一種重金屬污染土壤的微生物修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于土壤微生物修復(fù)領(lǐng)域，涉及微生物原位修復(fù)，尤其是一種重金屬污染 土壤的微生物修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 土壤污染是由于土壤中含有的有害物質(zhì)過多，超過了土壤的自凈能力，從而引起 了土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，有害物質(zhì)在土壤中逐漸累積，通過"土壤一植物一人 體"，或通過"土壤一水一人體"間接被人體吸收，達(dá)到危害人體健康的程度。土壤重金屬污 染主要包括汞（Hg)、鎘（Cd)、鉛（Pb)、鉻（Cr)和類金屬砷（As)等生物毒性顯著的元素，以及 有一定毒性的鋅（Zn)、銅（Cu)、鎳（Ni)等元素，重金屬污染元素在土壤中移動(dòng)性差、滯留 時(shí)間長(zhǎng)、只能發(fā)生形態(tài)的轉(zhuǎn)變和迀移，不能被微生物降解。歷史上發(fā)生的"骨痛病"和"水俁 病"就是由于重金屬污染而致病的典型案例。因此，探索土壤重金屬污染的有效修復(fù)方法成 為當(dāng)務(wù)之急。
[0003] 目前，土壤重金屬污染治理途徑主要有兩種，一是改變重金屬在土壤中的存在狀 態(tài)，使其由活化態(tài)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定態(tài)；二是從土壤中除去重金屬。方法主要有工程物理化學(xué)法，包 括：客土法、沖洗絡(luò)合法、電動(dòng)化學(xué)法、熱處理法等，不適合污染面積較大的土壤；生物修復(fù) 法包括：植物修復(fù)、微生物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)等，植物和低等動(dòng)物修復(fù)法對(duì)土壤修復(fù)的效果 不太顯著；微生物修復(fù)利用土壤中的某些微生物對(duì)重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作 用，從而降低土壤中重金屬的毒性。該技術(shù)可以使重金屬污染物從土壤中去除，對(duì)周圍環(huán)境 影響較小，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，具有的巨大土壤修復(fù)潛力。但現(xiàn)有的重金屬污染土壤的微生 物修復(fù)技術(shù)存在一定的局限性，如微生物修復(fù)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、見效慢、一般形成絡(luò)合物降低重 金屬的危害，并不能將重金屬?gòu)耐寥乐谐ァ?br>[0004] 趨磁細(xì)菌屬于革蘭氏陰性菌，是專性微好氧、兼性或?qū)Ｐ詤捬跫?xì)菌，具有負(fù)趨氧特 性，細(xì)胞內(nèi)有沿菌體長(zhǎng)軸排列、由膜包被的磁小體顆粒鏈，在地磁場(chǎng)的作用下可以定向運(yùn) 動(dòng)，而且對(duì)重金屬有較強(qiáng)的吸附能力。目前，國(guó)內(nèi)外已有關(guān)于趨磁細(xì)菌吸附水體中重金屬的 研究，但是對(duì)于趨磁細(xì)菌修復(fù)重金屬污染的土壤尚未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作簡(jiǎn)單、成本低 廉、修復(fù)效果好、不破壞土壤肥力、不存二次污染的微生物原位修復(fù)方法。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的： 一種重金屬污染土壤的微生物修復(fù)方法，包括以下步驟： 步驟一，分離趨磁細(xì)菌： 利用趨磁細(xì)菌收集器從水下污泥表面部分分離得到趨磁細(xì)菌； 步驟二，趨磁細(xì)菌的培養(yǎng)： 將步驟一中分離得到的趨磁細(xì)菌按照每毫升液體培養(yǎng)基中接種7X 107~1. 