本发明属于土壤修复技术领域，具体地，涉及一种防治重金属污染的土壤生态环境修复方法。
背景技术：
土壤作为地球环境的重要组成部分，土壤环境的好坏和我们的生活息息相关，同时还是生态环境的重要组成部分，并且它又是各种污染物的最终归宿，世界上90％的污染物最终滞留在土壤中。
土壤污染类型以无机污染物为主，有机污染物次之，复合污染所占比重较小，无机污染物超标点位数占总的超标点位数的82.8％。土壤污染导致土壤肥力降低、农产品产量和质量严重下降等问题，污染物通过食物链等形式进行传递和富集进而危害人类健康和生态环境。
目前针对污染土壤，常用的修复方法包括客土法、化学淋洗法、固化稳定化法、电动力修复法、萃取法、氧化还原法、原为钝化法和生物修复等方法。但这些技术都存在一定的缺陷和适用范围，或存在成本高、工程难度大、修复污染局限、修复效果有待提高等限制条件。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种防治重金属污染的土壤生态环境修复方法，对重金属污染的土壤采用初步修复和二次修复，初步修复采用淋洗液进行洗脱，淋洗液采用有机酸的水溶液，能够洗去土壤中的部分重金属；二次修复采用土壤修复剂进行修复，土壤修复剂包括熟石灰、生物炭、无机吸附材料、改性海泡石、生物修复材料，能够对没有洗去的重金属进行继续吸附、降解，同时其添加进土壤中还能提高土壤的肥力，增加土壤中的微生物；通过不同的方法进行两次修复，具有极其明显的修复效果，而且不产生对土壤的二次污染。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
防治重金属污染的土壤生态环境修复方法，包括如下步骤：
筛分破碎：用机械设备将污染土壤进行筛分破碎，使土壤颗粒的平均粒度≤20mm，得到预处理污染土壤；
初步修复：将预处理污染土壤移至处理池，加入土壤体积3.5-4倍的淋洗液，搅拌使土壤与淋洗液混合均匀，26-28℃下反应初步处理6-8h；
泥水分离：初步修复完成后的土壤进行泥水分离，分离得到的废水通过电化学反应处理，使重金属形成沉淀分离，分离得到的土壤进行二次修复；
二次修复：按照质量之比1:80-90将土壤修复剂加入初步修复土壤中，再加入土壤质量四分之一的自来水，搅拌混合均匀，26-28℃下修复处理3-5d，得到修复达标的土壤。
进一步地，所述土壤修复剂由如下重量份原料制成：熟石灰15-20份、生物炭18-24份、无机吸附材料16-20份、改性海泡石6-9份、生物修复材料10-13份；
按照重量份数将熟石灰、生物炭、无机吸附材料、改性海泡石和生物修复材料混合均匀，制得所述土壤修复剂。
进一步地，所述无机吸附材料包括羟基磷灰石、硅藻土、沸石，羟基磷灰石、硅藻土、沸石按照质量之比为1:0.5-0.6:0.2-0.3复配而成。
进一步地，所述生物炭由如下方法制得：
将菌菇渣干燥、粉碎过80目筛后，得到的粉体在n2保护的条件下，保持升温速率为5℃/min，在460℃下裂解4h，得到生物炭。
进一步地，改性海泡石由如下方法制备：
(1)按照料液比1g：20ml称取海泡石加入去离子水，搅拌均匀，再置于高速搅拌机上，常温下10000r/min搅拌15min，得到海泡石混合液；
(2)称取生化黄腐酸加入去离子水中，配制成5g/ml的生化黄腐酸水溶液，备用；
(3)按照体积比为1:0.9-1.1将生化黄腐酸水溶液加入海泡石混合液中，10000r/min高速搅拌12h；
(4)搅拌完成后，将混合液转移至布氏漏斗中，抽滤，采用去离子水反复冲洗4-5次，将抽滤完的滤饼放入60℃真空干燥箱中，干燥12h，干燥后研磨、过100目筛，得到改性海泡石。
