本发明涉及重金属污染土壤技术领域，尤其涉及一种利用蜈蚣草活化修复砷污染土壤的方法。
背景技术：
土壤重金属污染是指由重金属或其化合物通过各种途径进入土壤而造成的土壤污染。被重金属污染的土壤中，重金属容易随生物体富集，甚至某些重金属元素在土壤中还可以转化为毒性更大的甲基化合物，通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，危害人体健康。
目前，土壤重金属污染主要包括汞、砷、铅、铜、砷、锌等重金属。其中，金属开采及冶炼，污泥农用，化肥、除草剂和杀虫剂等农用化学品的大量使用，以及砷污染地下水浇灌农田等是砷在土壤中过量累积的主要原因。砷污染不仅造成农作物产量下降，严重情况下造成农田废弃。另外，土壤中的砷可通过食物链进入人体，从而危及身体健康。
目前，治理砷污染土壤的方法主要包括化学方法、物理方法以及生物方法等。其中，化学方法是指使用化学试剂将砷变为人体难以吸收的砷化合物。物理方法主要是让含砷污水通过特殊的过滤器，使砷富集起来。生物方法是指在砷污染的土壤上种植植物，进而减少土壤中砷的含量。然而，化学方法、物理方法以及生物方法存在见效慢的缺点。
技术实现要素：
本发明提供一种利用蜈蚣草活化修复砷污染土壤的方法，以解决现有修复砷污染土壤方法见效慢的问题。
本发明提供一种利用蜈蚣草活化修复砷污染土壤的方法，该方法包括：
s01：将化学阻隔剂均匀施洒在砷污染土壤的表面；其中，所述化学阻隔剂包括化学阻隔材料、化学钝化材料、化学强化材料以及植物生长调节材料。
将化学阻隔剂均匀施洒在砷污染土壤的表面，以便于充分混合化学阻隔剂和砷污染土壤。本申请中的化学阻隔剂为提前制备的试剂，主要用于与土壤中的砷离子发生化学反应，进而降低砷污染土壤中的砷含量。本申请中的化学阻隔剂包括化学阻隔材料、化学钝化材料、化学强化材料以及植物生长调节材料，其中，化学阻隔剂各组成成分的重量份数为化学阻隔材料30-50份、化学钝化材料25-45份、化学强化材料5-20份以及植物生长调节材料5-20份。较为优选地，化学阻隔剂各组成成分的重量份数为化学阻隔材料35-45份、化学钝化材料30-40份、化学强化材料10-15份以及植物生长调节材料10-15份。更为优选地，化学阻隔剂各组成成分的重量份数为化学阻隔材料45份、化学钝化材料35份、化学强化材料10份以及植物生长调节材料10份。
在本申请中，作为优选方案，化学阻隔材料为氧化钙、氢氧化钙、白云石粉、钾长石中的一种或多种。化学钝化材料为多羟基磷酸铁、多羟基磷氯化铁、聚合铁甲壳素、硅酸氯化铁中的一种或多种。化学强化材料为生物腐植酸、草酸、柠檬酸、海泡石、乙二胺四乙酸其中的一种或多种。植物生长调节材料为钙镁磷粉、氰氨化钙、动物骨粉、秸秆类有机肥、氨基酸螯合粉中的一种或多种。
基于上述制备化学阻隔剂的各组分，化学阻隔剂的制备方法包括：
s011：将化学阻隔材料、化学钝化材料、化学强化材料以及植物生长调节材料分别放入不同的材料仓内，通过皮带传送的方式将各材料分别传送至不同的研磨机处进行粉碎、研磨，得到60-100目的粉末；
s012：将研磨后的粉末以皮带传送的方式传送至皮带式配料秤处在自动化配料系统的控制下，按设定比例完成配比称重，并将配比称重后的各粉末输送至卧式螺带混合机处；
s013：卧式螺带混合机为双层螺带状，外层螺旋将四种化学药剂粉末从两侧向中央汇集，内层螺旋将四种化学药剂粉末从中央向两侧输送，形成对流混合，最终混合均匀，并将混合均匀后的材料通过提升机输送至包装机处进行包装，得到化学阻隔剂。
s02：通过旋耕的方式使所述化学阻隔剂和所述砷污染土壤混合均匀。
采用旋耕机以旋耕的方式使化学阻隔剂和砷污染土壤混合均匀，其中，砷污染土壤的破碎粒度为2-4mm，旋耕深度为20-25cm。化学阻隔剂和砷污染土壤混合均匀后，化学阻隔剂中的各种化学材料会与土壤中的砷离子发生氧化、吸附、聚合等化学反应，初步分离、沉淀出土壤中的砷离子，进而初步降低土壤中砷离子含量，为后续蜈蚣草的植物修复提供较好的修复环境。
s03：浇透水肥后，将培育的蜈蚣草种植到均匀后的所述砷污染土壤中。
采用水肥一体化设备将水肥输送至混合有化学阻隔剂的砷污染土壤中，并保持砷污染土壤的含水率为40-45%。水肥渗透砷污染土壤后，将培育的蜈蚣草种植到砷污染土壤中，以使蜈蚣草活化提取、吸附并转移砷污染土壤中的砷离子，进而使得砷离子富集到蜈蚣草中，实现砷污染土壤中砷离子的去除。
在化学阻隔剂和砷污染土壤混合均匀的过程中以及蜈蚣草在砷污染土壤中生长的过程中，化学阻隔剂中的各种化学材料会与土壤中的砷离子均会发生化学反应，同时，蜈蚣草还会通过活化提取、吸附并转移砷污染土壤中的砷离子的方式富集砷离子，由此，通过两种方式快速实现砷污染土壤的治理与修复。
