本發(fā)明屬于土壤污染修復(fù)，具體涉及一種基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑。

背景技術(shù)：

1、砷污染土壤的現(xiàn)狀嚴(yán)峻，對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了巨大威脅。砷是一種有毒的半金屬元素，長(zhǎng)期暴露于砷污染的土壤中會(huì)導(dǎo)致多種健康問(wèn)題，如皮膚病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病甚至癌癥。目前，隨著工業(yè)化和農(nóng)業(yè)活動(dòng)的增加，土壤中的砷污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，特別是在一些礦產(chǎn)資源豐富或工業(yè)活動(dòng)密集的地區(qū)，土壤砷濃度超過(guò)安全限值的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。

2、依據(jù)砷在土壤中結(jié)合的緊密程度，將土壤中的砷可分為不同的結(jié)合形態(tài)，主要包括水溶態(tài)、交換態(tài)、結(jié)合態(tài)（如鐵結(jié)合態(tài)、鈣結(jié)合態(tài)、鋁結(jié)合態(tài)）及殘?jiān)鼞B(tài)的砷。一般認(rèn)為水溶態(tài)、交換態(tài)的砷具有強(qiáng)的生物有效性，易被植物吸收，殘?jiān)鼞B(tài)砷的生物有效性差，不易被植物吸收，但當(dāng)土壤理化條件變化或在土壤微生物作用下導(dǎo)致砷結(jié)合礦物相態(tài)或粒徑改變時(shí)，均可使土壤中的砷釋放成為有效砷，土壤中砷結(jié)合形態(tài)及其分配比例的改變往往帶來(lái)植物吸收砷和土壤砷生物有效性的變化。

3、目前，砷污染土壤修復(fù)主要分為兩種途徑：一是改變污染土壤中砷的存在形態(tài)，使其由活化態(tài)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)，以此降低砷在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性，減弱其對(duì)植物和動(dòng)物的毒性；二是從污染土壤中去除砷，達(dá)到回收和減少土壤中重金屬的雙重目的，使其存留濃度接近或達(dá)到背景值。目前，國(guó)內(nèi)外砷污染土壤修復(fù)治理技術(shù)發(fā)展迅速，主要有以下幾種：工程措施方面，包括客土法、換土法和翻土法等；物理修復(fù)技術(shù)方面，包括固化/穩(wěn)定化、物理分離修復(fù)、玻璃化修復(fù)、電動(dòng)修復(fù)等；化學(xué)修復(fù)技術(shù)方面，包括原位/異位化學(xué)淋洗技術(shù)、土壤性能改良技術(shù)等；生物修復(fù)技術(shù)，包括動(dòng)物修復(fù)、微生物修復(fù)、植物修復(fù)等。

4、其中，在工程措施方面，土壤修復(fù)快速有效，可迅速降低污染濃度，但成本高，需大量挖掘和運(yùn)輸，可能破壞土壤結(jié)構(gòu)，不適用于大面積污染；物理修復(fù)效果穩(wěn)定，無(wú)二次污染風(fēng)險(xiǎn)，可針對(duì)深層土壤修復(fù)，但成本較高，技術(shù)復(fù)雜，對(duì)土壤性質(zhì)有一定影響；化學(xué)修復(fù)速度快，效果顯著，可針對(duì)特定污染物，但可能產(chǎn)生二次污染，成本較高，對(duì)土壤生態(tài)有潛在影響；生物修復(fù)成本低，環(huán)境友好，有利于土壤生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，但修復(fù)速度慢，效果受環(huán)境因素影響大修復(fù)效果不穩(wěn)定，適用范圍有限。

5、與其他修復(fù)技術(shù)相比，微生物修復(fù)技術(shù)在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢(shì)，但也存在一些局限之處。為了克服這些局限，需要進(jìn)一步加強(qiáng)微生物修復(fù)技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，提高微生物的降解能力和適應(yīng)性，完善修復(fù)效果的評(píng)估和監(jiān)測(cè)手段，以及探索更加高效、經(jīng)濟(jì)的修復(fù)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑，能夠快速有效地將土壤中的三價(jià)砷氧化為五價(jià)砷，提高生物修復(fù)速度。

2、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑，所述菌劑包括改性瓜爾膠載體和菌液，其中，所述改性瓜爾膠載體的結(jié)構(gòu)為：

