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一种铬渣堆场污染土壤微生物修复方法

阅读：238发布：2021-02-28

IPRDB可以提供一种铬渣堆场污染土壤微生物修复方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种铬渣堆场污染土壤微生物修复方法，挑取Pannonibacter phragmitetus BB单菌落于含50～250mg/L Cr(VI)液体培养基中培养，直到培养液未检出到Cr(VI)时，选取该瓶中的菌株进行转接，逐步提高Cr(VI)浓度进行梯度驯化；将驯化后的Pannonibacter phragmitetus BB的菌液加入污染土壤中，菌液添加量为土壤与菌液的质量体积比(g∶mL)为1∶2，于30℃下培养4～5天后，土壤得到修复。该方法通过一种具有六价铬还原能力的菌株来处理和修复六价铬污染的土壤，操作简单易行，成本低，是一种环保处理方法。，下面是一种铬渣堆场污染土壤微生物修复方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种铬渣堆场污染土壤微生物修复方法，其特征在于主要由以下步骤组成：

(1)分别挑取Pannonibacter phragmitetus BB单菌落于含50～250mg/L Cr(VI)液体培养基中培养，直到培养液用分光光度法未检出到Cr(VI)时，选取该瓶中的菌株进行转接；逐步提高Cr(VI)浓度进行梯度驯化，得到驯化后的 Pannonibacter phragmitetus BB的菌液；所述Pannonibacter phragmitetus BB菌保藏号为CGMCC No.3052；所述液体培养基组分为：5g/L乳酸钠、5g/L酵母膏和2g/L氯化钠，其余为水，用NaOH调节pH＝9.5～9.8。

(2)铬渣污染土壤经风干，磨碎；

(3)向铬渣堆场污染土壤中直接添加驯化后的Pannonibacter phragmitetus BB菌液，菌液添加量为土壤与菌液的质量体积比(g∶mL)为1∶2，于30℃下培养4～5天后，土壤得到修复。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述梯度驯化时Cr(VI)浓度依次为250mg/L、300mg/L、400mg/L和500mg/L，每种浓度下重复培养2～3 次。

说明书全文

技术领域

本发明涉及污染土壤微生物修复领域，特别涉及六价铬污染的微生物处理。

背景技术

由于矿石冶炼、铁合金生产、颜料制作、皮革加工以及煤和石油燃料燃烧使得铬日益成为环境中的一种重要金属污染物。中国是铬盐生产大国，由于金属冶炼和化工行业堆放到土壤中的铬渣已有30多年，堆存量已达600万吨，而且每年还以20～30万吨的速度继续排放。大多数铬盐生产行业由于缺乏适当的处理措施，因此，大量含铬废渣成为土壤一个严重的污染物质。尤其是铁合金生产行业更是土壤铬污染的一个最主要来源。据报道，受铬渣污染的土壤已达1250 万吨，而且，这种污染趋势还会增加。
铬主要以六价铬Cr(VI)和三价铬Cr(III)二种价态稳定存在于土壤环境中。 Cr(III)对动植物无毒，并且是动植物必需的营养元素，而Cr(VI)对人体来说，具有强致癌性，而且Cr(VI)具有可溶性，能够移动，因而，进入土壤中的六价铬极易通过淋溶作用而导致地表水和地下水受到污染。
土壤中铬污染的修复面临着严峻的挑战。去除土壤中毒性Cr(VI)的传统措施主要有物理化学提取法、土壤淋洗法、固定法、电动修复法及植物修复法等。然而，这些传统方法大多数需要高能耗或者需要大量的化学试剂，不经济或者产生二次污染，因此没有得到广泛的工程应用。
近年来，污染土壤微生物修复法由于具有环境友好性及费用低这些独特的优点而受到关注。微生物修复土壤铬污染主要是利用原土壤中的土著微生物或加入经驯化的高效微生物，通过微生物还原反应，将有毒的可移动的Cr(VI)还原为无毒的不易移动的Cr(III)，从而达到治理土壤铬污染的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种铬渣堆场污染土壤微生物修复方法，该方法通过一种具有六价铬还原能力的菌株来处理和修复六价铬污染的土壤，操作简单易行，成本低，是一种环保处理方法。
发明人采集湖南铁合金厂铬渣堆放场污染土壤，经过筛选、分离、驯化，得到一种具六价铬还原特性的菌株，经鉴定，该菌株16s rRNA基因序列与 Pannonibacter phragmitetus sp.16S rRNA有99％的相似性，命名为Pannonibacter phragmitetus BB。该菌株已于2009年5月8日向中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)提交生物保藏，保藏号为CGMCC No.3052。实验证实，该菌株可广泛用于铬渣污染场地修复。
本发明的菌株对铬渣堆场污染土壤进行修复处理方法的详细技术方案为：
(1)分别挑取Pannonibacter phragmitetus BB单菌落于含mg/L Cr(VI)液体培养基中培养，直到培养液用分光光度法未检出到Cr(VI)时，选取该瓶中的菌株进行转接，逐步提高Cr(VI)浓度进行梯度驯化，得到驯化后的Pannonibacter phragmitetus BB的菌液；所述Pannonibacter phragmitetus BB菌保藏号为 CGMCC No.3052；所述液体培养基组分为：5g/L乳酸钠、5g/L酵母膏和2g/L 氯化钠，其余为水，用NaOH调节pH＝9.5～9.8。
(2)铬渣污染土壤经风干，磨碎；
(3)向铬渣堆场污染土壤中直接添加驯化后的Pannonibacter phragmitetus BB菌液，菌液添加量为土壤与菌液的质量体积比(g∶mL)为1∶2，于30℃下培养4～5天后，土壤得到修复。
本发明直接向铬渣堆场污染土壤添加菌液进行微生物修复，与现有的铬污染处理方法相比，本发明具有如下优点：与传统方法的物理化学修复方法相比，铬污染土壤微生物修复方法不需要较多的化学试剂或能量，成本较低，且不产生二次污染，不破坏土壤理化性状，是一种环境友好性修复方法。本发明对铬渣堆放场下铬污染土壤利用Cr(VI)还原菌进行修复，操作简单易行，而且修复率复高，4天之内，铬污染土壤水溶性六价就已基本去除，而且其他形态六价铬如交换态六价铬和碳酸盐结合态六价铬在10天之内也大部分去除，土壤水溶性六价铬去除效率高。且在环境安全性、环境适应性与种群协调性，以及应用成本方面还具有其他异地菌种不可比拟的优越性。
附图说明：
图1：本发明对土壤水溶性Cr(VI)处理效果；
图2：本发明对土壤交换态Cr(VI)处理效果；
图3：本发明对土壤碳酸盐结合态Cr(VI)处理效果；
图4：本发明对不同Cr(VI)浓度模拟污染土壤的处理效果。

