一种重金属污染的土壤修复系统及方法

技术领域

本发明涉及污染治理技术领域，特别是涉及一种重金属污染的土壤修复系统及方法。

背景技术

重金属污染会对土壤中的微生物、植物和动物产生毒性影响，破坏生态系统的平衡。重金属可以积累在植物体内，导致植物生长迟缓、叶片变黄，甚至死亡。植物受到损害会影响食物链上的其他生物，从而影响整个生态系统的功能和稳定性。还可以导致土壤质量下降，使其失去肥力并减少可持续农业生产能力。重金属可以干扰土壤中的微生物活动和酶的功能，阻碍养分循环和有机质分解过程，影响土壤的结构和水持有能力。

而且重金属具有较强的持久性和溶解性，可以迁移至土壤深层并污染地下水。重金属通过地下水的迁移，可能会进入饮用水源，对人类健康造成威胁。

因此，发明一种重金属污染的土壤修复系统及方法是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种重金属污染的土壤修复系统及方法。

为实现上述技术效果，本发明的具体技术方案如下：

一种重金属污染的土壤修复系统，包括：

检测模块：用于对受污染的土壤进行全方面的检测，确定污染程度、重金属类型和分布情况，并生成检测信息发送至评估模块；

评估模块：用于根据所述检测模块提供的检测信息与系统中的预设模型做对比，选择修复方式；

改良模块：用于根据评估模块作出的判断来选择一种土壤修复方法对土壤进行修复；

固化模块：用于出现改良模块无法修复的土壤时，对所述无法修复的土壤进行固化封存，防止重金属迁移。

进一步优选的，所述检测模块具体用于：

所述检测模块用于土壤采样，选择代表性的采样点，通常需要根据土壤类型、土壤利用方式和重金属来源等因素确定采样点位；

所述检测模块用于样品处理，将采集的土壤样品进行颗粒破碎、混合均匀和去除杂质的处理，确保样品的代表性和可靠性；

所述检测模块还用于对处理后的所述土壤样品进行检测，通过原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法进行深度检测，测定土壤样品中的重金属含量；

进一步优选的，所述评估模块具体用于：

所述评估模块用于构建预设土壤重金属含量模型，根据所述土壤重金属含量模型进行分类，对不同种类的重金属污染适配改良方案；

所述评估模块用于根据所述土壤样品中的重金属含量进行污染评估。确定受污染区域的范围、深度和分布情况；

所述评估模块用于根据污染评估情况选择一种修复方法来对土壤进行修复。

进一步优选的，所述改良模块的土壤修复方法包括：

淋洗和浸提，通过水或溶液将土壤中的重金属污染物溶解或移出的方法；主要包括水淋、酸浸和螯合剂浸提技术；淋洗和浸提过程中，可以采用静态或动态的方式将污染物转移到溶液中，然后通过吸附剂或离子交换树脂等材料将重金属去除；

微生物修复，微生物修复是利用某些微生物能够降解、转化或稳定重金属污染物的能力进行修复；通过添加特定的微生物菌剂，可以增强土壤中有益微生物的活性，促进其降解重金属的作用；

植物修复，利用植物的生理机制和根系吸附能力来修复重金属污染土壤；一些植物对重金属具有高度的耐受性和吸收能力，可以通过植物吸收和富集重金属来减少土壤中的污染物含量。

进一步优选的，所述固化模块具体用于：

所述固化模块用于检测土壤的含水率和表面情况，使土壤达到固化的最佳条件；

所述固化模块用于根据土壤样品情况选择绑定材料；

所述固化模块用于对固化后的土壤保持检测，以确定固化效果。

进一步优选的，所述改良模块具体用于：

所述改良模块用于根据土壤中重金属含量A来设定所述淋洗和浸提的操作时间；

所述改良模块用于预设土壤中重金属含量矩阵B，设定B(B1，B2，B3，B4)，其中，B1为第一预设土壤中重金属含量，B2为第二预设土壤中重金属含量，B3为第三预设土壤中重金属含量，B4为第四预设土壤中重金属含量，且B1＜B2＜B3＜B4；

所述改良模块用于预设淋洗和浸提时间矩阵D，设定D(D1，D2，D3，D4，D5)，其中，D1为第一预设淋洗和浸提时间，D2为第二预设淋洗和浸提时间，D3为第三预设淋洗和浸提时间，D4为第四预设淋洗和浸提时间，D5为第五预设淋洗和浸提时间，且D1＜D2＜D3＜D4＜D5；