进一步地，所述生物修复材料由如下方法制备：
(1)将麦芽根干燥粉碎过40目筛，得到麦芽根粉，称取13g麦芽根粉加入反应釜中，再依次加入260ml去离子水、0.7g氯化铜，密封反应釜，保持250r/min匀速搅拌，加热升温至165-175℃，恒温反应22-28min，过滤，收集固体；
(2)将氧化铁硫杆菌接种在pda培养基上，于25℃恒温培养3d后挑取分生孢子，接种到液体培养基中，于200r/min培养30-35min，得到菌液；
(3)称取步骤(1)制得的10g固体，作为固体培养基，灭菌后以5％接种量接入菌液，再加入20ml灭菌水，振荡混匀后于25℃、45-50％的湿度环境下培养6d，取出风干，制得生物修复材料。
本发明的有益效果：
本发明首先采用淋洗液淋洗对重金属污染的土壤进行初步修复，淋洗液采用天然有机酸的水溶液，如酒石酸、柠檬酸、苹果酸，有机酸水溶液的浓度为10-13％，天然有机酸分子的基本结构是芳环和脂环，环上有羧基、羟基、羰基和甲氧基等基团，对金属离子有交换、络合或螯合作用，易与重金属形成可溶性的复合物，且易被生物降解，绿色环保；
本发明采用土壤修复剂对土壤进行二次修复，土壤修复剂包括熟石灰、生物炭、无机吸附材料、改性海泡石、生物修复材料，其中，1)熟石灰对多种重金属的化学钝化作用能够阻隔重金属的迁移，生物炭的物理吸附作用对土壤中的hg等重金属进行吸附，降低污染土壤中重金属含量，达到协效阻移的目的；2)高温裂解菌菇渣制备生物炭的过程中，生物质部分有机质在高温下分解生成气体和液体成分而流失，所得生物炭是一种富含碳的固体材料，具有较大的表面积，表面多孔，具有很强的吸附能力；3)利用菌菇渣制备的生物炭含氮量较高，c/n比值相对较小，施入土壤后可能增加植物对土壤中氮肥的利用效率，同时减少氮肥的流失，提升土壤肥力；4)海泡石具有独特的纳米棒状晶体结构，在高速搅拌下能够快速水合，同时棒晶间通过静电和范德华力作用形成三维网状结构；生化黄腐酸含有羧基、醇羟基和酚羟基等多个结合位点，能够与矿物质结合形成矿物质-黄腐酸胶体；海泡石经生化黄腐酸改性，表面接枝了生化黄腐酸后获得大量的羧基等官能团增加了吸附点位；改性海泡石对重金属离子的吸附，一是改性海泡石中带负电的吸附位点，二是海泡石自身带有的羟基(来源于海泡石)或羧基与重金属离子之间的氢键作用，黄腐酸的改性，增加了吸附位点，提高了海泡石对重金属离子的吸附作用；5)以麦芽根为原料，经水热处理后，通过混菌发酵制得土壤生物修复材料，得到的修复材料为负载有氧化铁硫杆菌的麦芽根，该修复材料既能有效抑制土壤中的土传病原菌，提高有益微生物数量，修复被破坏的生态环境；负载的氧化铁硫杆菌又可生物降解土壤中的重金属，对土壤中的重金属进行移动、固定或转化等，减少土壤中重金属的含量；土壤修复剂从多方面对土壤进行二次修复，能够显著减少土壤中重金属的含量，并提高土壤的肥力；
本发明对重金属污染的土壤采用初步修复和二次修复，初步修复采用淋洗液进行洗脱，淋洗液采用有机酸的水溶液，能够洗去土壤中的部分重金属；二次修复采用土壤修复剂进行修复，土壤修复剂包括熟石灰、生物炭、无机吸附材料、改性海泡石、生物修复材料，能够对没有洗去的重金属进行继续吸附、降解，同时其添加进土壤中还能提高土壤的肥力，增加土壤中的微生物；通过不同的方法进行两次修复，具有极其明显的修复效果，而且不产生对土壤的二次污染。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
防治重金属污染的土壤生态环境修复方法，包括如下步骤：
筛分破碎：用机械设备将污染土壤进行筛分破碎，使土壤颗粒的平均粒度≤20mm，得到预处理污染土壤；
