用于去除條田重金屬的林網(wǎng)富集轉(zhuǎn)化灌排循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于大面積原位去除條田環(huán)境中土壤重金屬污染的工程修復(fù)技術(shù)，特別是 構(gòu)建了一種用于去除條田重金屬的林網(wǎng)富集轉(zhuǎn)化灌排循環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于我國屬嚴(yán)重缺水的農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水量約占總用水量70 %，加之經(jīng)濟(jì)飛速 發(fā)展和人口基數(shù)，及工農(nóng)業(yè)從業(yè)人口素質(zhì)低與監(jiān)管執(zhí)法不嚴(yán)或缺失，使本缺少的地表水資 源污染嚴(yán)重，更加劇了水資源短缺，成為污染型缺水的國度，迫使過去農(nóng)業(yè)用含有重金屬的 污水灌溉就成為必然。
[0003] 據(jù)農(nóng)業(yè)部土壤環(huán)境監(jiān)測調(diào)查顯示，在我國24個省市發(fā)展較快的320個重點污染區(qū) 中，大田農(nóng)作物污染超標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品種植面積占監(jiān)測調(diào)查總面積的20% ;其中重金屬含量超 標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與面積約占污染物超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品總量與總面積的80%以上，尤其是Pb、Cd、 Hg、Cu及其復(fù)合污染最為突出。污灌區(qū)土壤中鎘、鎳、鋅和銅的含量超標(biāo)，平均含量分別為 65. 31mg·kg\ll96. 64mg·kg\2799. 25mg·kg1 和 145. 78mg·kg\ 分別是國家土壤環(huán)境 二級標(biāo)準(zhǔn)的108. 85、19. 94、9. 33和1. 46倍。小麥、水稻籽粒中鎘污染最嚴(yán)重，小麥平均含 量為2. 55mg·kg\是國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的25. 5倍，鎳、絡(luò)和鋅含量分別是國家食品衛(wèi)生標(biāo) 準(zhǔn)的12. 98、6. 12和1. 32倍。為確保國家耕地紅線及食品質(zhì)量與安全，研究大面積原位高 效去除土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)則迫在眉睫。
[0004]目前，土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)根據(jù)采用方法和原理不同，通常對土壤重金屬 的治理途徑主要有兩種：①改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定，從而降低其在環(huán)境 中的迀移性和生物的可利用性，但在大范圍的自然多變環(huán)境因素中，只要這種被改變形態(tài) 的土壤重金屬還存在，很難確保無逆向反應(yīng)，仍存在反彈的潛在威脅；②從土壤中去除重金 屬。盡管從小范圍土壤中去除重金屬的方法與修復(fù)技術(shù)各有千秋，并能階段性地解決現(xiàn)存 的局部土壤重金屬的污染問題，但就大面積的可持續(xù)性原位修復(fù)、投入產(chǎn)出比的經(jīng)濟(jì)性與 水資源短缺的角度考量，其仍存在許多不足與使用的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對大面積條田被重金屬污染的可持續(xù)性原位修復(fù)，及投入產(chǎn)出 比與水資源短缺等現(xiàn)存在的技術(shù)問題與難點，提供一種用于去除條田重金屬林網(wǎng)富集轉(zhuǎn)化 灌排循環(huán)系統(tǒng)的方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的用于去除條田重金屬的林網(wǎng)富集轉(zhuǎn)化灌排循環(huán)系 統(tǒng)，將林網(wǎng)富集轉(zhuǎn)化灌排循環(huán)系統(tǒng)安裝于灌排水網(wǎng)系統(tǒng)中，其中：在條田中布設(shè)條田盲管， 形成一級凈化設(shè)施，用于排出五級凈化設(shè)施的灌溉農(nóng)渠林網(wǎng)中灌入條田中的淋洗水；在所 述一級凈化設(shè)施條田盲管的排水口設(shè)置匯水沉淀農(nóng)排/斗排林網(wǎng)，形成二級凈化設(shè)施，并 沿匯水沉淀農(nóng)排/斗排林網(wǎng)的排溝底中央設(shè)置富集轉(zhuǎn)化島與投放專用菌、蟲卵種劑林網(wǎng)， 形成三級凈化設(shè)施；在二級、三級凈化設(shè)施的下游，位于條田等高線的低位處一角，設(shè)置蓄 水凈化塘林網(wǎng)結(jié)構(gòu)，形成四級凈化設(shè)施，用于匯集存儲二級、三級凈化設(shè)施排入的凈化淋洗 水，同時為下游條田的五級凈化設(shè)施的灌溉農(nóng)渠林網(wǎng)提供循環(huán)利用的淋洗水源。