所述改良模块还用于根据所述土壤中重金属含量A与各预设土壤中重金属含量之间的关系设定所述淋洗和浸提时间：

当A＜B1时，选定所述第一预设淋洗和浸提时间D1作为所述淋洗和浸提时间；

当B1≤A＜B2时，选定所述第二预设淋洗和浸提时间D2作为所述淋洗和浸提时间；

当B2≤A＜B3时，选定所述第三预设淋洗和浸提时间D3作为所述淋洗和浸提时间；

当B3≤A＜B4时，选定所述第四预设淋洗和浸提时间D4作为所述淋洗和浸提时间；

当B4≤A时，选定所述第五预设淋洗和浸提时间D5作为所述淋洗和浸提时间。

优选的，所述改良模块具体用于：

所述改良模块接收检测模块检测到土壤的湿度信息和pH信息，根据土壤的湿度信息和pH信息对所述淋洗和浸提时间进行修正；

进一步优选的，所述改良模块具体用于：

所述改良模块用于预设土壤湿度信息矩阵Y，设定Y(Y1，Y2，Y3，Y4)，其中，Y1为第一预设土壤湿度信息，Y2为第二预设土壤湿度信息，Y3为第三预设土壤湿度信息，Y4为第四预设土壤湿度信息，且Y1＜Y2＜Y3＜Y4；

所述改良模块用于预设淋洗和浸提时间修正系数矩阵n设定n(n1，n2，n3，n4)，其中，n1为第一预设淋洗和浸提时间修正系数，n2为第二预设淋洗和浸提时间修正系数，n3为第三预设淋洗和浸提时间修正系数，n4为第四预设淋洗和浸提时间修正系数，且0.9＜n1＜n2＜n3＜n4＜1.1；

所述改良模块还用于在将所述淋洗和浸提时间设定为所述第i预设淋洗和浸提时间E i时，i＝1，2，3，4，根据所述土壤湿度信息和各预设土壤湿度信息之间的关系对所述淋洗和浸提时间进行修正：

当X＜Y1时，选定所述第一预设淋洗和浸提时间修正系数n1对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n1；

当Y1≤X＜Y2时，选定所述第二预设淋洗和浸提时间修正系数n2对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n2；

当Y2≤X＜Y3时，选定所述第三预设淋洗和浸提时间修正系数n3对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n3；

当Y3≤X＜Y4时，选定所述第四预设淋洗和浸提时间修正系数n4对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n4。

进一步优选的，所述改良模块具体用于：

所述改良模块用于预设土壤pH信息矩阵Z，设定Z(Z1，Z2，Z3，Z4)，其中，Z1为第一预设土壤pH信息，Z2为第二预设土壤pH信息，Z3为第三预设土壤pH信息，Z4为第四预设土壤pH信息，且Z1＜Z2＜Z3＜Z4；

所述改良模块用于预设淋洗和浸提时间修正系数矩阵m设定m(m1，m2，m3，m4)，其中，m1为第一预设淋洗和浸提时间修正系数，m2为第二预设淋洗和浸提时间修正系数，m3为第三预设淋洗和浸提时间修正系数，m4为第四预设淋洗和浸提时间修正系数，且0.9＜m1＜m2＜m3＜m4＜1.1；

所述改良模块还用于在将所述经环境湿度修正后的淋洗和浸提时间设定为所述第i预设淋洗和浸提时间E i*n i时，i＝1，2，3，4，根据所述土壤pH信息和各预设土壤pH信息之间的关系对所述淋洗和浸提时间进行修正：

当X＜Y1时，选定所述第一预设淋洗和浸提时间修正系数n1对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n1*m1；

当Y1≤X＜Y2时，选定所述第二预设淋洗和浸提时间修正系数n2对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n2*m2；

当Y2≤X＜Y3时，选定所述第三预设淋洗和浸提时间修正系数n3对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n3*m3；

当Y3≤X＜Y4时，选定所述第四预设淋洗和浸提时间修正系数n4对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n4*m4。

还包括一种重金属污染的土壤修复方法，所述方法包括：

对受污染的土壤进行全方面的检测，确定污染程度、重金属类型和分布情况，并生成检测信息发送至评估模块；

根据所述检测模块提供的检测信息与系统中的预设模型做对比，选择修复方式；

根据评估模块作出的判断来选择一种土壤修复方法对土壤进行修复；

出现改良模块无法修复的土壤时，对所述无法修复的土壤进行固化封存，防止重金属迁移。

本发明实施例一种重金属污染的土壤修复系统及方法与现有技术相比，其有益效果至少包括：

系统化的对土壤进行检测和修复，对无法修复的进行固化处理，避免其进一步污染周围的土壤。

针对不同的土壤类型及土壤具体信息采用不同的修复方法，满足实际生产生活需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本申请一种重金属污染的土壤修复系统的结构图；