本申请中蜈蚣草的培育包括：
s031：野外采集多个地区的蜈蚣草孢子，室内繁育蜈蚣草幼苗。
在野外采集多个地区的蜈蚣草孢子，在室内条件下繁育形成蜈蚣草幼苗。测量蜈蚣草幼苗中砷的浓度，该浓度为每株蜈蚣草幼苗中砷的初始浓度。
s032：将生长稳定的所述蜈蚣草幼苗移植到低浓度含砷育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值较高的蜈蚣草。
将生长稳定的蜈蚣草幼苗移植到低浓度含砷育苗基质中。当蜈蚣草幼苗生长8-10周后，测量蜈蚣草地上部分中砷的浓度。按照每株蜈蚣草，比较此次测量得到的砷浓度与初始浓度的差值，选取差值较大的蜈蚣草植株。
s033：收集筛选出的所述蜈蚣草孢子，室内繁育成优选蜈蚣草幼苗。
蜈蚣草幼苗在低浓度含砷育苗基质中成长成熟后，收集其孢子。将收集的蜈蚣草孢子在室内条件下繁育形成优选蜈蚣草幼苗。
s034：将生长稳定的所述优选蜈蚣草幼苗移植到高浓度含砷育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值最高的蜈蚣草，筛选出的所述蜈蚣草待扦插种植到砷污染土壤中。
将生长稳定的优选蜈蚣草幼苗移植到高浓度含砷育苗基质中。当优选蜈蚣草幼苗生长8-10周后，再次测量蜈蚣草地上部分中砷的浓度。按照每株蜈蚣草，比较此次测量得到的砷浓度与低浓度含砷育苗基质中种植得到的蜈蚣草的砷浓度，选取差值较最大的蜈蚣草植株。培育筛选出的差值较最大的蜈蚣草，并将蜈蚣草待扦插种植到砷污染土壤中，以实现对砷污染土壤中砷离子的吸附、转移。
进一步，为便于蜈蚣草在砷污染土壤中的生长，可以向砷污染土壤中施加有机肥。本申请中的有机肥为粉煤灰和农家肥的混合物。
s04：收集成熟后的所述蜈蚣草，将所述蜈蚣草高温焚烧，得到含有砷金属的飞灰和底渣。
蜈蚣草种植一段时间后，收集成熟后的蜈蚣草。在850℃下焚烧蜈蚣草和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，实现安全焚烧；收集含有砷金属的飞灰和底渣，以实现砷资源的再利用。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明提供一种利用蜈蚣草活化修复砷污染土壤的方法，包括：将化学阻隔剂均匀施洒在砷污染土壤的表面；其中，所述化学阻隔剂包括化学阻隔材料、化学钝化材料、化学强化材料以及植物生长调节材料；通过旋耕的方式使所述化学阻隔剂和所述砷污染土壤混合均匀；浇透水肥后，将培育的蜈蚣草种植到均匀后的所述砷污染土壤中；收集成熟后的所述蜈蚣草，将所述蜈蚣草高温焚烧，得到含有砷金属的飞灰和底渣。化学阻隔剂中的各种化学材料会与土壤中的砷离子发生氧化、吸附、聚合等化学反应，初步分离、沉淀出土壤中的砷离子，进而初步降低土壤中砷离子含量。同时，蜈蚣草还会通过活化提取、吸附并转移砷污染土壤中的砷离子的方式富集砷离子，由此，通过两种方式快速实现砷污染土壤的治理与修复。本发明提供的方法能够显著降低土壤中复合重金属等交换态的含量、处理和修复效率高，生态环保，没有二次污染。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
具体实施方式
实施例1
本申请实施例提供一种利用蜈蚣草活化修复砷污染土壤的方法，该方法包括：
s101：将化学阻隔剂均匀施洒在砷污染土壤的表面。其中，化学阻隔剂中各组成成分按照重量份数包括化学阻隔材料50份、化学钝化材料45份、化学强化材料20份以及植物生长调节材料20份。化学阻隔材料为氧化钙、氢氧化钙和白云石粉。化学钝化材料为多羟基磷酸铁、多羟基磷氯化铁和聚合铁甲壳素。化学强化材料为生物腐植酸、草酸、柠檬酸和海泡石。植物生长调节材料为钙镁磷粉、氰氨化钙、动物骨粉和秸秆类有机肥。
s102：通过旋耕的方式使化学阻隔剂和砷污染土壤混合均匀。
s103：浇透水肥后，将培育的蜈蚣草种植到均匀后的砷污染土壤中。
s104：收集成熟后的蜈蚣草，在850℃下焚烧所述蜈蚣草和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，含有砷金属的飞灰和底渣收集再利用。
实施例2
本申请实施例提供一种利用蜈蚣草活化修复砷污染土壤的方法，该方法包括：
