本发明属于环境保护技术领域，尤其涉及一种重金属污染土壤修复系统及方法。
背景技术：
多年来由于工农业污染物的排放，土壤污染问题已成为公众高度关注的全球性环境和社会问题。土壤的污染有有机物污染和重金属污染。
生物修复技术可以被定义为：通过使用生态系统(包括微生物、植物和酶)来将环境中的污染物降解、消耗、分解、转化、代谢和/或移除。植物修复作为生物修复技术的一种，是指通过植物和相关的微生物来降解、隔离或生物富集土壤和水中的污染物。植物修复的基本类型主要有植物提取修复、植物挥发修复、植物稳定修复、植物降解修复和根际圈生物降解修复。该方法提供了一种环境友好、性价比高和碳中和的方法来清除环境中的有毒污染物。已经有许多研究报道了成功使用植物修复法来清除挥发性或不挥发有机污染物、重金属、放射性物质和杀虫剂等造成的点污染的范例。
目前的大多数修复技术要么是单一针对有机污染物污染土壤的修复技术，要么是单一针对重金属污染土壤的修复技术。然而，在很多案例中，有机污染物污染的土壤中常常也会含有或高或低浓度的重金属污染，这种情况下，目前的大多数修复技术无法实现对此种污染土壤的修复，而且由于重金属对微生物的毒性还会降低有机污染物降解的效率。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种重金属污染土壤修复系统及方法，能修复污染土源。
本发明提供了
一种重金属污染土壤修复系统，所述系统包括：至少两层通气管层，其从地表面向下一层一层地排布，每层通气管层水平填埋在污染土壤区域内，每层通气管层内平行排布有通气管，通气管的管壁上具有小孔，用于输出通气管中充入的气体和重金属固化剂粉末；微生物降解单元，铺设于污染土壤区域地表面上方，用于阻隔有机污染物的挥发和对其进行降解；植物种植土层，铺设于微生物降解单元的上方，用于种植植物。
进一步的，相邻通气管层的通气管的排布方向相互平行或相互垂直。
进一步的，通气管层与地表面之间的垂直距离为0.5-1.5米，相邻通气管层之间的垂直距离为0.5-1.5米；和/或相邻通气管之间的水平距离为0.5-1米。
进一步的，重金属固化剂包括硫酸铝、硫酸铝钾、硫酸铝钠、氯化铝、氯化铝铁中的一种或几种。
进一步的，微生物降解单元包括微生物反应容器、营养液混合模块、进气模块和排气模块；所述营养液混合模块设置在微生物反应容器上方，营养液混合模块的出料端与微生物反应容器的进料端通过下料器连接，其连接处设有截流密封阀；所述进气模块设置在微生物反应容器的底部；所述排气模块设置在微生物反应容器侧壁上部；所述微生物反应容器内腔顶部设有温度传感器和二氧化碳含量检测器；所述进气模块的进气口处设有电热丝和进气风扇；所述温度传感器的信号输出端与电热丝控制器的信号输入端连接；所述二氧化碳含量检测器的信号输出端与进气风扇控制器的信号输入端连接。
进一步的，植物种植土层包括沙子、草炭土、活性炭、过磷酸钙和洁净土壤的混合物，沙子、草炭土、活性炭、过磷酸钙和洁净土壤的质量份比为(1.5-2)：(0.5-1)：(0.3-2)：(0.2-0.5)：(10-20)。
一种修复污染土壤的方法，包括以下步骤：在污染土壤区域地表面下方5-10米处水平填埋第一层通气管层，然后顺次向上每垂直间隔0.5-1.5米水平填埋一层通气管层，直至地表面；每层通气管层内平行排布有通气管，通气管的管壁上具有小孔；在污染土壤区域地表面上方铺设微生物降解单元；在微生物降解单元上方铺设植物种植土层；向通气管内持续充入含氧气体，且一次性充入足量的重金属固化剂粉末。
进一步的，所述包裹降解菌的制剂的制备方法包括以下步骤：将等体积的海藻酸盐和降解菌相混合得到混合物；将混合物滴入装有二氯化钙的容器中，形成小球；将小球在二氯化钙中存储保留0.5-5小时使其变坚硬；取出变坚硬的小球并用蒸馏水清洗干净，获得包裹降解菌的制剂。
综上所述，本发明提供了通过在污染土壤区域内水平填埋多层能够充入气体等物质的带小孔的通气管，可以将空气充入污染土壤内部，从而氧气配合重金属固化剂粉末的作用，可以使污染土壤中的重金属污染物得到充分、完全地氧化还原反应，形成能被植物根系生长作用吸收的重金属离子，提高土壤修复的效率。通过在植物种植土层和地表面之间铺设微生物降解层，可以首先通过微生物对由污染土壤向上挥发出的有机污染物进行吸附和降解，阻隔有机污染物向大气中的挥发。植物的根系的生长会通过植物种植土层和微生物降解层延伸进入污染土壤区域，因而根系分泌物可对未挥发、未降解的有机污染物进行络合降解，强化了对有机污染物的降解作用，从而实现了对污染土壤中有机污染物和重金属的同时原位修复，以达到既减少污染物挥发、减少其随食物链富集，又能安全高效降解、转化污染物的目的。
