本发明涉及高效修复湿地土壤中重金属离子的方法。
背景技术：
人工湿地是一种通过人工设计、改造而成的半生态型污水处理系统，主要由土壤基质、水生植物和微生物三部分组成，通过自然生态系统中的物理、化学和生物三者协同作用以达到对污水的净化。人工湿地主要利用湿地植被、土壤以及相关微生物滞后等自然过程，来协助处理废水，是一种有效的生态修复技术。具体形式包括有表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地以及复合垂直流人工湿地。
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。随着全球经济的快速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤中相应重金属元素的富集。土壤污染不但影响农产品产量与品质，而且涉及大气和水环境质量，并可通过食物链危害动物和人类的生命和健康。如何用现有的土壤资源来满足当今甚至以后世界的生存和发展已经成为全球的一个热点问题。对污染的土壤进行处理，具有重要的社会意义。
重金属污染不像其它类型的污染可以通过生物降解和生物链的循环而减弱或者消失。重金属污染极易在生物链中富集放大，长久存在于生物体内。且重金属的毒性较大，对人类的生存健康和环境安全造成了严重的影响。在土壤中常见的有毒重金属离子主要包括zn2+，cu2+，ni2+，hg2+，cd2+，pb2+和cr3+。因此，需要一种对人工湿地基质土壤中金属离子具有良好修复作用的方法。
技术实现要素：
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供高效修复湿地土壤中重金属离子的方法。所述高效修复湿地土壤中重金属离子的方法，操作简便，成本低廉，原材料易得，适宜推广使用，将培育的微生物释放到土壤中，对金属离子进行微生物修复，同时吸附剂对土壤中的金属离子进行吸附富集，提高对金属离子的处理效果，且吸附剂绿色环保，对金属离子的吸附能力强。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种高效修复湿地土壤中重金属离子的方法，包括如下步骤：
1)微生物的培育：所述微生物的培育经由如下过程：取样、培养基中培养、目的菌种的分离和筛选；
2)输水管道的设置：输水管道呈平行分布，输水管道下方连接喷淋管，喷淋管埋入土壤中，所述喷淋管的管壁布满孔洞，底部设置有吸附剂容纳腔，用于放置吸附剂，容纳腔外壁布满微孔；
3)吸附剂的填埋：将吸附剂按照香菜提取物：改性凹凸棒土：木质素磺酸盐的质量比为2:5:1的比例混合均匀，放置入吸附剂容纳腔内，随喷淋管埋入土壤内；
4)喷淋：将培育好的微生物混入水体中，水体经输水管道流经喷淋管，并从孔洞渗出，润湿喷淋管周围土壤。
所述方法通过输水管道向喷淋管内供水，水由微孔渗出润湿喷淋管周围的土壤，富集系统的电极通电，使得土壤中游离的金属离子富集于电极周围，将培育的微生物释放到土壤中，对金属离子进行微生物修复，同时吸附剂对土壤中的金属离子进行吸附富集，提高对金属离子的处理效果，且吸附剂绿色环保，对金属离子的吸附能力强。
进一步地，所述步骤1)的具体培育方法为：采用自然界中分离、筛选、未作任何遗传诱变和基因改造工作的菌种，在牛肉膏蛋白胨培养基中进行培养，在30℃条件下培育24小时，其中，每1000毫升培养基中含有蛋白胨40克、萄萄糖5克、氯化钠2克；对进行培养后的菌种进行斜面接种，分离、筛选得到所需菌株。
进一步地，所述菌种为蜡状芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、乙酸钙不动杆菌及脱氮副球菌的任一种及组合。
进一步地，所述步骤2)中相邻两排输水管道的间距为50～80cm，相邻两个喷淋管的间距为20～40cm。
进一步地，所述步骤3)中香菜提取物的制备方法为：将新鲜的香菜清洗干净，除去表面附着的污物，切碎成碎末，放在阴凉处自然风干，再冷冻干燥至恒重后粉碎，过筛。香菜对金属离子具有一定的吸附作用。
