專利名稱：一種鉻渣堆場(chǎng)污染土壤微生物修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污染土壤微生物修復(fù)領(lǐng)域，特別涉及六價(jià)鉻污染的微生物處理。
背景技術(shù)：
由于礦石冶煉、鐵合金生產(chǎn)、顏料制作、皮革加工以及煤和石油燃料燃燒 使得鉻日益成為環(huán)境中的一種重要金屬污染物。中國(guó)是鉻鹽生產(chǎn)大國(guó)，由于金
屬冶煉和化工行業(yè)堆放到土壤中的鉻渣已有30多年，堆存量己達(dá)600萬(wàn)噸，而且 每年還以20 30萬(wàn)噸的速度繼續(xù)排放。大多數(shù)鉻鹽生產(chǎn)行業(yè)由于缺乏適當(dāng)?shù)奶?理措施，因此，大量含鉻廢渣成為土壤一個(gè)嚴(yán)重的污染物質(zhì)。尤其是鐵合金生 產(chǎn)行業(yè)更是土壤鉻污染的一個(gè)最主要來(lái)源。據(jù)報(bào)道，受鉻渣污染的土壤已達(dá)1250 萬(wàn)噸，而且，這種污染趨勢(shì)還會(huì)增加。
鉻主要以六價(jià)鉻Cr(VI)和三價(jià)鉻Cr(ni)二種價(jià)態(tài)穩(wěn)定存在于土壤環(huán)境中。 Cr(III)對(duì)動(dòng)植物無(wú)毒，并且是動(dòng)植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素，而Cr(VI)對(duì)人體來(lái)說(shuō)，具 有強(qiáng)致癌性，而且Cr(VI)具有可溶性，能夠移動(dòng)，因而，進(jìn)入土壤中的六價(jià)鉻極 易通過(guò)淋溶作用而導(dǎo)致地表水和地下水受到污染。
土壤中鉻污染的修復(fù)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。去除土壤中毒性Cr(VI)的傳統(tǒng)措施 主要有物理化學(xué)提取法、土壤淋洗法、固定法、電動(dòng)修復(fù)法及植物修復(fù)法等。 然而，這些傳統(tǒng)方法大多數(shù)需要高能耗或者需要大量的化學(xué)試劑，不經(jīng)濟(jì)或者 產(chǎn)生二次污染，因此沒(méi)有得到廣泛的工程應(yīng)用。
近年來(lái)，污染土壤微生物修復(fù)法由于具有環(huán)境友好性及費(fèi)用低這些獨(dú)特的 優(yōu)點(diǎn)而受到關(guān)注。微生物修復(fù)土壤鉻污染主要是利用原土壤中的土著微生物或 加入經(jīng)馴化的高效微生物，通過(guò)微生物還原反應(yīng)，將有毒的可移動(dòng)的Cr(VI)還原 為無(wú)毒的不易移動(dòng)的Cr(III)，從而達(dá)到治理土壤鉻污染的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種鉻渣堆場(chǎng)污染土壤微生物修復(fù)方法，該方法 通過(guò)一種具有六價(jià)鉻還原能力的菌株來(lái)處理和修復(fù)六價(jià)鉻污染的土壤，操作簡(jiǎn) 單易行，成本低，是一種環(huán)保處理方法。
發(fā)明人采集湖南鐵合金廠鉻渣堆放場(chǎng)污染土壤，經(jīng)過(guò)篩選、分離、馴化， 得到一種具六價(jià)鉻還原特性的菌株，經(jīng)鑒定，該菌株16s rRNA基因序列與 尸a朋om'te^p/ rag7mYe加sp.l6S rRNA有99%的相似性，命名為i^朋om'te^ BB。該菌株己于2009年5月8日向中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心(CGMCC)提交生物保藏，保藏號(hào)為CGMCC No.3052。實(shí) 驗(yàn)證實(shí)，該菌株可廣泛用于鉻渣污染場(chǎng)地修復(fù)。
本發(fā)明的菌株對(duì)鉻渣堆場(chǎng)污染土壤進(jìn)行修復(fù)處理方法的詳細(xì)技術(shù)方案為
(1) 分別挑取尸a朋owAa"wp/zragm/Wus BB單菌落于含mg/L Cr(VI)液體 培養(yǎng)基中培養(yǎng)，直到培養(yǎng)液用分光光度法未檢出到Cr(VI)時(shí)，選取該瓶中的菌 株進(jìn)行轉(zhuǎn)接，逐步提高Cr(VI)濃度進(jìn)行梯度馴化，得到馴化后的戶""朋"/6""^ p/zrag附"e加BB的菌液；所述尸a朋om力acter / / rag附/fe加BB菌保藏號(hào)為 CGMCC No.3052;所述液體培養(yǎng)基組分為5g/L乳酸鈉、5g/L酵母膏和2g/L 氯化鈉，其余為水，用NaOH調(diào)節(jié)pH-9.5 9.8。
(2) 鉻渣污染土壤經(jīng)風(fēng)干，磨碎；
