本發(fā)明屬于放射性核素污染修復(fù)與治理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于放射性污染土壤治理的植物修復(fù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
放射性污染土壤修復(fù)是極其復(fù)雜的世界性難題，日本福島核事故發(fā)生后，經(jīng)過幾年的修復(fù)，受污染區(qū)域輻射強度遠沒有達到20mSv的平均水平。放射性污染土壤治理的常規(guī)方法主要有機械搬運法、超積累植物吸收法、化學(xué)提取法、生物修復(fù)和自然衰減消除法等。機械搬運法是采用大型機械和設(shè)備，鏟除地表污染的土壤等物質(zhì)，轉(zhuǎn)移到指定場所后采取焚燒、固化、掩埋等方法處理，將放射性物質(zhì)進行隔離，該方法工程量大，而且在轉(zhuǎn)移過程中會對設(shè)備造成污染，還可能因拋灑和泄漏等造成放射性污染進一步擴散；化學(xué)提取法對于小規(guī)模的放射性污染處理比較合適，但是其處理費用昂貴且易產(chǎn)生二次污染；超積累植物吸收法是通過植物對放射性核素的高選擇性富集后對植物進行焚燒處理，該方法的缺點是處理周期長。隨著核技術(shù)在生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用，放射性核素作為環(huán)境中最主要的潛在核污染物受到廣泛關(guān)注，探尋有效、安全友好的放射性核素污染土壤的修復(fù)技術(shù)成為近年來的研究熱點。目前還缺少用于放射性污染土壤治理的植物修復(fù)系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種用于放射性污染土壤治理的植物修復(fù)系統(tǒng)。其具體步驟如下：
植物修復(fù)系統(tǒng)由反應(yīng)器支架(1)、植物修復(fù)反應(yīng)器(2)、復(fù)合污染土壤(3)、濕度傳感器(4)、超累積植物(5)、單片機(6)、電源(7)、噴水裝置(8)、閥門(9)、水槽(10)組成。噴水裝置(8)距離植物修復(fù)反應(yīng)器(2)頂端距離為35cm，植物修復(fù)反應(yīng)器(2)的上底面的直徑為25cm、下底面的直徑為15cm、高為30cm，植物修復(fù)反應(yīng)器(2)內(nèi)裝填復(fù)合污染土壤(3)，裝填復(fù)合污染土壤(3)的體積占植物修復(fù)反應(yīng)器(2)體積的五分之四，濕度傳感器(4)插入到復(fù)合污染土壤(3)中，濕度傳感器(4)底端與植物修復(fù)反應(yīng)器(2)底端的距離為10cm。超累積植物(5)種植于復(fù)合污染土壤(3)中。單片機(6)的兩頭分別與濕度傳感器(4)和電源(7)相連，電源(7)的另一端連接閥門(9)，閥門(9)的兩頭分別與噴水裝置(8)和水槽(10)相連；單片機(6)通過控制電源(7)的開關(guān)控制閥門(9)的打開和閉合。復(fù)合污染土壤(3)由土壤調(diào)節(jié)劑和放射性污染土壤組成，其中土壤調(diào)節(jié)劑和放射性污染土壤的質(zhì)量比為1∶50。
所述土壤調(diào)節(jié)劑由如下方法制備：
(1)取0.65L自來水放入到容積為1.24L的圓型塑料桶內(nèi)，在攪拌條件下緩慢加入100g膨潤土，攪拌5min后浸泡24h，得到漿液A；
(2)向漿液A中加水0.35L，攪拌5min后靜置沉降4h，抽提出沉淀層上部的懸浮泥漿，得到漿液B；
(3)向漿液B中加水0.35L，攪拌5min后靜置沉降4h，抽提出沉淀層上部的懸浮泥漿，得到漿液C；
(4)向漿液C中加水0.35L，攪拌5min后靜置沉降4h，抽提出沉淀層上部的懸浮泥漿，得到漿液D；
(5)用圓筒型抽濾設(shè)備對泥漿D進行過濾脫水，然后在電烘箱內(nèi)于105℃下烘烤2h，研磨后過100目篩網(wǎng)，得到粉末E；
(6)向粉末E中加入5.6g(NH4)2HPO4和1.4g MgSO4，充分混合后得到混合物F；
(7)將質(zhì)量百分比濃度為37％的甲醛溶液49.87g和75mL去離子水到加入容積為250mL的三口瓶中，在不斷攪拌條件下加入22.43g尿素，攪拌5min后得到溶液G；
