利用禾本科植物根系吸收污染物的装置的制作方法

本发明涉及土壤修复的实验装置中利用植物根部引起土壤下层污染物定向运动的吸收装置，尤其涉及一种利用禾本科植物根系吸收污染物的装置。

背景技术：

土壤作为人类生存必不可少的物质已经发展到与人类生活密切相关的状态，它作为陆地生态系统的重要组成，以及其他生物居住的环境因子，在保护环境和维持生态平衡中具有重要作用。但是近年来，随着工业的发展、社会经济的提升导致了人类对土壤的重视程度显著下降，人为的一系列活动造成了严重的土壤污染，种植的粮食、水果蔬菜污染物严重超标，极其恶劣的影响到人类的生存。我国土壤面临的重金属污染问题，主要包括了铬cr、镉cd、铅pb、汞hg、铜cu、锌zn等重金属污染物超标，除此之外还有许多有机污染物如氮、磷等，人类的生存环境岌岌可危。

目前我国土壤修复技术有物理、化学、生物等方法，但是修复效率不高且需要大量的人力、物力、财力。最新植物修复技术发展是通过生物学和基因工程技术运用于发展植物杂交修复技术，降低农田土壤污染的食物链风险植物修复技术，但其依旧存在成本高、收益慢的问题。

鉴于以上原因，目前土壤修复需要一种简单快捷、方便实用的满足土地污染现状的新型实验装置。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的在于解决传统土壤修复方法中的高成本、慢收益、方法复杂等问题，提供了一种新型的利用植物根系引起土壤下污染物定向运动、进而吸收污染物的装置。

技术方案：本发明包括中空柱体和与中空柱体下部连接的中空圆台体，位于圆台内的棒状体、柱体内的玻璃膜和玻璃膜下方的螺线管；位于下部的空心圆台与圆柱体无缝连接，连接处内部为玻璃膜，具有一定厚度，玻璃膜上有大小均匀的圆形孔用来通过植物根系，且玻璃膜中心处连接的螺线管底部与圆台体底边齐平。圆台体内部与内壁相连的棒状体以圆台体底边为基准间隔设定距离从下往上呈圆形分布，且棒状体底部与圆台体底部齐平。本发明的棒状体与螺线管上都有污染物的吸附物附着点，附着点采用球形内嵌的方式不占用额外体积。

其中的中空柱体、中空圆台体、螺线管和棒状体均使用有机玻璃或亚克力等透明且具有一定强度的材料制成。

中空柱体高于位于连接处的玻璃膜5-8cm，以用来固定植物，柱体的直径大于植物茎部。

本发明中的棒状体、螺线管附着点上的吸附物采用对污染物具有强烈吸附作用的物质，并通过球形内嵌式设在棒状体上。本发明适用于重金属污染物和有机污染物，重金属污染物包括镉cd、铬cr、铅pb、汞hg、铜cu、锌zn重金属污染物；有机污染物包括氮、磷元素。

有益效果：本发明利用植物根部的吸收土壤中物质能力来实现土壤下层物质局部定向移动，使得污染物得以经过附着点被吸附物所吸附，通过测定植物茎中污染物含量可以实时得到土壤修复情况，同时为寻找合适的吸附剂提供了重要的帮助。本发明具有结构简单合理、适合量产、安装方便且可以循环使用，降低生产成本的特点。本发明的装置与所选的植物进行搭配工作，在播种时期的水地里进行安装，将植物秧苗种植在装置上部分圆柱形体内部，该装置可以成功将植物根、茎隔离开以方便对不同部分污染物和含量的测定。在植物的生长过程中，根系将不断的生长，由于装置下部的螺线管以及大量棒状体的存在将会限制植物根部沿着垂向生长从而使植物根部盘旋于装置内部，减缓了污染物到达根部的时间，增大了吸附路径进从而提高了修复效率。通过验证植物后期的根、茎、果实的污染物含量还可以判断吸附性物质的工作效率情况可选出最优吸附物。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的仰视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为图1、图2、图3内部棒状体、螺线管结构示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明包括玻璃膜1、柱体2、圆台体3、螺线管4、棒状体5、玻璃孔6和棒状体上的附着点7；柱体2与圆台体3为一体成型材料制成的柱体，其内部在柱体2与圆台体3的连接处布有一张具有厚度的玻璃膜1，通过玻璃膜1上的玻璃孔6来通过植物根系；玻璃膜1下方连接着螺线管4用来限制植物根系的垂向生长；装置内部的多个棒状体5均匀分布于圆台体3内壁，棒状体5外侧表面设置附着点7。

柱体2、圆台体3、螺线管4及棒状体5可选用有机玻璃或亚克力等透明且具备一定强度的材料，以便支持长久使用。考虑到使用环境以及装置的耐用性的情况下，优先选用亚克力等具备一定强度的材料。

在本发明使用前，将图1所示的装置置于待修复的土壤中，土壤经过人为处理为水地，以便于装置的置入而不损坏装置，仅使装置上的柱体2外露。准备植物幼苗置于柱体2内部，玻璃膜1上部分。优先选用根系发达且长度不长于装置高度的植物，植物在生长过程中，茎部沿着装置柱体2径向生长，根部通过玻璃孔6往下生长之后有限空间变大将会发散生长，装置内部的螺线管4将使根系盘旋分散，最终根系以螺线4为中心向周围生长达到装置目的。植物生长过程中根系将源源不断的吸收土壤下物质，从而引起下层土壤的局部运动，并且是定向运动。物质在被根系吸收的过程中将经过装置棒状体5及上面的附着点7，圆柱形的棒状体大大增加与物质的接触面积，附着点上的吸附剂将吸收土壤中的污染物，针对不同的污染物装配相应的吸附剂。将该装置成功将植物根、茎隔离开方便对不同部分污染物和含量的测定。通过测定植物茎中污染物含量可以实时得到土壤修复情况，同时为寻找合适的吸附剂提供了重要的帮助。一段时间过后将装置取出更换吸附剂，重新置入待修复的土地。

由于现有的土壤修复技术实施时工程量大，消耗大量资源且效率达不到期望，大规模的处理污染源土壤难度相当大，市场上没有一款简单实用的装置来处理污染土地。本发明装置提供的处理方法在技术上、经济上、效率上都有很大的进步空间，装置体积小，适合大规模生产，与植物联合非常适合大规模的处理污染源，装置拆卸简单循环使用修复效率高，更利于推广使用。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种利用禾本科植物根系吸收污染物的装置，包括中空柱体、和与中空柱体下部连接的中空圆台体，中空柱体的内壁与中空圆台体衔接部分固定一块带有孔的玻璃膜，植物根系通过孔，玻璃膜下连接螺线管用来限制植物根系垂向生长；中空圆台体内分布有一个以上的棒状体，棒状体上有用来吸附土壤中污染物的吸附物附着点。本发明利用植物根部的吸收土壤中的物质能力来实现土壤下层物质局部定向移动，使得污染物得以经过附着点被吸附物吸附，通过测定植物茎中污染物含量实时得到土壤修复情况。装置下部的螺线管以及棒状体限制植物根部沿着垂向生长从而使植物根部盘旋于装置内部，减缓了污染物到达根部的时间，增大了吸附路径提高了修复效率。

技术研发人员：鲁梓阳;孙洪广
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2018.12.07
技术公布日：2019.04.09