(3) 向鉻渣堆場(chǎng)污染土壤中直接添加馴化后的尸fl""om7^c/w / /2rag加'fe/船 BB菌液，菌液添加量為土壤與菌液的質(zhì)量體積比(g:mL)為1:2，于30 。C下 培養(yǎng)4 5天后，土壤得到修復(fù)。
本發(fā)明直接向鉻渣堆場(chǎng)污染土壤添加菌液進(jìn)行微生物修復(fù)，與現(xiàn)有的鉻污 染處理方法相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)方法的物理化學(xué)修復(fù)方法相比， 鉻污染土壤微生物修復(fù)方法不需要較多的化學(xué)試劑或能量，成本較低，且不產(chǎn) 生二次污染，不破壞土壤理化性狀，是一種環(huán)境友好性修復(fù)方法。本發(fā)明對(duì)鉻 渣堆放場(chǎng)下鉻污染土壤利用Cr (VI)還原菌進(jìn)行修復(fù)，操作簡(jiǎn)單易行，而且修 復(fù)率復(fù)高，4天之內(nèi)，鉻污染土壤水溶性六價(jià)就已基本去除，而且其他形態(tài)六 價(jià)鉻如交換態(tài)六價(jià)鉻和碳酸鹽結(jié)合態(tài)六價(jià)鉻在10天之內(nèi)也大部分去除，土壤水 溶性六價(jià)鉻去除效率高。且在環(huán)境安全性、環(huán)境適應(yīng)性與種群協(xié)調(diào)性，以及應(yīng) 用成本方面還具有其他異地菌種不可比擬的優(yōu)越性。


圖l:本發(fā)明對(duì)土壤水溶性Cr(VI)處理效果； 圖2:本發(fā)明對(duì)土壤交換態(tài)Cr(VI)處理效果； 圖3:本發(fā)明對(duì)土壤碳酸鹽結(jié)合態(tài)Cr(VI)處理效果； 圖4:本發(fā)明對(duì)不同Cr(VI)濃度模擬污染土壤的處理效果。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:本發(fā)明的鉻還原菌的分離純化及馴化
采集湖南鐵合金廠鉻渣堆放場(chǎng)下土壤，稱取10g鉻渣土壤于150mL己滅 菌的錐形瓶中，加入lOmL滅菌液體培養(yǎng)基(5g/L乳酸鈉、5g/L酵母膏和2g/L 氯化鈉，其余為水，用5mol/LNaOH調(diào)節(jié)pH-9.5 9.8;)，于30。C培養(yǎng)箱中培 養(yǎng)4天。隨后取lmL泥漿按梯度稀釋成10—3、 10—4、 10—5、 l(T6、 10—7、 10—8，用移液槍從1(^、1(T"和10_8稀釋液中分別取0.1 mL置于含有250mg/LCr(VI)(以 1^20"207溶液作為鉻源)固體培養(yǎng)基，固體培養(yǎng)基組成為5g/L乳酸鈉、5g/L酵 母膏和2g/L氯化鈉，15g/L瓊脂。用三角棒充分涂勻，將平板倒置于30 。C培 養(yǎng)箱中培養(yǎng)4天。用無(wú)菌的接種針挑取不同形態(tài)的菌落，劃線接種于含250 mg/L Cr(VI)的固體培養(yǎng)基上，固體培養(yǎng)基組分同上。倒置，于3(TC培養(yǎng)箱培養(yǎng)4天。 分別挑取已純化的單菌落于上述含250 mg/L Cr(VI)液體培養(yǎng)基中，液體培 養(yǎng)基組成:5g/L乳酸鈉、5g/L酵母膏和2g/L氯化鈉，250 mg/L Cr(VI)(以K2Cr207 溶液作為鉻源)，其余為水)中，當(dāng)培養(yǎng)基顏色從最初的黃色變?yōu)樘m灰色時(shí)， 直到培養(yǎng)液中Cr(VI)濃度低于檢出限。檢出限是指用分光光度法無(wú)法檢出培養(yǎng) 基中的Cr(VI)。
選取該瓶進(jìn)行轉(zhuǎn)接，逐步提高Cr(VI)濃度，從250 mg/L、 300 mg/L、 400 mg/L、 500mg/L，每種培養(yǎng)重復(fù)2 3次。馴化結(jié)束后，取培養(yǎng)液10mL接入到 lOOmL培養(yǎng)液中，30°C， 150ipm振蕩過(guò)液培養(yǎng)，取出，4"C保存?zhèn)溆谩?br> 實(shí)施例2:鉻渣堆場(chǎng)污染土壤修復(fù)試驗(yàn)
稱取10g湖南鐵合金廠鉻渣堆放場(chǎng)下土壤，于裝有10mL液體培養(yǎng)基的 150mL錐形瓶中，放置于3(TC的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)10天，于0， 1， 2， 3， 4， 5 和IO天隨機(jī)取培養(yǎng)后的土壤樣品，倒出，把土壤樣品攤干，于室溫下風(fēng)干，磨 細(xì)，過(guò)IO目篩，測(cè)定土壤總六價(jià)鉻、水溶性六價(jià)鉻、交換態(tài)六價(jià)鉻、碳酸鹽結(jié) 合態(tài)六價(jià)鉻、鐵錳結(jié)合態(tài)六價(jià)鉻、有機(jī)結(jié)合態(tài)六價(jià)鉻及殘?jiān)鼞B(tài)六價(jià)鉻的含量。