[0007]所述條田盲管位于條田的耕作土層以下，并呈網(wǎng)格狀布設(shè)，形成排水系統(tǒng)中的毛 排、農(nóng)排、斗排、支排和干排的源頭毛排一級水土凈化設(shè)施，用于上部連接排出五級凈化設(shè) 施的灌溉農(nóng)渠林網(wǎng)的回流淋洗水、下部匯入?yún)R水沉淀農(nóng)排/斗排林網(wǎng)，作為林網(wǎng)富集轉(zhuǎn)化 排灌循環(huán)系統(tǒng)對土壤重金屬淋洗凈化的起點。
[0008]所述匯入?yún)R水沉淀農(nóng)排/斗排林網(wǎng)位于條田邊緣的等高線低位一側(cè)，用于收集條 田盲管的淋洗水，并同時與富集轉(zhuǎn)化島與投放專用菌、蟲卵種劑林網(wǎng)對排水實施同步凈化， 最后由匯水沉淀農(nóng)排/斗排林網(wǎng)輸出到蓄水凈化塘林網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
[0009]所述富集轉(zhuǎn)化島與投放專用菌、蟲卵種劑林網(wǎng)位于匯水沉淀農(nóng)排/斗排林網(wǎng)的溝 底中央，包括由多個單體富集轉(zhuǎn)化反應(yīng)箱并呈單排或多排沿溝底中央列裝，并高出常水位 線而形成島狀，同匯水沉淀農(nóng)排/斗排林網(wǎng)一道用于同步強(qiáng)化對溝內(nèi)收集淋洗水的凈化， 形成整體富集轉(zhuǎn)化灌排循環(huán)系統(tǒng)的核心水土凈化設(shè)施，凈化后的水經(jīng)匯水沉淀農(nóng)排/斗排 林網(wǎng)排入蓄水凈化塘林網(wǎng)結(jié)構(gòu)中。
[0010] 所述蓄水凈化塘林網(wǎng)結(jié)構(gòu)位于條田的等高線低位處一角，用于匯集存儲由上游斗 排林網(wǎng)排入的凈化淋洗水，即儲存經(jīng)過匯水沉淀農(nóng)排/斗排林網(wǎng)和富集轉(zhuǎn)化島與投放專用 菌、蟲卵種劑林網(wǎng)凈化的淋洗水，同時為下游灌溉農(nóng)渠林網(wǎng)提供循環(huán)利用的淋洗水源。
[0011] 所述灌溉農(nóng)渠林網(wǎng)位于條田邊緣的高等高線一側(cè)，形成水土凈化設(shè)施最后一道屏 障，由蓄水凈化塘林網(wǎng)結(jié)構(gòu)提供凈化淋洗水為灌溉水源，是用實施循環(huán)灌溉的標(biāo)志性設(shè)施。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)屬人類師法自然，模擬自然的理化與生物學(xué)過程，用 以治理由人類產(chǎn)生環(huán)境污染問題的有效技術(shù)措施，主要成效如下：
[0013] 1、樹木對土壤有害重金屬的富集與同化作用所產(chǎn)生的凈化去除效益顯著。如一 株北京楊對Cd的積累量能達(dá)到34. 93mg·kg_ 1 (換算成每噸則為0. 03493kg/噸），并未 見對其生物量有明顯的影響，而這一積累量分別是水稻（Oryzasativa)、小麥（Triticum aestivum)、大豆（Glycinemax)和玉米（Zeamays)的 112、99、360 和 97 倍。依據(jù)崔武社、 王春紅倆博士的《吉林農(nóng)安縣農(nóng)田防護(hù)林更新采伐年齡的研究》，對21 -25年生成熟北京楊 防護(hù)林的850株樹平均調(diào)查結(jié)果：可生產(chǎn)444. 55m3/每公頃的木材，而北京楊木材的比重是 409. 5kg/m3,則可得182. 0432噸/每公頃的木材，即對鎘（Cd)的積累量能達(dá)到6. 3588kg/ 公頃。如果在斗、農(nóng)排和農(nóng)渠上也植樹，特別是種植洋槐這類超富集林木（見表1)，不僅木 材蓄積量會大幅度提高，而且富集的積累量與去除效益也會成倍增長。這說明，將樹木這一 生物學(xué)特性應(yīng)用于條田水利基本建設(shè)的排灌系統(tǒng)所占的土地中，形成整體規(guī)?；志W(wǎng)或林 島的森林生態(tài)系統(tǒng)，這不僅無需另占土地，建設(shè)污染治理設(shè)施，實施原位修復(fù)被污染土地， 還可一勞永逸地借用自然力，減少人力、物力與水資源及能源消耗，同時獲取木材生產(chǎn)，而 不會對食物鏈構(gòu)成威脅。
[0014] 2、利用排灌系統(tǒng)實現(xiàn)凈化后的淋洗水資源循環(huán)再利用，體現(xiàn)節(jié)水效益。依照北方 春小麥的全年灌水定額：3150m3/公頃（已包含土壤和水面蒸發(fā)所損失的25%、水渠和土壤 滲漏的35%、樹木蒸騰15%和土壤吸濕水10%的損失量，即滿足田間持水量的灌溉量）， 每次需灌水量為750m3/公頃（已包含土壤和水面蒸發(fā)所損失的25%、水渠和土壤滲漏的 35%、樹木蒸騰15%和土壤吸濕水10%的損失量，即滿足田間持水量的灌溉量），則全年可 節(jié)水2400m3/公頃的水資源。
[0015] 3、木材收益。依據(jù)崔武社、王春紅倆博士的《吉林農(nóng)安縣農(nóng)田防護(hù)林更新采伐年齡 的研究》，可用Logistic曲線建立楊樹材積生長方程，即計算單株材積的Logistic曲線方 程為：V= 0. 6089八1+1346. 355Xe_a43S6t)，式中t為樹齡?，F(xiàn)以他們對農(nóng)田防護(hù)林的調(diào) 查研究為例，每公頃21 - 25年生成熟林的850株北京楊，可生產(chǎn)444. 55m3木材，平均每株 可產(chǎn)材0. 523m3,按照現(xiàn)楊樹木材的市場價550元/m3，則每公頃可獲得24. 45萬元的收益。 如果在