4、。

5、進(jìn)一步地，所述改性瓜爾膠載體的制備過(guò)程包括以下步驟：

6、；

7、（1）取瓜爾膠與三溴化磷、吡啶于甲苯中在5~20°c反應(yīng)10~12h，經(jīng)處理得到溴化瓜爾膠；

8、（2）取溴化瓜爾膠與n,n,n',n'?-?四甲基-1,4-丁二胺于四氫呋喃中反應(yīng)16~24h，經(jīng)處理得到改性瓜爾膠載體。

9、進(jìn)一步地，所述瓜爾膠與三溴化磷、吡啶的質(zhì)量比為2：1~1.5：0.88~1。

10、進(jìn)一步地，所述溴化瓜爾膠與n,n,n',n'?-?四甲基-1,4-丁二胺的質(zhì)量比為2：0.5~0.55。

11、進(jìn)一步地，所述菌液的制備包括以下步驟：

12、1）菌株篩選：所述菌株為臺(tái)灣假單胞菌（pseudomonas?taiwanensis，購(gòu)自中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。）；

13、2）培養(yǎng)基準(zhǔn)備：所述培養(yǎng)基為營(yíng)養(yǎng)肉汁瓊脂、胰蛋白胨大豆肉湯中的一種，于蒸汽壓力滅菌鍋0.1mpa、121℃條件下滅菌20min；

14、3）菌株活化：將保存在-80~-70℃下的臺(tái)灣假單胞菌菌種取出，在冰浴下緩慢解凍，接種所述解凍的菌種于90~100倍體積的培養(yǎng)基中，放在恒溫振蕩培養(yǎng)箱于160~180rpm、30~32℃條件下振蕩培養(yǎng)24~48h，得活化的菌液；

15、4）擴(kuò)大培養(yǎng)及收集菌液：接種所述活化的菌液于裝有所述活化菌液20倍體積培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中，在30℃、180r/min和1vvm的通氣量條件下培養(yǎng)24h，即得菌液。

16、本發(fā)明的目的之二在于提供一種基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑的制備方法。

17、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

18、上述基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑的制備方法，包括以下步驟：然后將混合菌液和載體按照2:3的質(zhì)量比混合，180~200rpm攪拌3~5min，然后于15-20℃進(jìn)行干燥，干燥后含水量為6-10wt％，包裝，即得基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑。

19、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：

20、1.一種基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑，包括改性瓜爾膠載體和菌液，改性瓜爾膠的制備原理為：將改性瓜爾膠上的其中一部分醇羥基進(jìn)行鹵代反應(yīng)制得溴化瓜爾膠，再進(jìn)一步將溴化瓜爾膠與叔胺反應(yīng)制備為季銨鹽繼而制得改性瓜爾膠。

21、2.改性瓜爾膠與菌液共同作用后提高菌液修復(fù)速度：改性瓜爾膠具有季銨陽(yáng)離子，能夠提高對(duì)無(wú)機(jī)亞砷酸根離子的靜電相互作用和吸附性能，吸附效率高，吸附容量大，綠色環(huán)保，而改性瓜爾膠與菌液配合后，可以將土壤中的亞砷酸根離子吸附聚集，使菌液能夠快速將三價(jià)砷離子氧化為低毒、低遷移性的五價(jià)砷離子。

技術(shù)特征：

1.一種基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑，其特征在于，所述菌劑包括改性瓜爾膠載體和菌液，其中，所述改性瓜爾膠載體的結(jié)構(gòu)為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑，其特征在于，所述改性瓜爾膠載體的制備過(guò)程包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑，其特征在于，所述瓜爾膠與三溴化磷、吡啶的質(zhì)量比為2：1~1.5：0.88~1。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑，其特征在于，所述溴化瓜爾膠與n,n,n',n'-四甲基-1,4-丁二胺的質(zhì)量比為2：0.5~0.55。

5.一種基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑，其特征在于，所述菌液的制備包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑的制備方法，包括以下步驟：然后將混合菌液和載體按照2:3的質(zhì)量比混合，180~200rpm攪拌3~5min，然后于15-20℃進(jìn)行干燥，干燥后含水量為6-10wt％，包裝，即得基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于土壤污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑。所述基于砷轉(zhuǎn)化微生物長(zhǎng)效氧化穩(wěn)定土壤砷污染的菌劑包括改性瓜爾膠載體和菌液，所述改性瓜爾膠載體的制備包括以下步驟：取瓜爾膠與三溴化磷、吡啶于甲苯中在5~20°C反應(yīng)10~12h，經(jīng)處理得到溴化瓜爾膠；取溴化瓜爾膠與N,N,N',N'?四甲基?1,4?丁二胺于四氫呋喃中反應(yīng)16~24h，經(jīng)處理得到改性瓜爾膠載體。改性瓜爾膠與菌液共同作用后提高菌液修復(fù)速度，可以將土壤中的砷離子吸附聚集，使菌液能過(guò)快速將三價(jià)砷離子氧化為低毒、低遷移性的五價(jià)砷離子狀態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：付融冰,邢恩祿,郭小品,楊超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26