本發(fā)明涉及環(huán)境修復(fù)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地說是一種土壤的自動(dòng)化生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：土壤污染是指由人類活動(dòng)產(chǎn)生的各種污染物通過多種途徑輸入土壤，其數(shù)量和速度超過了土壤的凈化能力，導(dǎo)致土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能等發(fā)生變化，從而使土壤的生態(tài)平衡受到破壞，正常功能失調(diào)，導(dǎo)致土壤環(huán)境質(zhì)量下降，影響作物的正常生長發(fā)育，并產(chǎn)生一定的水和大氣次生污染的環(huán)境效應(yīng)，最終將危及人體健康以及人類生存和發(fā)展的現(xiàn)象。我國土壤污染的總體形勢(shì)非常嚴(yán)峻，并且土壤污染物的種類和數(shù)量及被污染的土壤地域和規(guī)模有逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)。我國土壤污染出現(xiàn)了有毒化工和重金屬污染由工業(yè)向農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)移、由城區(qū)向農(nóng)村轉(zhuǎn)移、由地表向地下轉(zhuǎn)移、由上游向下游轉(zhuǎn)移、由水土污染向食品鏈轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，逐步積累的污染正在演變成污染事故的頻繁爆發(fā)。嚴(yán)峻的土壤污染現(xiàn)狀對(duì)耕地、經(jīng)濟(jì)、人體和生態(tài)環(huán)境造成巨大的危害。在以往環(huán)境修復(fù)中，土壤污染調(diào)查和評(píng)估與修復(fù)工程之間間隔時(shí)間較長，有些修復(fù)需要輔助化學(xué)手段，同時(shí)在修復(fù)過程中存在過度修復(fù)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明提供了一種土壤的自動(dòng)化生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，包括檢測(cè)系統(tǒng)、評(píng)估系統(tǒng)和修復(fù)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括紅外線探測(cè)器、傳感器、光譜解譯裝置，所述評(píng)估系統(tǒng)包括運(yùn)算裝置、植物庫及控制裝置，所述修復(fù)系統(tǒng)包括耕耘器、播種器、水箱、灑水器、采樣器和研磨器。所述檢測(cè)系統(tǒng)與所述評(píng)估系統(tǒng)連接且可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳遞，所述評(píng)估系統(tǒng)與所述修復(fù)系統(tǒng)集成安裝在一容器內(nèi)，容器被物理間隔為四個(gè)腔室，由控制與運(yùn)算中心發(fā)出指令，由耕種中心、水管理中心及樣品采集研磨中心分別操作執(zhí)行。修復(fù)系統(tǒng)通過評(píng)估系統(tǒng)內(nèi)嵌的植物庫，選擇用于修復(fù)的植物種類及其對(duì)應(yīng)的育苗方法和管理方法。植物庫是根據(jù)已有文獻(xiàn)中記錄的關(guān)于富集植物的名錄，并根據(jù)植物志和相關(guān)文獻(xiàn)搜集其發(fā)芽、出苗等生長史的水溫條件，配以系統(tǒng)內(nèi)的時(shí)間及水溫探測(cè)器，確定不同污染物對(duì)應(yīng)的富集植物，以及管理方式(包括不同季節(jié)下的澆水量和頻率，及在一定濕度下的澆水量)。評(píng)估系統(tǒng)通過污染評(píng)價(jià)模型對(duì)快檢結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算，并綜合各模型評(píng)估結(jié)果，輸出重金屬、農(nóng)殘和多環(huán)芳烴不同種類污染物的狀況，歸類為中輕度污染和重度污染。污染評(píng)價(jià)模型綜合考慮了土壤組成和結(jié)構(gòu)對(duì)各污染物的鈍化能力，然后根據(jù)污染物含量估算出活性污染物的數(shù)量及其隨時(shí)間變化的釋放速率，及已有文獻(xiàn)中顯示的相關(guān)富集植物的存活臨界點(diǎn)，對(duì)污染程度進(jìn)行分類。