(8)向溶液G中在1000r/min攪拌條件下滴加濃度為0.01mol/L的NaOH溶液和濃度為0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值為7.8～8.2，然后置于25℃水浴中攪拌反應(yīng)2h，得到溶液H；
(9)將混合物F加入到溶液H中，攪拌5min，然后加熱到80℃，反應(yīng)70min，然后在電烘箱內(nèi)于120℃下烘烤2h，得到粉末I；
(10)將粉末I置于濕度為80％的環(huán)境條件下自然吸濕12h，即得到土壤調(diào)節(jié)劑。
本發(fā)明的有益效果是，該植物修復(fù)系統(tǒng)對放射性污染土壤治理時成本低、操作與管理簡單、效果好。
附圖說明
附圖1是用于放射性污染土壤治理的植物修復(fù)系統(tǒng)的示意圖。附圖1中1為反應(yīng)器支架、2為植物修復(fù)反應(yīng)器、3為復(fù)合污染土壤、4為濕度傳感器、5為超累積植物、6為單片機、7為電源、8為噴水裝置、9為閥門、10為水槽。
具體實施方式
本發(fā)明提供一種用于放射性污染土壤治理的植物修復(fù)系統(tǒng)，下面通過一個實例來說明其實施過程。
實施例
(1)用于放射性污染土壤治理的植物修復(fù)系統(tǒng)的制備過程如下：
植物修復(fù)反應(yīng)器用有機玻璃板制作而成，上底面的直徑為25cm、下底面的直徑為15cm、高為30cm；將植物修復(fù)反應(yīng)器固定在反應(yīng)器支架上。按照土壤調(diào)節(jié)劑和放射性污染土壤的質(zhì)量比為1∶50的比例制備復(fù)合污染土壤；在植物修復(fù)反應(yīng)器內(nèi)裝填復(fù)合污染土壤的體積占反應(yīng)器體積的五分之四。將濕度傳感器插入到復(fù)合污染土壤中，其中濕度傳感器底端與植物修復(fù)反應(yīng)器底端的距離為10cm。在植物修復(fù)反應(yīng)器內(nèi)種植的超累積植物為苜蓿。單片機的兩頭分別與濕度傳感器和電源相連，電源的另一端連接閥門，閥門的兩頭分別與噴水裝置和水槽相連。噴水裝置距離植物修復(fù)反應(yīng)器頂端距離為35cm。
(2)土壤調(diào)節(jié)劑由如下過程制備：
取0.65L自來水放入到容積為1.24L的圓型塑料桶內(nèi)，在攪拌條件下緩慢加入100g膨潤土，攪拌5min后浸泡24h，得到漿液A；向漿液A中加水0.35L，攪拌5min后靜置沉降4h，抽提出沉淀層上部的懸浮泥漿，得到漿液B；向漿液B中加水0.35L，攪拌5min后靜置沉降4h，抽提出沉淀層上部的懸浮泥漿，得到漿液C；向漿液C中加水0.35L，攪拌5min后靜置沉降4h，抽提出沉淀層上部的懸浮泥漿，得到漿液D；用圓筒型抽濾設(shè)備對泥漿D進行過濾脫水，然后在電烘箱內(nèi)于105℃下烘烤2h，研磨后過100目篩網(wǎng)，得到粉末E；向粉末E中加入5.6g(NH4)2HPO4和1.4g MgSO4，充分混合后得到混合物F。
將質(zhì)量百分比濃度為37％的甲醛溶液49.87g和75mL去離子水到加入容積為250mL的三口瓶中，在不斷攪拌條件下加入22.43g尿素，攪拌5min后得到溶液G；向溶液G中在1000r/min攪拌條件下滴加濃度為0.01mol/L的NaOH溶液和濃度為0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值為7.8～8.2，然后置于25℃水浴中攪拌反應(yīng)2h，得到溶液H。
將混合物F加入到溶液H中，攪拌5min，然后加熱到80℃，反應(yīng)70min，然后在電烘箱內(nèi)于120℃下烘烤2h，得到粉末I。將粉末I置于濕度為80％的環(huán)境條件下自然吸濕12h，即得到土壤調(diào)節(jié)劑。
(3)治理與修復(fù)實驗
運用本發(fā)明得到的植物修復(fù)系統(tǒng)對放射性污染土壤進行了治理試驗，結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠有效去除污染土壤中的銫，當(dāng)污染土壤中的銫初始含量為55mg/kg時，處理88天后土壤中的銫能降低到32mg/kg。