图2是本申请一种重金属污染的土壤修复方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，图1是本申请一种重金属污染的土壤修复系统的结构图，可以看出，包括：

检测模块：用于对受污染的土壤进行全方面的检测，确定污染程度、重金属类型和分布情况，并生成检测信息发送至评估模块；

评估模块：用于根据所述检测模块提供的检测信息与系统中的预设模型做对比，选择修复方式；

改良模块：用于根据评估模块作出的判断来选择一种土壤修复方法对土壤进行修复；

固化模块：用于出现改良模块无法修复的土壤时，对所述无法修复的土壤进行固化封存，防止重金属迁移。

这样，系统化的对土壤进行检测和修复，对无法修复的进行固化处理，避免其进一步污染周围的土壤。

进一步优选的，所述检测模块具体用于：

所述检测模块用于土壤采样，选择代表性的采样点，通常需要根据土壤类型、土壤利用方式和重金属来源等因素确定采样点位；

所述检测模块用于样品处理，将采集的土壤样品进行颗粒破碎、混合均匀和去除杂质的处理，确保样品的代表性和可靠性；

所述检测模块还用于对处理后的所述土壤样品进行检测，通过原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法进行深度检测，测定土壤样品中的重金属含量；

进一步优选的，所述评估模块具体用于：

所述评估模块用于构建预设土壤重金属含量模型，根据所述土壤重金属含量模型进行分类，对不同种类的重金属污染适配改良方案；

所述评估模块用于根据所述土壤样品中的重金属含量进行污染评估。确定受污染区域的范围、深度和分布情况；

所述评估模块用于根据污染评估情况选择一种修复方法来对土壤进行修复。

这样，针对不同的土壤类型及土壤具体信息采用不同的修复方法，满足实际生产生活需要。

进一步优选的，所述改良模块的土壤修复方法包括：

淋洗和浸提，通过水或溶液将土壤中的重金属污染物溶解或移出的方法；主要包括水淋、酸浸和螯合剂浸提技术；淋洗和浸提过程中，可以采用静态或动态的方式将污染物转移到溶液中，然后通过吸附剂或离子交换树脂等材料将重金属去除；

微生物修复，微生物修复是利用某些微生物能够降解、转化或稳定重金属污染物的能力进行修复；通过添加特定的微生物菌剂，可以增强土壤中有益微生物的活性，促进其降解重金属的作用；

植物修复，利用植物的生理机制和根系吸附能力来修复重金属污染土壤；一些植物对重金属具有高度的耐受性和吸收能力，可以通过植物吸收和富集重金属来减少土壤中的污染物含量。

进一步优选的，所述固化模块具体用于：

所述固化模块用于检测土壤的含水率和表面情况，使土壤达到固化的最佳条件；

所述固化模块用于根据土壤样品情况选择绑定材料；

所述固化模块用于对固化后的土壤保持检测，以确定固化效果。

这样，系统化的对土壤进行检测和修复，对无法修复的进行固化处理，避免其进一步污染周围的土壤。

进一步优选的，所述改良模块具体用于：

所述改良模块用于根据土壤中重金属含量A来设定所述淋洗和浸提的操作时间；

所述改良模块用于预设土壤中重金属含量矩阵B，设定B(B1，B2，B3，B4)，其中，B1为第一预设土壤中重金属含量，B2为第二预设土壤中重金属含量，B3为第三预设土壤中重金属含量，B4为第四预设土壤中重金属含量，且B1＜B2＜B3＜B4；

所述改良模块用于预设淋洗和浸提时间矩阵D，设定D(D1，D2，D3，D4，D5)，其中，D1为第一预设淋洗和浸提时间，D2为第二预设淋洗和浸提时间，D3为第三预设淋洗和浸提时间，D4为第四预设淋洗和浸提时间，D5为第五预设淋洗和浸提时间，且D1＜D2＜D3＜D4＜D5；