5X IO8個(gè)細(xì) 菌，在黑暗條件下進(jìn)行培養(yǎng)，液體培養(yǎng)基的pH為4~7,培養(yǎng)溫度為20~30°C，培養(yǎng)15~25d后， 獲得處于生長(zhǎng)對(duì)數(shù)期的培養(yǎng)液，每毫升培養(yǎng)液中含有I. 5X 10s~3. 5X IO8個(gè)趨磁細(xì)菌； 步驟三，趨磁細(xì)菌修復(fù)重金屬污染土壤： 將步驟二中得到的培養(yǎng)液，加入到被重金屬污染的土壤中，添加比例：每畝地重金屬污 染的土壤中噴施10~30L培養(yǎng)液，翻耕表層土壤，使趨磁細(xì)菌與被重金屬污染的土壤充分混 合，趨磁細(xì)菌在地磁場(chǎng)的作用下向土壤深處移動(dòng)，吸附深層土壤中的重金屬； 步驟四，趨磁細(xì)菌的回收： 15~20天后，灌溉步驟三中土壤，使重金屬污染土壤保持淹水狀態(tài)，在土壤上面放上磁 鐵，使趨磁細(xì)菌由土壤深層回到土壤的表面； 步驟五，趨磁細(xì)菌與重金屬的分離： 經(jīng)過20~25天之后收集步驟四中與磁鐵接觸的表面土壤，并用水淋洗，收集淋洗液，提 取重金屬，淋洗后的土壤回填原處。
[0007] 優(yōu)選的，所述步驟一中利用趨磁細(xì)菌收集器從水下污泥表面分離得到趨磁細(xì)菌的 具體方法為： 1) 取已滅菌、干燥的培養(yǎng)皿，并在培養(yǎng)皿內(nèi)設(shè)置鐵絲網(wǎng)，取水下表面0. 5~lcm處的污泥 放入培養(yǎng)皿中，蓋住鐵絲網(wǎng)； 2) 在已滅菌的趨磁細(xì)菌收集器內(nèi)裝滿無(wú)菌水，并在趨磁細(xì)菌收集器的開口端蓋上一層 濾紙，將趨磁細(xì)菌收集器迅速倒扣在所述鐵絲網(wǎng)上； 3) 在趨磁細(xì)菌收集器的底部放一磁鐵，N極朝上，靜置4~5h后，用無(wú)菌注射器從取樣孔 收集趨磁細(xì)菌。
[0008] 優(yōu)選的，步驟一中的趨磁細(xì)菌收集器由塑料管1和隔板3構(gòu)成，塑料管1的一端開 口，另一端的中心留有取樣孔2,隔板3位于塑料管1的中間位置，隔板3的中間留有連通的 孔。
[0009] 優(yōu)選的，步驟四中的磁鐵S極與土壤接觸。
[0010] 優(yōu)選的，步驟五中收集的重金屬土壤深度為8~12cm。
[0011] 優(yōu)選的，所述重金屬污染的土壤類型為黃壤或紅壤，pH為4~6。
[0012] 優(yōu)選的，所述重金屬污染的土壤中含有Pb、Ni、Cu中的一種或一種以上重金屬元 素。
[0013] 優(yōu)選的，所述重金屬污染土壤中Pb元素的濃度為500~3000 mg/kg \ Ni元素的濃 度為 300~1000 mg/kg \ Cu 元素的濃度為 400~2000 mg/kg 1O
[0014] 步驟一中分離得到的趨磁細(xì)菌首先要進(jìn)行吸附率檢測(cè)，將趨磁細(xì)菌置于提前配制 好的含有Pb、Ni、Cu中的任何一種重金屬的溶液中，其中Pb、Ni、Cu的濃度分別為400、70、 120 mg/kg \當(dāng)趨磁細(xì)菌的吸附率均達(dá)到30%以上時(shí)，才可以將趨磁細(xì)菌用于土壤重金屬污 染的治理。
[0015] 本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明提供一種重金屬污染土壤的微生物修復(fù)方法，選用的是趨磁細(xì)菌，趨磁細(xì)菌均 屬于革蘭氏陰性菌，是專性微好氧、兼性或?qū)Ｐ詤捬跫?xì)菌，具有負(fù)趨氧特性，有鞭毛，細(xì)胞內(nèi) 有沿菌體長(zhǎng)軸排列、由膜包被的磁小體顆粒鏈，在磁場(chǎng)的作用下可以定向運(yùn)動(dòng)。
[0016] 由于地磁場(chǎng)的作用力很弱，在土壤表面放上磁鐵，并灌溉重金屬污染的土壤，降低 土壤表面的含氧量，創(chuàng)造適合趨磁細(xì)菌生長(zhǎng)的環(huán)境；既而，可以使趨磁細(xì)菌向土壤表面移 動(dòng)，而且趨磁細(xì)菌吸附重金屬的速度很快，在其移動(dòng)的過程中可以有效吸附土壤中的重金 屬，大大降低了土壤中重金屬的積累量。該方法屬于原位修復(fù)，操作簡(jiǎn)單、成本低廉、修復(fù)效 果好、不破壞土壤肥力、不存在土壤的二次污染；并且趨磁細(xì)菌在吸附重金屬以后可以通過 磁分離器進(jìn)行分離，有利于重金屬的回收利用。
