碳酸盐矿化菌在降低土壤中镉有效态含量中的应用及方法技术

本发明专利技术提供了一种碳酸盐矿化菌在降低土壤中镉有效态含量中的应用及方法，涉及资源与环境技术领域，本发明专利技术提供的碳酸盐矿化菌通过实验发现能够有效降低土壤中镉有效态的含量，同时，本发明专利技术提供的碳酸盐矿化菌的耐受能力强，能适应较恶劣的生存环境。本发明专利技术提供的利用碳酸盐矿化菌降低土壤中镉有效态含量的方法，将碳酸盐矿化菌菌液、待修复土壤和营养物质按比例混合后培养，即可达到修复的效果，操作简单，成本低廉。采用微生物修复重金属污染，无二次污染，在土壤重金属污染修复方面具有广阔的应用前景。

Application and method of carbonate mineralized bacteria in reducing the content of cadmium in soil

The present invention provides a kind of carbonate mineralization microbe in reducing the application and method of the effective content of cadmium in soil, which relates to the technical field of resources and environment, carbonate mineralization bacteria provided by the invention is found through experiments that can effectively reduce the content of available cadmium in soil at the same time, carbonate mineralization bacteria provided by the invention of the tolerance ability that can adapt to the severe environment. The invention provides a method for reducing the content of cadmium effective state in soil by using carbonate mineralized bacteria. After mixing the carbonate mineralized bacteria liquid, the soil to be repaired and the nutrients in proportion, the effect of repair can be achieved, and the operation is simple and the cost is low. The use of microorganisms to repair heavy metal pollution, without two pollution, in the remediation of heavy metal pollution in the soil has a broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
碳酸盐矿化菌在降低土壤中镉有效态含量中的应用及方法
本专利技术涉及资源与环境
，尤其是涉及一种碳酸盐矿化菌在降低土壤中镉有效态含量中的应用及方法。
技术介绍
自20世纪初发现镉以来，Cd被广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域，需求量也越来越大，相当数量的Cd通过废气、废水、废渣排人环境，造成严重的环境污染。金属镉是典型的重金属元素，是环境中最为危险的五大因素之一，其毒性是铅的5倍以上，其多来源于冶炼、化学工业、镀铬工业、废料制造、垃圾焚烧及尾矿堆等。Cd2+可通过食物链进入人体，蓄积在肝肾之中，造成慢性不可逆的肝脏损伤，严重的将导致骨质疏松和软化。Cd2+不能被彻底清除，在环境中滞留时间久，随食物链在植物、动物和人体中不断积累，这种永久性和积累性造成的潜在危害比表观影响严重得多。近十年我国发生Cd2+污染事件60多起，市场上常见的市售大米约10％存在Cd2+超标，已对我们的生存环境和身体健康产生了极大的威胁。因此从源头控制Cd2+污染，发展高效低廉的修复技术已经势在必行。重金属污染的修复是指利用物理、化学和生物的方法将重金属清除或将其固定在土壤中降低其迁移性和生物有效性，降低重金属的健康风险和环境风险。世界各国对重金属污染修复技术主要包括物理、化学、生物、和联合修复技术等。众多修复手段中生物修复以其成本低、无二次污染、高效等受到广泛的关注，被称为最具应用前景的修复手段。Cd2+不是植物生长发育的必需元素，会对植物造成不良影响，如植株矮小、叶片退绿、生长迟缓、产量下降甚至死亡等，因而植物修复Cd2+污染受到环境的诸多限制。而微生物适应性较强，耐受Cd2+能力高，适用于大面积、低浓度的污染区域修复，使微生物技术成为近年来治理Cd2+污染领域的研究热点。目前微生物修复重金属污染的机理主要包括对重金属的吸附、沉淀、氧化-还原等作用，一直以来对微生物修复重金属的研究热点主要集中在微生物对重金属的吸附作用、特性和机理方面，技术方法也日趋成熟。微生物修复重金属污染的机理主要包括对重金属具有吸附、沉淀、氧化-还原等作用，从而降低污染土壤中重金属的毒性。细胞壁是细菌和重金属直接接触的部位，富含羧基阴离子和磷酸阴离子，易结合环境中活性金属阳离子到其表面。细菌及其代谢产物对溶解态的金属离子具有较强的活化能力，也可以吸附固定土壤中的重金属。目前，多数应用微生物修复污染均应用了微生物的吸附机理，而针对微生物诱导碳酸盐成矿技术修复重金属污染的问题研究鲜有报道。