權(quán)利要求
1.銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)采集錫礦山銻礦區(qū)土壤，分離純化得到菌株；
(2)300mL滅菌的改良巴爾斯氏培養(yǎng)基置于500mL厭氧瓶中，加入硫酸亞鐵銨溶液，接種步驟(1)篩選得到的菌液，在厭氧操作箱中，通入純氮氣，密封厭氧瓶進行孵育，觀察黑色沉淀物的形成判斷SRB(硫酸鹽還原菌)生長情況；
(3)將富集SRB按梯度分別接種至含有不同銻、鎘、鉛、鋅、銅質(zhì)量濃度的新鮮培養(yǎng)基中，pH調(diào)至7.0左右，厭氧培養(yǎng)48h進行耐重金屬能力馴化；
(4)將白炭黑加入新鮮培養(yǎng)基中，攪拌混合后，再加入馴化后的硫酸鹽還原菌，攪拌混合，pH調(diào)至7.0左右，厭氧培養(yǎng)；
(5)將步驟(4)獲得的菌液噴灑至銻礦區(qū)重金屬污染土壤中，進行重金屬污染土壤微生物修復。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法，其特征在于，所述硫酸亞鐵銨溶液為過濾滅菌5.0ml 5％濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法，其特征在于，所述接種量為10％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法，其特征在于，所述通氮氣時間為5min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法，其特征在于，所述孵育溫度30℃，孵育時間為3-5天。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法，其特征在于，所述銻、鎘、鉛、鋅、銅質(zhì)量濃度分別為5、10、15、20mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法，其特征在于，所述噴灑按0.8-1.0L/m2劑量噴灑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法，其特征在于，所述pH調(diào)節(jié)使用氫氧化鈉溶液進行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法，其特征在于，步驟(4)中，所述白炭黑與培養(yǎng)基體積比為1.0-1.2％，硫酸鹽還原菌菌液與培養(yǎng)基體積比為10％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法，其特征在于，所述硫酸鹽還原菌菌液濃度為1×108-1×109CFU/g。
說明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及礦區(qū)污染土壤修復領(lǐng)域，特別涉及銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法。
背景技術(shù)
[0002]我國是世界最大銻儲量、生產(chǎn)和出口國，分別占世界總量的50％、80％和85％。然而，銻礦開采、冶煉產(chǎn)生的大量廢渣(采礦廢石、尾砂和冶煉渣)在風化、淋溶等作用下釋放大量有毒金屬元素，通過地表徑流、雨雪下滲不斷向周圍環(huán)境遷移，造成土地利用率低、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性喪失、植被恢復能力減弱、周邊耕地污染等一系列生態(tài)環(huán)境問題，嚴重制約著經(jīng)濟社會發(fā)展。
[0003]銻與砷地球化學性質(zhì)相似，銻常與砷元素伴生，銻礦的開采和冶煉會引起礦區(qū)嚴重的銻和砷污染。Sb2O3是致癌物質(zhì)，銻化合物可刺激人體呼吸道，引發(fā)肺塵炎等疾病，嚴重威脅人類健康。砷是銻礦區(qū)周邊稻田土潛在的主要生態(tài)風險，砷在土壤-大米體系中遷移轉(zhuǎn)化率高于鉛和鎘元素，易被水稻吸收富集，威脅人類健康和生態(tài)安全。因此，迫切需要開發(fā)一種高效、經(jīng)濟、環(huán)境協(xié)調(diào)的銻礦區(qū)污染土壤修復方法，對協(xié)調(diào)礦產(chǎn)資源開發(fā)與環(huán)境保護間矛盾、秉持可持續(xù)發(fā)展理念、促進生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。