初步修复：将预处理污染土壤移至处理池，加入土壤体积3.5-4倍的淋洗液，搅拌使土壤与淋洗液混合均匀，26-28℃下反应初步处理6-8h；
泥水分离：初步修复完成后的土壤进行泥水分离，分离得到的废水通过电化学反应处理，使重金属形成沉淀分离，分离得到的土壤进行二次修复；
二次修复：按照质量之比1:80-90将土壤修复剂加入初步修复土壤中，再加入土壤质量四分之一的自来水，搅拌混合均匀，26-28℃下修复处理3-5d，得到修复达标的土壤；
所述淋洗液采用天然有机酸的水溶液，如酒石酸、柠檬酸、苹果酸，有机酸水溶液的浓度为10-13％，天然有机酸分子的基本结构是芳环和脂环，环上有羧基、羟基、羰基和甲氧基等基团，对金属离子有交换、络合或螯合作用，易与重金属形成可溶性的复合物，且易被生物降解，绿色环保；
所述土壤修复剂由如下重量份原料制成：熟石灰15-20份、生物炭18-24份、无机吸附材料16-20份、改性海泡石6-9份、生物修复材料10-13份；
按照重量份数将熟石灰、生物炭、无机吸附材料、改性海泡石和生物修复材料混合均匀，制得所述土壤修复剂；
熟石灰对多种重金属的化学钝化作用能够阻隔重金属的迁移，生物炭的物理吸附作用对土壤中的hg等重金属进行吸附，降低污染土壤中重金属含量，达到协效阻移的目的；
所述无机吸附材料包括羟基磷灰石、硅藻土、沸石，羟基磷灰石、硅藻土、沸石按照质量之比为1:0.5-0.6:0.2-0.3复配而成；
所述生物炭由如下方法制得：
将菌菇渣干燥、粉碎过80目筛后，得到的粉体在n2保护的条件下，保持升温速率为5℃/min，在460℃下裂解4h，得到生物炭；
在高温裂解菌菇渣制备生物炭的过程中，生物质部分有机质在高温下分解生成气体和液体成分而流失，所得生物炭是一种富含碳的固体材料，具有较大的表面积，表面多孔，具有很强的吸附能力；利用菌菇渣制备的生物炭含氮量较高，c/n比值相对较小，施入土壤后可能增加植物对土壤中氮肥的利用效率，同时减少氮肥的流失，提升土壤肥力；
改性海泡石由如下方法制备：
按照料液比1g：20ml称取海泡石加入去离子水，搅拌均匀，再置于高速搅拌机上，常温下10000r/min搅拌15min，得到海泡石混合液；
称取生化黄腐酸加入去离子水中，配制成5g/ml的生化黄腐酸水溶液，备用；
按照体积比为1:0.9-1.1将生化黄腐酸水溶液加入海泡石混合液中，10000r/min高速搅拌12h；
搅拌完成后，将混合液转移至布氏漏斗中，抽滤，采用去离子水反复冲洗4-5次，以去除残留的生化黄腐酸，将抽滤完的滤饼放入60℃真空干燥箱中，干燥12h，干燥后研磨、过100目筛，得到改性海泡石；
海泡石具有独特的纳米棒状晶体结构，在高速搅拌下能够快速水合，同时棒晶间通过静电和范德华力作用形成三维网状结构；生化黄腐酸含有羧基、醇羟基和酚羟基等多个结合位点，能够与矿物质结合形成矿物质-黄腐酸胶体；海泡石经生化黄腐酸改性，表面接枝了生化黄腐酸后获得大量的羧基等官能团增加了吸附点位；改性海泡石对重金属离子的吸附，一是改性海泡石中带负电的吸附位点，二是海泡石自身带有的羟基(来源于海泡石)或羧基与重金属离子之间的氢键作用，黄腐酸的改性，增加了吸附位点，提高了海泡石对重金属离子的吸附作用；
所述生物修复材料由如下方法制备：
(1)将麦芽根干燥粉碎过40目筛，得到麦芽根粉，称取13g麦芽根粉加入反应釜中，再依次加入260ml去离子水、0.7g氯化铜，密封反应釜，保持250r/min匀速搅拌，加热升温至165-175℃，恒温反应22-28min，过滤，收集固体；
(2)将氧化铁硫杆菌接种在pda培养基上，于25℃恒温培养3d后挑取分生孢子，接种到液体培养基中，于200r/min培养30-35min，得到菌液；