具体实施方式

实施例1：本发明的铬还原菌的分离纯化及驯化
采集湖南铁合金厂铬渣堆放场下土壤，称取10g铬渣土壤于150mL已灭菌的锥形瓶中，加入10mL灭菌液体培养基(5g/L乳酸钠、5g/L酵母膏和2g/L 氯化钠，其余为水，用5mol/L NaOH调节pH＝9.5～9.8；)，于30℃培养箱中培养4天。随后取1mL泥浆按梯度稀释成10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8，用移液枪从10-6、10-7和10-8稀释液中分别取0.1mL置于含有250mg/L Cr(VI)(以 K2Cr2O7溶液作为铬源)固体培养基，固体培养基组成为：5g/L乳酸钠、5g/L酵母膏和2g/L氯化钠，15g/L琼脂。用三角棒充分涂匀，将平板倒置于30℃培养箱中培养4天。用无菌的接种针挑取不同形态的菌落，划线接种于含250mg/L Cr(VI)的固体培养基上，固体培养基组分同上。倒置，于30℃培养箱培养4天。
分别挑取已纯化的单菌落于上述含250mg/L Cr(VI)液体培养基中，液体培养基组成：5g/L乳酸钠、5g/L酵母膏和2g/L氯化钠，250mg/L Cr(VI)(以K2Cr2O7 溶液作为铬源)，其余为水)中，当培养基颜色从最初的黄色变为兰灰色时，直到培养液中Cr(VI)浓度低于检出限。检出限是指用分光光度法无法检出培养基中的Cr(VI)。
选取该瓶进行转接，逐步提高Cr(VI)浓度，从250mg/L、300mg/L、400 mg/L、500mg/L，每种培养重复2～3次。驯化结束后，取培养液10mL接入到 100mL培养液中，30℃，150rpm振荡过液培养，取出，4℃保存备用。
实施例2：铬渣堆场污染土壤修复试验
称取10g湖南铁合金厂铬渣堆放场下土壤，于装有10mL液体培养基的 150mL锥形瓶中，放置于30℃的培养箱中培养10天，于0，1，2，3，4，5 和10天随机取培养后的土壤样品，倒出，把土壤样品摊干，于室温下风干，磨细，过10目筛，测定土壤总六价铬、水溶性六价铬、交换态六价铬、碳酸盐结合态六价铬、铁锰结合态六价铬、有机结合态六价铬及残渣态六价铬的含量。
在培养后的第四天，土壤总六价铬去除率达到92％，10天后，其去除率达到98％；培养5天后，土壤中水溶性六价铬可基本去除；培养5天后，土壤中交换态六价铬去除率达到89％，10天后，交换态六价铬基本去除；培养10天后，土壤碳酸盐结合态六价铬去除率达到84％。参见附图1～3所示，图1是对土壤水溶态Cr(VI)处理效果图；图2是对土壤交换态Cr(VI)处理效果图；图3是对土壤碳酸盐结合态Cr(VI)处理效果图。
实施例3：模拟铬污染土壤修复试验
取未污染土壤，风干，磨碎、过10目筛。过筛后的土壤中加入重铬酸钾溶液，分别制成含Cr(VI)为210mg/kg、360mg/kg、410mg/kg、610mg/kg、1010 mg/kg的污染土壤。称取20g上述土壤，按土液质量体积比(g∶mL)为1∶2 加入已驯化的菌液培养基(接种量为10％)，培养基pH＝9.5，置于30℃的培养箱中培养，定期测定土壤中Cr(VI)的浓度。13天后，初始Cr(VI)浓度为1010 mg/kg、610mg/kg、410mg/kg、360mg/kg和210mg/kg的处理，其Cr(VI)去除率分别为40％、63％、96％、100％和100％(如附图4所示)。

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