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种碳酸盐矿化菌在降低土壤中镉有效态含量中的应用，本专利技术的第二个目的在于提供一种利用碳酸盐矿化菌降低土壤中镉有效态含量的方法，以缓解现有技术中存在的土壤镉污染严重，且修复治理操作复杂、修复成本高，存在二次污染，针对微生物诱导碳酸盐成矿技术修复重金属污染的问题研究鲜有报道的技术问题。本专利技术提供了一种碳酸盐矿化菌在降低土壤中镉有效态含量中的应用。进一步地，所述碳酸盐矿化菌为芽孢杆菌；优选地，所述芽孢杆菌为矿化芽孢杆菌。进一步地，所述方法包括：取所述碳酸盐矿化菌菌液、待修复土壤和营养物质按照质量比为0.5-2:1-10:0.01-0.1混合，于20-30℃条件下修复1-20天；其中，碳酸盐矿化菌菌液的浓度为OD600＝0.5-3；待修复土壤中镉含量为2-20mg/kg。进一步地，所述方法包括：取所述碳酸盐矿化菌菌液、待修复土壤和营养物质按照质量比为0.8-1.5:2-8:0.03-0.07混合，于20-30℃条件下修复8-18天；其中，碳酸盐矿化菌菌液的浓度为OD600＝1.0-2.0；待修复土壤中镉含量为5-15mg/kg。进一步地，所述方法包括：取所述碳酸盐矿化菌菌液、待修复土壤和营养物质按照质量比为1:5:0.05混合，于25℃条件下修复14天；其中，碳酸盐矿化菌菌液的浓度为OD600＝1.5；待修复土壤中镉含量为10mg/kg。进一步地，所述降低土壤中镉有效态含量是利用了所述碳酸盐矿化菌的生物矿化功能。进一步地，取镉含量为2-20mg/kg的土壤，风干后研磨过筛，得到所述待修复土壤。进一步地，在所述修复过程中，维持待修复土壤含水率为25％-45％。进一步地，所述营养物质为尿素。进一步地，所述碳酸盐矿化菌为芽孢杆菌；优选地，所述芽孢杆菌为矿化芽孢杆菌。本专利技术提供的碳酸盐矿化菌通过实验发现能够有效降低土壤中镉有效态的含量，同时，本专利技术提供的碳酸盐矿化菌的耐受能力强，能适应较恶劣的生存环境。本专利技术提供的利用碳酸盐矿化菌降低土壤中镉有效态含量的方法，将碳酸盐矿化菌菌液、待修复土壤和营养物质按比例混合后培养，即可达到修复的效果，操作简单，成本低廉。采用微生物修复重金属污染，无二次污染，在土壤重金属污染修复方面具有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例3提供的碳酸盐矿化菌的生长曲线及单体脲酶活性；图2为本专利技术实施例3提供的碳酸盐矿化菌修复后土壤中镉的有效态含量变化。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种碳酸盐矿化菌在降低土壤中镉有效态含量中的应用。其中，降低土壤中镉有效态含量是利用了碳酸盐矿化菌的生物矿化功能。诱导矿化是生物地球化学循环的一个基础部分，它是有机体的生物活性和周围物理环境之间的相互作用，其中碳酸盐矿化是生物矿化的一个重要方面，被各个领域广泛研究，比如：材料学，地质学，微生物学等。在环境学领域中可以利用微生物成矿这一特点修复重金属污染的农田、水体等。本研究中利用碳酸盐矿化菌降低土壤中Cd的有效态含量，减小Cd生物有效性，对降低Cd污染土壤的生态风险具有深远意义。在一个优选的实施方式中，碳酸盐矿化菌为芽孢杆菌。在一个更优选的实施方式中，芽孢杆菌为矿化芽孢杆菌。由于菌株可以产生脲酶，分解尿素后会使菌体细胞膜周围局部pH升高，促进尿素分解产物碳酸根与镉在细胞膜上结晶。在这个阶段，菌体表面各种官能团，例如可以为，但不限于羧基、磷酸根、铵根等吸引镉离子，进而与碳酸根结合形成碳酸镉。该过程将有效态Cd2+转变为较稳定的碳酸镉晶体。另外，本专利技术还提供了一种利用碳酸盐矿化菌降低土壤中镉有效态含量的方法，包括：取碳酸盐矿化菌菌液、待修复土壤和营养物质按照质量比为0.5-2:1-10:0.01-0.1混合，于20-30℃条件下修复1-20天。其中，碳酸盐矿化菌菌液、待修复土壤和营养物质的质量比例如可以为，但不限于0.5：1：0.01、0.8：2：0.03、1：5：0.05、1.5：8：0.07、2：10：0.1、0.5：10：0.01或2：1：0.1。修复温度例如可以为，但不限于20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、7℃、28℃、29℃或30℃。修复时间为1天、2天、4天、6天、8天、10天、12天、14天、16天、18天或20天。碳酸盐矿化菌菌液的浓度为OD600＝0.5-3；待修复土壤中镉含量为2-20mg/kg。其中，碳酸盐矿化菌菌液的浓度例如可以为，但不限于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳酸盐矿化菌在降低土壤中镉有效态含量中的应用。

【技术特征摘要】
1.一种碳酸盐矿化菌在降低土壤中镉有效态含量中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述碳酸盐矿化菌为芽孢杆菌；优选地，所述芽孢杆菌为矿化芽孢杆菌。3.一种利用碳酸盐矿化菌降低土壤中镉有效态含量的方法，其特征在于，所述方法包括：取所述碳酸盐矿化菌菌液、待修复土壤和营养物质按照质量比为0.5-2:1-10:0.01-0.1混合，于20-30℃条件下修复1-20天；其中，碳酸盐矿化菌菌液的浓度为OD600＝0.5-3；待修复土壤中镉含量为2-20mg/kg。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括：取所述碳酸盐矿化菌菌液、待修复土壤和营养物质按照质量比为0.8-1.5:2-8:0.03-0.07混合，于20-30℃条件下修复8-18天；其中，碳酸盐矿化菌菌液的浓度为OD600＝1.0-2.0；待修复土壤中镉含量为5-15mg/kg。...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵越，魏丽，苗竹，李淑彩，朱湖地，宋登慧，李静文，刘泽军，吕正勇，
申请(专利权)人：北京高能时代环境技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11