(3)称取步骤(1)制得的10g固体，作为固体培养基，灭菌后以5％接种量接入菌液，再加入20ml灭菌水，振荡混匀后于25℃、45-50％的湿度环境下培养6d，取出风干，制得生物修复材料；
以麦芽根为原料，经水热处理后，通过混菌发酵制得土壤生物修复材料，得到的修复材料为负载有氧化铁硫杆菌的麦芽根，该修复材料既能有效抑制土壤中的土传病原菌，提高有益微生物数量，修复被破坏的生态环境；负载的氧化铁硫杆菌又可生物降解土壤中的重金属，对土壤中的重金属进行移动、固定或转化等，减少土壤中重金属的含量。
实施例1
防治重金属污染的土壤生态环境修复方法，包括如下步骤：
筛分破碎：用机械设备将污染土壤进行筛分破碎，使土壤颗粒的平均粒度≤20mm，得到预处理污染土壤；
初步修复：将预处理污染土壤移至处理池，加入土壤体积3.5倍的淋洗液，搅拌使土壤与淋洗液混合均匀，26℃下反应初步处理6h；
泥水分离：初步修复完成后的土壤进行泥水分离，分离得到的废水通过电化学反应处理，使重金属形成沉淀分离，分离得到的土壤进行二次修复；
二次修复：按照质量之比1:80将土壤修复剂加入初步修复土壤中，再加入土壤质量四分之一的自来水，搅拌混合均匀，26℃下修复处理3d，得到修复达标的土壤；
所述土壤修复剂由如下重量份原料制成：熟石灰15份、生物炭18份、无机吸附材料16份、改性海泡石6份、生物修复材料10份；
按照重量份数将熟石灰、生物炭、无机吸附材料、改性海泡石和生物修复材料混合均匀，制得所述土壤修复剂。
实施例2
防治重金属污染的土壤生态环境修复方法，包括如下步骤：
筛分破碎：用机械设备将污染土壤进行筛分破碎，使土壤颗粒的平均粒度≤20mm，得到预处理污染土壤；
初步修复：将预处理污染土壤移至处理池，加入土壤体积3.8倍的淋洗液，搅拌使土壤与淋洗液混合均匀，27℃下反应初步处理7h；
泥水分离：初步修复完成后的土壤进行泥水分离，分离得到的废水通过电化学反应处理，使重金属形成沉淀分离，分离得到的土壤进行二次修复；
二次修复：按照质量之比1:85将土壤修复剂加入初步修复土壤中，再加入土壤质量四分之一的自来水，搅拌混合均匀，27℃下修复处理4d，得到修复达标的土壤；
所述土壤修复剂由如下重量份原料制成：熟石灰18份、生物炭21份、无机吸附材料18份、改性海泡石7.5份、生物修复材料11.5份；
按照重量份数将熟石灰、生物炭、无机吸附材料、改性海泡石和生物修复材料混合均匀，制得所述土壤修复剂。
实施例3
防治重金属污染的土壤生态环境修复方法，包括如下步骤：
筛分破碎：用机械设备将污染土壤进行筛分破碎，使土壤颗粒的平均粒度≤20mm，得到预处理污染土壤；
初步修复：将预处理污染土壤移至处理池，加入土壤体积4倍的淋洗液，搅拌使土壤与淋洗液混合均匀，28℃下反应初步处理8h；
泥水分离：初步修复完成后的土壤进行泥水分离，分离得到的废水通过电化学反应处理，使重金属形成沉淀分离，分离得到的土壤进行二次修复；
二次修复：按照质量之比1:90将土壤修复剂加入初步修复土壤中，再加入土壤质量四分之一的自来水，搅拌混合均匀，28℃下修复处理5d，得到修复达标的土壤；
所述土壤修复剂由如下重量份原料制成：熟石灰20份、生物炭24份、无机吸附材料20份、改性海泡石9份、生物修复材料13份；
按照重量份数将熟石灰、生物炭、无机吸附材料、改性海泡石和生物修复材料混合均匀，制得所述土壤修复剂。
经测试，经过实施例1-3修复处理过的土壤，其中重金属(hg、pb、cd)的量减少了62.5-70％，说明大部分的重金属能够被洗去或者吸附，本发明的修复方法能够有效降低土壤中的重金属含量。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。