[0004]礦山生態(tài)系統(tǒng)恢復采用的方法有物理、化學和生物修復法。物理修復不受土壤條件限制，但工程量大、治理費用高?；瘜W修復成本低、易于實施，但存在二次污染風險。
發(fā)明內(nèi)容
[0005]本發(fā)明提供了一種銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法，其目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中上述問題。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明的實施例提供了一種銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法，包括如下步驟：
[0007](1)硫酸鹽還原菌篩選：采集湖南省冷水江市錫礦山銻礦區(qū)土壤，分離純化得到菌株Desulfovibrio desulfuricans subsp.Desulfuricans；
[0008](2)硫酸鹽還原菌富集：300mL滅菌的改良巴爾斯氏培養(yǎng)基置于500mL厭氧瓶中，加入5.0ml過濾滅菌的5％硫酸亞鐵銨溶液，按10％接種量接種步驟(1)篩選得到的菌液，在厭氧操作箱中，通入純氮氣5分鐘后，密封厭氧瓶30℃孵育3-5天，SRB生長情況可通過觀察黑色沉淀物(硫化鐵)的形成進行判斷。
[0009](3)硫酸鹽還原菌馴化：將富集硫酸鹽還原菌按10％接種量按梯度分別接種至含有不同銻、鎘、鉛、鋅、銅質(zhì)量濃度(5、10、15、20mg/L)新鮮培養(yǎng)基中，pH調(diào)至7.0左右，于30℃厭氧培養(yǎng)48h進行耐重金屬能力馴化；
[0010](4)加入白炭黑助劑：將白炭黑加入新鮮培養(yǎng)基中，攪拌混合后，再加入馴化后硫酸鹽還原菌，攪拌混合，pH使用氫氧化鈉調(diào)至7.0左右，30℃厭氧培養(yǎng)3-5天；
[0011]白炭黑與培養(yǎng)基體積比為1.0-1.2％，硫酸鹽還原菌菌液(1×108-1×109CFU/g)與培養(yǎng)基體積比為10％。
[0012](5)修復銻礦土壤：將步驟(4)獲得的菌液按0.8-1.0L/m2劑量噴灑至銻礦區(qū)重金屬污染土壤中，進行重金屬污染土壤微生物修復。
[0013]生物修復是指充分利用植物和微生物的特性恢復廢棄礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的過程，是一種復合式復墾方式；微生物固化穩(wěn)定化技術(shù)，可利用多菌混合修復，形成微生物成礦過程，降低環(huán)境電位、提升pH，原位固化重金屬，將惡性循環(huán)變?yōu)榱夹匝h(huán)，成本低，修復效果好，且對環(huán)境和土壤結(jié)構(gòu)破壞小，具有更大發(fā)展空間和應用前景；微生物礦化作用是指在微生物的作用下，將離子態(tài)重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟V物，沉淀重金屬離子，使其生物有效性降低。一些微生物的代謝產(chǎn)物(如硫離子)與金屬離子發(fā)生沉淀反應，使有毒有害的金屬元素轉(zhuǎn)化為無毒或低毒金屬沉淀物。
[0014]硫還原細菌可通過兩種途徑將硫酸鹽還原成硫化物：一是在呼吸過程中硫酸鹽作為電子受體被還原為S2-；二是在同化過程中利用硫酸鹽合成氨基酸，如胱氨酸和蛋氨酸，再通過脫硫作用使S2-分泌于體外。S2-與重金屬離子發(fā)生反應形成沉淀，從而將可溶性重金屬固定化和穩(wěn)定化。白炭黑是一種環(huán)保、性能優(yōu)異的助劑。使用白炭黑作載體，因為它的超高表面積具有極高吸附力，易于懸浮，有良好的親和性及化學穩(wěn)定性。即使在雨水、沖洗和炎熱條件下，仍能長期保持不變。使用硫酸鹽還原菌配合白炭黑助劑修復銻礦土壤區(qū)污染土壤，可有效維持微生物量，削弱環(huán)境因素及毒性物質(zhì)對微生物的影響，處理費用低，處理重金屬種類多，實用性強，無二次污染。
[0015]本發(fā)明的上述方案有如下的有益效果：
[0016](1)本發(fā)明可修復重金屬源源不斷溶出的銻礦區(qū)污染土壤，相較于植物修復，制備簡單，見效快，成本低，此外，一些重金屬污染嚴重土壤，植物很難存活，而本研究菌種經(jīng)馴化后具有較好重金屬耐受性；
[0017](2)本發(fā)明通過加入白炭黑助劑，與硫酸鹽還原菌通過自組裝形成，穩(wěn)定性強，促進硫酸鹽還原菌生長活性，消弱了不良環(huán)境因素的影響，不產(chǎn)生二次污染；