對(duì)于中輕度污染，由修復(fù)系統(tǒng)的耕耘器、播種器、灑水器等執(zhí)行對(duì)應(yīng)的育苗方法和管理方法；對(duì)于重度污染，由控制系統(tǒng)發(fā)出指令，由修復(fù)裝置的采樣器采集修復(fù)終止后的中輕度污染土壤，超聲粉碎成10μm顆粒，混合到重度污染土壤中；然后進(jìn)行植物修復(fù)，期間通過快速檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的土壤污染狀況、通過評(píng)估系統(tǒng)評(píng)價(jià)修復(fù)效果，進(jìn)行修復(fù)工程的調(diào)整，直到修復(fù)效果合轉(zhuǎn)為中輕度污染后，執(zhí)行中輕度污染修復(fù)工程。一種土壤的自動(dòng)化生態(tài)修復(fù)方法，包括以下步驟：S1通過檢測(cè)系統(tǒng)獲取土壤組成、結(jié)構(gòu)及污染物種類和數(shù)量；S2評(píng)估系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算，輸出土壤的污染狀況；S3修復(fù)系統(tǒng)針對(duì)不同污染狀況的土壤進(jìn)行分類生態(tài)修復(fù)工作。修復(fù)系統(tǒng)是通過評(píng)估系統(tǒng)內(nèi)嵌的植物庫，選擇用于修復(fù)的植物種類及其對(duì)應(yīng)的育苗方法和管理方法。評(píng)估系統(tǒng)通過符合快檢方法的污染評(píng)價(jià)模型對(duì)快檢結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算，并綜合各模型評(píng)估結(jié)果，輸出重金屬、農(nóng)殘和多環(huán)芳烴不同種類污染物的狀況，歸類為中輕度污染和重度污染。對(duì)于中輕度污染土壤，進(jìn)行植物修復(fù)，并通過檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)土壤污染狀況、通過評(píng)估系統(tǒng)評(píng)價(jià)修復(fù)效果，進(jìn)行修復(fù)工作的調(diào)整，直到修復(fù)效果合格便終止修復(fù)工作；對(duì)于重度污染土壤，采集修復(fù)終止后的中輕度污染土壤，超聲粉碎成10μm顆粒，混合到重度污染土壤中，進(jìn)行植物修復(fù)，期間通過檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的土壤污染狀況、通過評(píng)估系統(tǒng)評(píng)價(jià)修復(fù)效果，進(jìn)行修復(fù)工作的調(diào)整，直到修復(fù)效果合轉(zhuǎn)為中輕度污染后，執(zhí)行中輕度污染修復(fù)工作。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明把檢測(cè)、評(píng)估和修復(fù)三個(gè)過程有機(jī)的結(jié)合在一起，快速檢測(cè)，節(jié)省修復(fù)時(shí)間并避免過度修復(fù)或修復(fù)不足，本生態(tài)修復(fù)完全不添加任何額外物質(zhì)，有效利用生物與環(huán)境的作用關(guān)系，最大限度激活生態(tài)系統(tǒng)的自凈功能，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的原有服務(wù)功能，依靠系統(tǒng)自身的降解能力實(shí)現(xiàn)污染修復(fù)，無次生污染及其他諸如生物入侵等問題的產(chǎn)生，修復(fù)效果具有可持續(xù)性，并且能夠廣泛應(yīng)用于多種土地利用類型的土壤修復(fù)。附圖說明圖1是本發(fā)明所采用一種土壤的自動(dòng)化生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明所采用一種土壤的自動(dòng)化生態(tài)修復(fù)方法的流程示意圖。圖3土壤組成與結(jié)構(gòu)圖4修復(fù)過程中的污染物變化圖中：1.探測(cè)器；2.傳感器；3.采樣器；4.樣品出口；5.灑水器；6.注水口；7.進(jìn)種口；8.播種器；9.耕耘器。