s201：将化学阻隔剂均匀施洒在砷污染土壤的表面。其中，化学阻隔剂中各组成成分按照重量份数包括化学阻隔材料30份、化学钝化材料40份、化学强化材料5份以及植物生长调节材料5份。化学阻隔材料为氢氧化钙和白云石粉。化学钝化材料为多羟基磷酸铁和多羟基磷氯化铁。化学强化材料为草酸和柠檬酸。植物生长调节材料为氰氨化钙和动物骨粉。
s202：通过旋耕的方式使化学阻隔剂和砷污染土壤混合均匀。
s203：浇透水肥后，将培育的蜈蚣草种植到均匀后的砷污染土壤中。
s204：收集成熟后的蜈蚣草，在850℃下焚烧所述蜈蚣草和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，含有砷金属的飞灰和底渣收集再利用。
实施例3
本申请实施例提供一种利用蜈蚣草活化修复砷污染土壤的方法，该方法包括：
s301：将化学阻隔剂均匀施洒在砷污染土壤的表面。其中，化学阻隔剂中各组成成分按照重量份数包括化学阻隔材料35份、化学钝化材料30份、化学强化材料15份以及植物生长调节材料15份。化学阻隔材料为氧化钙。化学钝化材料为多羟基磷酸铁。化学强化材料为生物腐植酸。植物生长调节材料为钙镁磷粉。
s302：通过旋耕的方式使化学阻隔剂和砷污染土壤混合均匀。
s303：浇透水肥后，将培育的蜈蚣草种植到均匀后的砷污染土壤中。
s304：收集成熟后的蜈蚣草，在850℃下焚烧所述蜈蚣草和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，含有砷金属的飞灰和底渣收集再利用。
实施例4
本申请实施例提供一种利用蜈蚣草活化修复砷污染土壤的方法，该方法包括：
s401：将化学阻隔剂均匀施洒在砷污染土壤的表面。其中，化学阻隔剂中各组成成分按照重量份数包括化学阻隔材料45份、化学钝化材料35份、化学强化材料10份以及植物生长调节材料10份。化学阻隔材料为氧化钙、氢氧化钙、白云石粉和钾长石。化学钝化材料为多羟基磷酸铁、多羟基磷氯化铁、聚合铁甲壳素和硅酸氯化铁。化学强化材料为生物腐植酸、草酸、柠檬酸、海泡石和乙二胺四乙酸。植物生长调节材料为钙镁磷粉、氰氨化钙、动物骨粉、秸秆类有机肥和氨基酸螯合粉。
s402：通过旋耕的方式使化学阻隔剂和砷污染土壤混合均匀。
s403：浇透水肥后，野外采集多个地区的蜈蚣草孢子，室内繁育蜈蚣草幼苗；将生长稳定的蜈蚣草幼苗移植到低浓度含砷育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值较高的蜈蚣草；收集筛选出的蜈蚣草孢子，室内繁育成优选蜈蚣草幼苗；将生长稳定的优选蜈蚣草幼苗移植到高浓度含砷育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值最高的蜈蚣草，筛选出的蜈蚣草待扦插种植到砷污染土壤中。
s404：收集成熟后的蜈蚣草，在850℃下焚烧所述蜈蚣草和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，含有砷金属的飞灰和底渣收集再利用。
实施例4
本申请实施例提供一种利用蜈蚣草活化修复砷污染土壤的方法，该方法包括：
s501：将化学阻隔剂均匀施洒在砷污染土壤的表面。其中，化学阻隔剂中各组成成分按照重量份数包括化学阻隔材料35份、化学钝化材料25份、化学强化材料12份以及植物生长调节材料13份。化学阻隔材料为白云石粉。化学钝化材料为多羟基磷氯化铁、聚合铁甲壳素和硅酸氯化铁。化学强化材料为生物腐植酸和海泡石。植物生长调节材料为动物骨粉、秸秆类有机肥和氨基酸螯合粉。
s502：通过旋耕的方式使化学阻隔剂和砷污染土壤混合均匀。
s503：浇透水肥后，野外采集多个地区的蜈蚣草孢子，室内繁育蜈蚣草幼苗；将生长稳定的蜈蚣草幼苗移植到低浓度含砷育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值较高的蜈蚣草；收集筛选出的蜈蚣草孢子，室内繁育成优选蜈蚣草幼苗；将生长稳定的优选蜈蚣草幼苗移植到高浓度含砷育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值最高的蜈蚣草，筛选出的蜈蚣草待扦插种植到砷污染土壤中。
s504：收集成熟后的蜈蚣草，在850℃下焚烧所述蜈蚣草和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，含有砷金属的飞灰和底渣收集再利用。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。本发明并不局限于上面已经描述的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。