于对土壤受重金属污染的修复方法，包括以下步骤：

1）将趋磁细菌与重金属污染土壤的表层15~18cm厚的土壤混合均匀，培养30~35天，

2）重金属污染的土壤，使重金属污染土壤保持淹水状态，并在所述重金属污染的土壤上面设置磁场，保持36~43天，

3）所述表层重金属污染土壤，所述收集的重金属污染土壤厚度为6~9cm，

4）用水淋洗收集的重金属污染土壤，重复3~4次，使趋磁细菌与重金属污染土壤分离，然后将淋洗过的土壤填回原处，

5）在重金属污染土壤上面种植吊兰，90~100天后将吊兰整体移除，

6）循环重复执行步骤1）~步骤5)，直至土壤中重金属的含量达到安全标准

进一步而言，所述趋磁细菌的接种比例为每平方米重金属污染的土壤中接种9.0×109~1.0×1010个趋磁细菌。

进一步而言，所述趋磁细菌的接种比例为每平方米重金属污染的土壤中接种9.0×109~1.0×1010个趋磁细菌。

进一步而言，所述吊兰采用扦插、分株或播种的方法进行栽培，栽培时将土壤一次性浇透，之后根据土壤缺水情况浇水，使土壤含水量保持50％~60％。

进一步而言，所述吊兰采用播种栽培：将种子用15%~20%的h2o2消毒处理，然后蒸馏水洗涤浸泡10~12h，选用籽粒饱满且不下沉的种子进行吊兰的培育。

进一步而言，所述吊兰的培育为：将吊兰种子在17~20℃的温度下进行培养，种子上面的覆土为0.5～0.7cm，12～15天后将所得幼苗移植到重金属污染土壤中。

进一步而言，所述吊兰栽培为：选用9~12cm的幼苗倾斜30度埋入土壤表层5~7cm深度种植，株距为15~25cm，行距为20~28cm。

结果1显示：相比较于原土壤，土壤ph上升至6.3，重金属pb、cu、zn和cd的浓度分别为75.32、48.36、159.31和0.27mg/kg，土壤中重金属pb、cu、zn和cd的浓度分别下降了81.62%，72.05%，72.62%和95.71%

结果2显示：相比较于原土壤，土壤ph为6.1，重金属pb、cu、zn和cd的浓度分别为65.81、42.12、134.61和0.21mg/kg，土壤中重金属pb、cu、zn和cd的浓度分别下降了83.95%，75.65%，76.87%和96.67%.

结果显示：相比较于原土壤，土壤ph为6.2，重金属pb、cu、zn和cd的浓度分别为45.51、35.13、95.61和0.15mg/kg，土壤中重金属pb、cu、zn和cd的浓度分别下降了88.90%，79.69%，83.57%和97.62%

综上所述，本发明通过土壤活性剂可对土壤产生多种多样积极的影响，系统可以自动地检测和传输，实现高效率地检测，系统结构简单，操作方便，通过改变土壤的酸碱度而使重金属的活性相应下降，与传统的污染土壤治理方法相比，具有投资少、技术要求低、易于管理、直接将重金属离子去除、不存在二次污染、土壤治理效果好、不进入食物链、不破坏土壤结构、实用性强。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。