所述改良模块还用于根据所述土壤中重金属含量A与各预设土壤中重金属含量之间的关系设定所述淋洗和浸提时间：

当A＜B1时，选定所述第一预设淋洗和浸提时间D1作为所述淋洗和浸提时间；

当B1≤A＜B2时，选定所述第二预设淋洗和浸提时间D2作为所述淋洗和浸提时间；

当B2≤A＜B3时，选定所述第三预设淋洗和浸提时间D3作为所述淋洗和浸提时间；

当B3≤A＜B4时，选定所述第四预设淋洗和浸提时间D4作为所述淋洗和浸提时间；

当B4≤A时，选定所述第五预设淋洗和浸提时间D5作为所述淋洗和浸提时间。

优选的，所述改良模块具体用于：

所述改良模块接收检测模块检测到土壤的湿度信息和pH信息，根据土壤的湿度信息和pH信息对所述淋洗和浸提时间进行修正；

进一步优选的，所述改良模块具体用于：

所述改良模块用于预设土壤湿度信息矩阵Y，设定Y(Y1，Y2，Y3，Y4)，其中，Y1为第一预设土壤湿度信息，Y2为第二预设土壤湿度信息，Y3为第三预设土壤湿度信息，Y4为第四预设土壤湿度信息，且Y1＜Y2＜Y3＜Y4；

所述改良模块用于预设淋洗和浸提时间修正系数矩阵n设定n(n1，n2，n3，n4)，其中，n1为第一预设淋洗和浸提时间修正系数，n2为第二预设淋洗和浸提时间修正系数，n3为第三预设淋洗和浸提时间修正系数，n4为第四预设淋洗和浸提时间修正系数，且0.9＜n1＜n2＜n3＜n4＜1.1；

所述改良模块还用于在将所述淋洗和浸提时间设定为所述第i预设淋洗和浸提时间E i时，i＝1，2，3，4，根据所述土壤湿度信息和各预设土壤湿度信息之间的关系对所述淋洗和浸提时间进行修正：

当X＜Y1时，选定所述第一预设淋洗和浸提时间修正系数n1对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n1；

当Y1≤X＜Y2时，选定所述第二预设淋洗和浸提时间修正系数n2对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n2；

当Y2≤X＜Y3时，选定所述第三预设淋洗和浸提时间修正系数n3对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n3；

当Y3≤X＜Y4时，选定所述第四预设淋洗和浸提时间修正系数n4对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n4。

进一步优选的，所述改良模块具体用于：

所述改良模块用于预设土壤pH信息矩阵Z，设定Z(Z1，Z2，Z3，Z4)，其中，Z1为第一预设土壤pH信息，Z2为第二预设土壤pH信息，Z3为第三预设土壤pH信息，Z4为第四预设土壤pH信息，且Z1＜Z2＜Z3＜Z4；

所述改良模块用于预设淋洗和浸提时间修正系数矩阵m设定m(m1，m2，m3，m4)，其中，m1为第一预设淋洗和浸提时间修正系数，m2为第二预设淋洗和浸提时间修正系数，m3为第三预设淋洗和浸提时间修正系数，m4为第四预设淋洗和浸提时间修正系数，且0.9＜m1＜m2＜m3＜m4＜1.1；

所述改良模块还用于在将所述经环境湿度修正后的淋洗和浸提时间设定为所述第i预设淋洗和浸提时间E i*n i时，i＝1，2，3，4，根据所述土壤pH信息和各预设土壤pH信息之间的关系对所述淋洗和浸提时间进行修正：

当X＜Y1时，选定所述第一预设淋洗和浸提时间修正系数n1对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n1*m1；

当Y1≤X＜Y2时，选定所述第二预设淋洗和浸提时间修正系数n2对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n2*m2；

当Y2≤X＜Y3时，选定所述第三预设淋洗和浸提时间修正系数n3对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n3*m3；

当Y3≤X＜Y4时，选定所述第四预设淋洗和浸提时间修正系数n4对所述第i预设淋洗和浸提时间E i进行修正，修正后的实际使用中淋洗和浸提时间为E i*n4*m4。

还包括一种重金属污染的土壤修复方法，所述方法包括：

对受污染的土壤进行全方面的检测，确定污染程度、重金属类型和分布情况，并生成检测信息发送至评估模块；

根据所述检测模块提供的检测信息与系统中的预设模型做对比，选择修复方式；

根据评估模块作出的判断来选择一种土壤修复方法对土壤进行修复；

出现改良模块无法修复的土壤时，对所述无法修复的土壤进行固化封存，防止重金属迁移。

综上所述，本发明实施例提供一种重金属污染的土壤修复系统及方法，其系统化的对土壤进行检测和修复，对无法修复的进行固化处理，避免其进一步污染周围的土壤。能够针对不同的土壤类型及土壤具体信息采用不同的修复方法，满足实际生产生活需要。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。