在培養(yǎng)后的第四天，土壤總六價(jià)鉻去除率達(dá)到92%, IO天后，其去除率達(dá) 到98%;培養(yǎng)5天后，土壤中水溶性六價(jià)鉻可基本去除；培養(yǎng)5天后，土壤中 交換態(tài)六價(jià)鉻去除率達(dá)到89%, 10天后，交換態(tài)六價(jià)絡(luò)基本去除；培養(yǎng)10天后， 土壤碳酸鹽結(jié)合態(tài)六價(jià)鉻去除率達(dá)到84%。參見(jiàn)附圖1 3所示，圖1是對(duì)土壤 水溶態(tài)Cr(VI)處理效果圖；圖2是對(duì)土壤交換態(tài)Cr(VI)處理效果圖；圖3是對(duì) 土壤碳酸鹽結(jié)合態(tài)Cr(VI)處理效果圖。 實(shí)施例3:模擬鉻污染土壤修復(fù)試驗(yàn)
取未污染土壤，風(fēng)干，磨碎、過(guò)10目篩。過(guò)篩后的土壤中加入重鉻酸鉀溶 液，分別制成含Cr (VI)為210mg/kg、 360mg/kg、 410mg/kg、 610mg/kg、 1010 mg/kg的污染土壤。稱取20g上述土壤，按土液質(zhì)量體積比(g:mL)為1: 2 加入己馴化的菌液培養(yǎng)基(接種量為10%),培養(yǎng)基pH-9.5，置于3(TC的培養(yǎng)箱 中培養(yǎng)，定期測(cè)定土壤中Cr (VI)的濃度。13天后，初始Cr(VI)濃度為1010 mg/kg 、 610mg/kg、 410 mg/kg、 360 mg/kg和210 mg/kg的處理，其Cr(VI)去 除率分別為40%、 63°/。、 96%、 100%和100% (如附圖4所示)。
權(quán)利要求
1.一種鉻渣堆場(chǎng)污染土壤微生物修復(fù)方法，其特征在于主要由以下步驟組成(1)分別挑取Pannonibacter phragmitetus BB單菌落于含50～250mg/LCr(VI)液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，直到培養(yǎng)液用分光光度法未檢出到Cr(VI)時(shí)，選取該瓶中的菌株進(jìn)行轉(zhuǎn)接；逐步提高Cr(VI)濃度進(jìn)行梯度馴化，得到馴化后的Pannonibacter phragmitetus BB的菌液；所述Pannonibacter phragmitetus BB菌保藏號(hào)為CGMCC No.3052；所述液體培養(yǎng)基組分為5g/L乳酸鈉、5g/L酵母膏和2g/L氯化鈉，其余為水，用NaOH調(diào)節(jié)pH＝9.5～9.8。(2)鉻渣污染土壤經(jīng)風(fēng)干，磨碎；(3)向鉻渣堆場(chǎng)污染土壤中直接添加馴化后的Pannonibacter phragmitetusBB菌液，菌液添加量為土壤與菌液的質(zhì)量體積比(g∶mL)為1∶2，于30℃下培養(yǎng)4～5天后，土壤得到修復(fù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述梯度馴化時(shí)Cr(VI)濃度依 次為250 mg/L、 300 mg/L、 400 mg/L和500 mg/L，每種濃度下重復(fù)培養(yǎng)2 3 次。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鉻渣堆場(chǎng)污染土壤微生物修復(fù)方法，挑取Pannonibacter phragmitetus BB單菌落于含50～250mg/L Cr(VI)液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，直到培養(yǎng)液未檢出到Cr(VI)時(shí)，選取該瓶中的菌株進(jìn)行轉(zhuǎn)接，逐步提高Cr(VI)濃度進(jìn)行梯度馴化；將馴化后的Pannonibacter phragmitetus BB的菌液加入污染土壤中，菌液添加量為土壤與菌液的質(zhì)量體積比(g∶mL)為1∶2，于30℃下培養(yǎng)4～5天后，土壤得到修復(fù)。該方法通過(guò)一種具有六價(jià)鉻還原能力的菌株來(lái)處理和修復(fù)六價(jià)鉻污染的土壤，操作簡(jiǎn)單易行，成本低，是一種環(huán)保處理方法。
文檔編號(hào)B09C1/10GK101602060SQ20091004384
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者兵 彭, 楊志輝, 柴立元, 兵 王, 王云燕, 王海鷹, 蘇長(zhǎng)青, 許友澤, 閔小波, 黃順紅 申請(qǐng)人:中南大學(xué)