【附圖說明】
[0017] 圖1為趨磁細(xì)菌收集器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖中：1塑料管、2取樣孔、3隔板。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面通過具體的實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步敘述本發(fā)明，需要說明的是以下實(shí)施例是說明性 的，而非限定的。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，對(duì)這些 實(shí)施方式中的物料成分和用量進(jìn)行的各種改變或改動(dòng)也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種重金屬污染土壤的微生物修復(fù)方法，包括以下幾個(gè) 步驟： 步驟一，分離趨磁細(xì)菌： 利用趨磁細(xì)菌收集器從不同地區(qū)的水下污泥表面部分分離得到不同種類的趨磁細(xì) 菌； 利用趨磁細(xì)菌收集器從水下污泥表面分離得到趨磁細(xì)菌的具體方法為： 1) 取已滅菌、干燥的培養(yǎng)皿，并在培養(yǎng)皿內(nèi)設(shè)置鐵絲網(wǎng)，取水下表面0. 5~lcm處的部分 污泥放入所述培養(yǎng)皿中，蓋住鐵絲網(wǎng)； 2) 在趨磁細(xì)菌收集器的取樣孔2上塞入橡膠塞，滅菌，向已滅菌的趨磁細(xì)菌收集器 內(nèi)裝滿無(wú)菌水，在所述趨磁細(xì)菌收集器的開口端蓋上一層濾紙，并迅速倒扣在所述鐵絲網(wǎng) 上； 3) 在所述趨磁細(xì)菌收集器的底部放一塊磁鐵，N極朝上，靜置4-5h后，用無(wú)菌注射器從 取樣孔2收集趨磁細(xì)菌。
[0021] 步驟二，趨磁細(xì)菌的培養(yǎng)： 將步驟一中分離得到的趨磁細(xì)菌按照每毫升液體培養(yǎng)基中接種7X 107~1. 5X IO8個(gè)細(xì) 菌，在黑暗條件下進(jìn)行培養(yǎng)，液體培養(yǎng)基的PH為4~7,培養(yǎng)溫度為20~30°C，測(cè)定細(xì)菌生長(zhǎng)曲 線，培養(yǎng)15~25d后，獲得處于生長(zhǎng)對(duì)數(shù)期的培養(yǎng)液，測(cè)定培養(yǎng)液的濃度為每毫升培養(yǎng)液中 含有I. 5 X 10s~3. 5 X IO8個(gè)趨磁細(xì)菌； 趨磁細(xì)菌的液體培養(yǎng)基為：每IL去離子水中含維生素混合液2~5ml，無(wú)機(jī)鹽混合液 I. 5~5. OmL，醋酸鈉 210~300mg，氯化銨 60~74mg，維生素 B 9~14 μ g，刃天青 0· 4~L Omg，奎尼 酸鐵 25~35 μ mol，巰基乙酸鈉 50~65mg，加入NaOH調(diào) pH值至 4~7, 120~150°C滅菌 30~50min。
[0022] 步驟三，趨磁細(xì)菌修復(fù)重金屬污染土壤： 將步驟二中得到的培養(yǎng)液，加入到被重金屬污染的土壤中，添加比例滿足每畝地重金 屬污染的土壤中接種10~30L培養(yǎng)液，翻耕表層土壤，使趨磁細(xì)菌與土壤表面被重金屬污染 的土壤充分混合，趨磁細(xì)菌在地磁場(chǎng)的作用下向土壤深處移動(dòng)，吸附深層土壤中的重金屬， 減少土壤中的重金屬含量； 步驟四，趨磁細(xì)菌的回收： 15~20天后，給步驟三中的土壤灌溉，使重金屬污染土壤保持淹水狀態(tài)，降低土壤中的 氧含量，并在土壤上面放上磁鐵，磁鐵的S極與土壤接觸，促使趨磁細(xì)菌由土壤深層回到土 壤的表面； 步驟五，趨磁細(xì)菌與重金屬的分離： 經(jīng)過20~25天之后收集步驟四中與磁鐵