[01431439]用于土壤重金属污染修复的太阳能驱动智能仿生植物

2005年4月至2013年12月，环保部与国土资源部首次开展的全国土壤调查结果显示，全国土壤总点位超标率为16.1％，其中轻微污染占11.2％，轻度污染占2.3％，中度污染1.5％，重度污染1.1％。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8％。从污染分布情况看，南方土壤污染重于北方；长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大。镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％。传统的植物修复是利用植物根系的吸收作用把土壤中的重金属吸收到植物体内，然后部分的重金属从地下部分(根部)转移至地上部分(叶片)，最后可通过“收割、采集、焚烧”的方法，将富集在植物地上部分的重金属回收。其局限在于：(1)对污染程度过高、或重金属分布为植物根系所达不到的污染土壤，植物修复技术都不太适用；(2)对于复合污染的土壤，采用单一植物或多种植物相结合的修复方式往往也难以达到修复要求；(3)修复周期通常较长，难以满足快速修复污染环境的需求；(4)修复区域受限，修复范围仅为植物根部所触及的范围；(5)由于植物吸收污染物的能力有限，在一些情况下会形成高于国家标准的残留浓度。 该发明是在桂林理工大学引进人才项目“水稻幼苗响应铬胁迫的生理机制”(GUTRC2011007)的资助下完成。该发明基于“植物修复”理论和“互联网+”背景设计了一套具有“节能、环保、快速、有效、彻底”清除土壤中重金属污染的太阳能驱动智能仿生植物土壤重金属污染修复系统。该发明通过设计太阳能系统、重金属提取系统与重金属吸收系统组成仿生植物系统，该系统通过太阳能驱动。太阳能系统和重金属提取系统设置在地面上，重金属吸收系统设置在地面下。太阳能系统通过仿生物植物茎与重金属提取系统连接；重金属提取系统的下端与仿生植物主根连接，仿生植物主根的侧面通过螺旋口设置仿生植物须根。仿生植物主根与仿生植物须根构成了重金属吸收系统。此外，还包括重金属处理系统和土壤管家系统。重金属处理系统包括依次连接的洗脱液沉淀与杂质过滤系统、多效强制循环过滤系统、水热反应釜、碱液尾气吸收系统，这些系统分别与土壤管家系统连接。土壤管家系统包括在线检测与控制系统、远传数据接收系统、用户分析系统，用于数据的收集和分析。此修复系统采用移动互联网、云计算等通讯技术，利用太阳能驱动智能仿生植物来修复土壤重金属污染的技术，同时提出对重金属污染土壤的在线智能监测和在线预警系统。并且解决了传统植物修复修复效率低、修复周期长、管理难度大的问题，化学淋洗法带来的二次污染问题。实现对土壤重金属污染的修复，修复效率高，修复周期短，可以对深层土壤进行修复且无二次污染。