同时，通过在污染土壤区域内水平填埋入的多层通气管内充入重金属固化剂粉末和连续5-30天充入含氧气体后，能够使污染土壤中的重金属污染物得到充分、完全地氧化还原反应，形成能被植物根系生长作用吸收的重金属离子，提高土壤修复的效率。通过在填埋通气管层之后直接铺设微生物降解层和植物种植土层，无需对污染土壤进行翻松或运输，就可在植物种植土层上种植植物，减少了修复污染土壤所需的工序，加快了土壤修复速度，并且由于不对污染土壤翻土作业，也避免了易挥发的污染物进入大气而造成对大气等的污染，减少了修复作业所造成的二次污染。
具体实施方式
本发明提供了一种重金属污染土壤修复系统及方法，用于解决现有技术中，针对重金属污染土壤的修复技术，较为单一。然而，在很多案例中，有机污染物污染的土壤中常常也会含有或高或低浓度的重金属污染，这种情况下，目前的大多数修复技术无法实现对此种污染土壤的修复，而且由于重金属对微生物的毒性还会降低有机污染物降解的效率。
下面将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。
为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种水性油墨及其制备方法，进行具体地描述。
实施例1
一种重金属污染土壤修复系统，所述系统包括：至少两层通气管层，其从地表面向下一层一层地排布，每层通气管层水平填埋在污染土壤区域内，每层通气管层内平行排布有通气管，通气管的管壁上具有小孔，用于输出通气管中充入的气体和重金属固化剂粉末；微生物降解单元，铺设于污染土壤区域地表面上方，用于阻隔有机污染物的挥发和对其进行降解；植物种植土层，铺设于微生物降解单元的上方，用于种植植物。
进一步的，相邻通气管层的通气管的排布方向相互平行或相互垂直。
进一步的，通气管层与地表面之间的垂直距离为0.5-1.5米，相邻通气管层之间的垂直距离为0.5-1.5米；和/或相邻通气管之间的水平距离为0.5-1米。
进一步的，重金属固化剂包括硫酸铝、硫酸铝钾、硫酸铝钠、氯化铝、氯化铝铁中的一种或几种。
进一步的，微生物降解单元包括微生物反应容器、营养液混合模块、进气模块和排气模块；所述营养液混合模块设置在微生物反应容器上方，营养液混合模块的出料端与微生物反应容器的进料端通过下料器连接，其连接处设有截流密封阀；所述进气模块设置在微生物反应容器的底部；所述排气模块设置在微生物反应容器侧壁上部；所述微生物反应容器内腔顶部设有温度传感器和二氧化碳含量检测器；所述进气模块的进气口处设有电热丝和进气风扇；所述温度传感器的信号输出端与电热丝控制器的信号输入端连接；所述二氧化碳含量检测器的信号输出端与进气风扇控制器的信号输入端连接。
进一步的，植物种植土层包括沙子、草炭土、活性炭、过磷酸钙和洁净土壤的混合物，沙子、草炭土、活性炭、过磷酸钙和洁净土壤的质量份比为(1.5-2)：(0.5-1)：(0.3-2)：(0.2-0.5)：(10-20)。
实施例2
一种修复污染土壤的方法，包括以下步骤：在污染土壤区域地表面下方5-10米处水平填埋第一层通气管层，然后顺次向上每垂直间隔0.5-1.5米水平填埋一层通气管层，直至地表面；每层通气管层内平行排布有通气管，通气管的管壁上具有小孔；在污染土壤区域地表面上方铺设微生物降解单元；在微生物降解单元上方铺设植物种植土层；向通气管内持续充入含氧气体，且一次性充入足量的重金属固化剂粉末。
进一步的，所述包裹降解菌的制剂的制备方法包括以下步骤：将等体积的海藻酸盐和降解菌相混合得到混合物；将混合物滴入装有二氯化钙的容器中，形成小球；将小球在二氯化钙中存储保留0.5-5小时使其变坚硬；取出变坚硬的小球并用蒸馏水清洗干净，获得包裹降解菌的制剂。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。