[0018](3)本發(fā)明可高效固化穩(wěn)定化銻、鎘、鉛、鋅、銅等多種重金屬污染物。
附圖說明
[0019]圖1是本發(fā)明實施例1硫酸鹽還原菌修復組與對照組土壤銻和砷離子的濃度；
[0020]圖2是本發(fā)明實施例2硫酸鹽還原菌加白炭黑助劑修復組與對照組土壤銻和砷離子濃度；
[0021]圖3是本發(fā)明實施例3硫酸鹽還原菌加白炭黑助劑修復溶液重金屬離子濃度。
具體實施方式
[0022]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0023]除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護范圍。
[0024]除非另有特別說明，本發(fā)明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設(shè)備等均可通過市場購買得到或者可通過現(xiàn)有方法制備得到。
[0025]本發(fā)明針對現(xiàn)有的問題，提供了一種銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法。
[0026]本發(fā)明實施例中的樣品采集湖南省冷水江市錫礦山銻礦區(qū)土壤，分離純化得到菌株Desulfovibrio desulfuricans subsp.Desulfuricans。
[0027]實施例1
[0028]一種銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法
[0029](1)分離純化得到的Desulfovibrio desulfuricans subsp.Desulfuricans菌株經(jīng)過銻、鎘、鉛、鋅、銅等重金屬馴化后，按10％接種量接種至新鮮培養(yǎng)基厭氧培養(yǎng)3-5天(1×108CFU/g)；
[0030](2)將步驟(1)獲得菌劑按0.8-1.0L/m2劑量噴灑至重金屬污染土壤中，進行重金屬污染土壤微生物修復；
[0031](3)間隔0天、7天、14天測定土壤重金屬滲濾液中銻和砷離子濃度。
[0032]實施例2
[0033](1)分離純化得到的Desulfovibrio desulfuricans subsp.Desulfuricans菌株經(jīng)過銻、鎘、鉛、鋅、銅等重金屬馴化后，按10％接種量接種至新鮮培養(yǎng)基厭氧培養(yǎng)3-5天(1×108CFU/g)；
[0034](2)將白炭黑加入新鮮培養(yǎng)基中，白炭黑與培養(yǎng)基體積比為1.0-1.2％，攪拌混合，加入10％馴化硫酸鹽還原菌，攪拌混合，pH使用氫氧化鈉調(diào)至7.0左右，30℃厭氧培養(yǎng)3-5天(1×108CFU/g)；
[0035](3)將步驟(2)獲得菌劑按0.8-1.0L/m2劑量噴灑至重金屬污染土壤中，進行重金屬污染土壤微生物修復；
[0036](4)間隔0天、7天、14天測定土壤重金屬滲濾液中銻和砷離子濃度。
[0037]實施例3
[0038]在實施例2步驟(1)、(2)基礎(chǔ)上；
[0039]配制銻(Ⅲ、Ⅴ)、砷(Ⅲ、Ⅴ)、鎘、鉛、銅和鋅離子濃度分別為25mg/L的新鮮培養(yǎng)基，接入10％步驟(2)得到的硫酸鹽還原菌；
[0040]間隔0天、2天、8天測定溶液中銻(Ⅲ、Ⅴ)、砷(Ⅲ、Ⅴ)、鎘、鉛、銅和鋅離子濃度。
[0041]如圖1所示，本發(fā)明硫酸鹽還原菌修復14天對礦區(qū)污染土壤銻和砷的去除率分別為33.43％和48.25％，如圖2所示，加入白炭黑助劑后硫酸鹽還原菌修復14天對礦區(qū)污染土壤銻和砷的去除率分別為56.43％和47.69％。加入白炭黑助劑明顯提高了硫酸鹽還原菌對銻離子的去除率。
[0042]如圖3所示，加入白炭黑助劑后硫酸鹽還原菌修復8天對溶液銻(Ⅲ)、銻(Ⅴ)、砷(Ⅲ)、砷(Ⅴ)、鎘、鉛、鋅和銅去除率分別為98.36％、97.56％、14.60％、30.04％、97.36％、99.36％、97.24％和99.74％。
[0043]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
聲明：
“銻礦區(qū)污染土壤的微生物修復方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：中南大學 湖南省城鄉(xiāng)環(huán)境建設(shè)有限公司
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2024年12月27日 ~ 29日 