进一步地，所述步骤3)中改性凹凸棒土的制备方法为：取一定质量的天然凹凸棒土置于坩埚中，放置于马弗炉内煅烧后取出并冷却，将煅烧后的凹凸棒土置于三颈瓶中，按照固液比1:12加入5mol/l的盐酸，室温下搅拌3～4h，离心，固体用去离子水水洗2～3次，100℃下烘干，研磨过筛，将酸处理后的凹凸棒土置于三颈瓶中，加入去离子水，并在搅拌下分批次加入硅烷偶联剂及聚天冬氨酸，超声40～60min，并在60℃下搅拌3～4h，反应完成后水洗2～3次，离心干燥并过筛得到改性凹凸棒土。
进一步地，所述天然凹凸棒土煅烧的温度为分别于200℃、400℃、600℃下煅烧4h。
本发明的有益效果在于：
本发明所述的高效修复湿地土壤中重金属离子的方法，操作简便，成本低廉，原材料易得，适宜推广使用，将培育的微生物释放到土壤中，对金属离子进行微生物修复，同时吸附剂对土壤中的金属离子进行吸附富集，提高对金属离子的处理效果，且吸附剂绿色环保，对金属离子的吸附能力强。
具体实施方式
实施例
一种高效修复湿地土壤中重金属离子的方法，包括如下步骤：
1)微生物的培育：所述微生物的培育经由如下过程：取样、培养基中培养、目的菌种的分离和筛选；
2)输水管道的设置：输水管道呈平行分布，输水管道下方连接喷淋管，喷淋管埋入土壤中，所述喷淋管的管壁布满孔洞，底部设置有吸附剂容纳腔，用于放置吸附剂，容纳腔外壁布满微孔；
3)吸附剂的填埋：将吸附剂按照香菜提取物：改性凹凸棒土：木质素磺酸盐的质量比为2:5:1的比例混合均匀，放置入吸附剂容纳腔内，随喷淋管埋入土壤内；
4)喷淋：将培育好的微生物混入水体中，水体经输水管道流经喷淋管，并从孔洞渗出，润湿喷淋管周围土壤。
进一步地，所述步骤1)的具体培育方法为：采用自然界中分离、筛选、未作任何遗传诱变和基因改造工作的菌种，在牛肉膏蛋白胨培养基中进行培养，在30℃条件下培育24小时，其中，每1000毫升培养基中含有蛋白胨40克、萄萄糖5克、氯化钠2克；对进行培养后的菌种进行斜面接种，分离、筛选得到所需菌株。
进一步地，所述菌种为蜡状芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、乙酸钙不动杆菌及脱氮副球菌的任一种及组合。
进一步地，所述步骤2)中相邻两排输水管道的间距为60cm，相邻两个喷淋管的间距为30cm。
进一步地，所述步骤3)中香菜提取物的制备方法为：将新鲜的香菜清洗干净，除去表面附着的污物，切碎成碎末，放在阴凉处自然风干，再冷冻干燥至恒重后粉碎，过筛。香菜对金属离子具有一定的吸附作用。
进一步地，所述步骤3)中改性凹凸棒土的制备方法为：取一定质量的天然凹凸棒土置于坩埚中，放置于马弗炉内煅烧后取出并冷却，将煅烧后的凹凸棒土置于三颈瓶中，按照固液比1:12加入5mol/l的盐酸，室温下搅拌3h，离心，固体用去离子水水洗3次，100℃下烘干，研磨过筛，将酸处理后的凹凸棒土置于三颈瓶中，加入去离子水，并在搅拌下分批次加入硅烷偶联剂及聚天冬氨酸，超声60min，并在60℃下搅拌4h，反应完成后水洗3次，离心干燥并过筛得到改性凹凸棒土。
进一步地，所述天然凹凸棒土煅烧的温度为分别于200℃、400℃、600℃下煅烧4h。
采集珠三角地区某电镀厂附近湿地土壤样本，按上述方法施用一周，分别取150g土壤至250ml烧杯，加水80ml再次搅拌混匀用保鲜膜密封，稳定1天后取样上层液体进行测试，如表1所示。
表1实验结果
从表1中结果可知，所述方法施用后能够提高湿地土壤对金属离子的吸附能力，cu、zn、ni、hg、cd及cr的浸出浓度大大降低，具有良好的修复能力。
本发明所述的高效修复湿地土壤中重金属离子的方法，操作简便，成本低廉，原材料易得，适宜推广使用，将培育的微生物释放到土壤中，对金属离子进行微生物修复，同时吸附剂对土壤中的金属离子进行吸附富集，提高对金属离子的处理效果，且吸附剂绿色环保，对金属离子的吸附能力强。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。