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：首先，通過快速檢測(cè)系統(tǒng)獲取土壤組成和結(jié)構(gòu)，及污染物種類和數(shù)量；然后，評(píng)估系統(tǒng)通過污染評(píng)價(jià)模型對(duì)快檢結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算，并綜合各模型評(píng)估結(jié)果，輸出重金屬、農(nóng)殘和多環(huán)芳烴等不同種類污染物的狀況，歸類為中輕度污染和重度污染；最后，修復(fù)系統(tǒng)針對(duì)不同污染狀況的土壤進(jìn)行分類修復(fù)工程：對(duì)于中輕度污染土壤，通過評(píng)估系統(tǒng)內(nèi)嵌的植物庫，選擇用于修復(fù)的植物種類及其對(duì)應(yīng)的育苗方法和管理方法，進(jìn)行植物修復(fù)；期間通過檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)土壤污染狀況、通過評(píng)估系統(tǒng)評(píng)價(jià)修復(fù)效果，進(jìn)行修復(fù)工程的調(diào)整，直到修復(fù)效果合格便終止修復(fù)工程；對(duì)于重度污染土壤，首先采集修復(fù)終止后的中輕度污染土壤，超聲粉碎成10μm顆粒，混合到重度污染土壤中；然后通過內(nèi)嵌的植物庫，選擇用于修復(fù)的植物種類及其對(duì)應(yīng)的育苗方法和管理方法，進(jìn)行植物修復(fù)，期間通過快速檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的土壤污染狀況、通過評(píng)估系統(tǒng)評(píng)價(jià)修復(fù)效果，進(jìn)行修復(fù)工程的調(diào)整，直到修復(fù)效果合轉(zhuǎn)為中輕度污染后，執(zhí)行中輕度污染修復(fù)工程。其中，污染評(píng)價(jià)模型綜合考慮了土壤組成和結(jié)構(gòu)對(duì)各污染物的鈍化能力，然后根據(jù)污染物含量估算出活性污染物的數(shù)量及其隨時(shí)間變化的釋放速率，及已有文獻(xiàn)中顯示的相關(guān)富集植物的存活臨界點(diǎn)，對(duì)污染程度進(jìn)行分類。植物庫是根據(jù)已有文獻(xiàn)中記錄的關(guān)于富集植物的名錄，并根據(jù)植物志和相關(guān)文獻(xiàn)搜集其發(fā)芽、出苗等生長史的水溫條件，配以系統(tǒng)內(nèi)的時(shí)間及水溫探測(cè)器，確定不同污染物對(duì)應(yīng)的富集植物，以及管理方式(包括不同季節(jié)下的澆水量和頻率，及在一定濕度下的澆水量)。試驗(yàn)舉例：2015年3月，在青島市嶗山某茶園，面積10m×10m的地塊上，試用該土壤自動(dòng)化生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)及方法。探測(cè)器分別在2m×2m的方格中間，插入土壤10cm處，測(cè)定土壤組成與結(jié)構(gòu)，及污染物的種類和數(shù)量。結(jié)果顯示土壤富含氮磷鉀(表1)，有機(jī)質(zhì)組成屬于軟硬碳兼半，如圖3所示；As輕度污染，Cd、Pb中度污染，如表2所示。表1土壤養(yǎng)分狀況表2土壤污染狀況污染參數(shù)樣本數(shù)背景值最小值最大值均值污染指數(shù)Cd(ng/g)25200102611305中度(2.1)Pb(μg/g)25150150315221中度(2.3)As(μg/g)2535155543輕度(1.2)通過內(nèi)嵌的植物庫，調(diào)出狗尾草(Setariaviridis(L.)Beauv.)、馬唐(Digitariasanguinalis(L.)Scop.)、龍葵(SolanumnigrumL.)、堿蓬(Suaedaglauca(Bunge)Bunge)，都能不同程度的富集或降解中輕度污染的重金屬。根據(jù)系統(tǒng)程序，翻耕土壤后，先播種狗尾草和馬唐，播種密度為0.1g/m2，噴純凈水，出苗前，保持20-40％的土壤水分，出苗后，保持20-60％的土壤水分。生長60天后，移除所有植物，可以喂養(yǎng)牛羊馬或者做綠肥。這個(gè)過程能夠移除5-10％的重金屬，如圖4所示。然后播種龍葵，播種密度為0.05g/m2，噴純凈水，保持20-50％的土壤水分，待開花結(jié)果后，全部移除，做藥材或者綠肥。這個(gè)過程能移除10-15％的重金屬，如圖4所示。最后，播種堿蓬，播種密度為0.1g/m2，噴純凈水，保持土壤水分20-60％，待入冬后，全部收割，用做蔬菜或者綠肥。這個(gè)過程可以移除5-10％的重金屬，如圖4所示。由于快檢系統(tǒng)檢測(cè)的土壤污染數(shù)據(jù)經(jīng)評(píng)估系統(tǒng)計(jì)算后，已經(jīng)合格，于是修復(fù)程序終止。上述說明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3