一种砷污染土壤修复剂及其用途制造技术

本发明专利技术公开了一种砷污染土壤修复剂及其用途，所述砷污染土壤修复剂的制备方法包括P11菌株的活化、发酵液的制备、P11干粉的制备、砷污染土壤修复剂的制得等步骤。本发明专利技术技术方案所使用的菌株和培养基原料均简单易得，成本低廉；产品砷污染土壤修复剂偏酸性，pH为自然pH（6.4±0.2），最适宜pH值亦为此，使用时不用调pH值，简化了工艺，其次该酸碱度非常接近常见土壤的酸碱度，故不会对土壤造成大的伤害；该砷污染土壤修复剂能够有效地洗脱土壤中的砷，异位淋洗时砷总体去除率可达95.52％；P11干粉作为微生物发酵产物，可生物降解，从而降低了修复剂修复技术的环境风险，对环境危害小，不会造成二次污染。

A Soil Repair Agent Contaminated with Arsenic and Its Application

The invention discloses an arsenic-contaminated soil remediation agent and its application. The preparation method of the arsenic-contaminated soil remediation agent includes the activation of strain P11, the preparation of fermentation broth, the preparation of P11 dry powder, and the preparation of arsenic-contaminated soil remediation agent. The strains and media used in the technical scheme of the invention are simple and easy to obtain, and the cost is low; the arsenic-contaminated soil remediation agent is acidic, and the pH value is natural pH (6.4+0.2), so the most suitable pH value is also for this purpose. The process is simplified without adjusting the pH value when using. Secondly, the acidity and alkalinity of the arsenic-contaminated soil is very close to the acidity and alkalinity of common soil, so the arsenic-contaminated Compound reagent can effectively remove arsenic from soil, and the total removal rate of arsenic can reach 95.52% during ectopic leaching. As a microbial fermentation product, P11 dry powder can be biodegraded, which reduces the environmental risk of remediation technology, has little harm to the environment and will not cause secondary pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种砷污染土壤修复剂及其用途
本专利技术涉及环境修复
，具体涉及一种砷污染土壤修复剂及其用途。
技术介绍
土壤重金属污染是指由于人类社会实践活动，土壤中的微量(类)金属元素在土壤中的含量超过一定的标准，过量沉积而引起的含量过高。土壤中重金属来源主要有内部来源和外部来源两种。在内部来源中，由于成土母质、地形地貌、水文气象及植被和土地利用类型等的不同，对土壤重金属含量的影响有很大差异，致使部分地区土壤背景值较高。外部原因主要是人类社会活动的影响，是土壤重金属污染的主要来源，主要包括以下几个方面：大气沉降、污水及农事活动、工矿企业生产等。土壤砷污染主要来源于砷矿企业生产以及大气沉降等。重金属进入土壤中，不易随水淋溶，不易被降解，并且还具有明显的生物富集作用。土壤是人类赖以生存和发展的物质基础，是自然环境的重要组成部分。不但为动物、植物和人类提供生活空间，并能为植物生长提供机械支撑能力,且为其生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。土壤一旦遭受砷污染，砷化物的毒性会破坏土壤的生态结构，或直接影响人类的健康安全。一方面，土壤砷污染破坏土壤生态系统，影响土壤微生物群落、土壤酶活性、土壤有机残落物降解作用、土壤呼吸代谢等，从而影响土壤微生物、动物的生长发育；也使土壤肥力退化，影响植物的生长发育，引起植物生理功能紊乱、营养失调，使作物的产量和质量均大幅度下降；恶化水环境。另一方面，砷污染土壤扬尘进入暴露在扬尘中的人群体内，或是随粮食迁移累积或通过食物链传递，在人和生物体内富集，严重威胁着人类的身体健康。砷污染也属于重金属污染。砷是一种致癌的类金属，元素砷的毒性极低，砷化物均有毒性，三价砷化合物(三氧化二砷俗称砒霜)比其他砷化合物毒性更强。改革开发来，随着工业化的发展，越来越多的砷矿开采、砷类工业以及含砷的农药的使用，使土壤中砷的积累越来越多，我国每年产生的含砷废渣量大约有50万吨，累积未处理的含砷废渣量为200万吨，砷土壤污染越来越严峻。2013年，湖北某地区，6家企业长期非法排放含砷污染物，致使部分村民慢性砷中毒；湖南某县开采雄黄矿以及炼制砒霜，使大气、土壤、水体的砷污染及其严重，仅2010年就有157名村民死于癌症，另有190人患癌。面对日趋严重的土壤砷污染问题，各国学者越来越重视对各种土壤砷污染修复技术的研究和应用。目前，常用的砷污染土壤修复技术主要包括：物理化学修复(客土法、固化/稳定化修复、热处理法、电动修复法、土壤淋洗)和生物修复(微生物修复、植物修复、联合修复等)。客土法是以非污染土壤将污染土壤覆盖或以非污染土壤置换污染土壤，此法治理效果显著，但恢复土壤结构和肥力所需时间较长。砷污染土壤的固化/稳定化修复是先将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)，再使As(Ⅴ)与特定的络合剂反应，转化为不活泼且无毒的络合物，但固定或稳定剂对土壤会造成二次污染或是其他伤害。植物修复，砷污染土壤的植物修复是利用砷耐受或超积累植物及其共生微生物将砷提取、转移、吸收、分解、转化或固定，从而达到移除、削减或稳定砷化合物，或降低砷毒性等目的，但砷超累积植物(蜈蚣草、粉叶蕨等)通常都生物量较低、植株矮小、生长缓慢。微生物修复，包括微生物对重金属的溶解、吸附、氧化、固定等作用，目前已发现有较多的耐砷和超富集砷的微生物(如：假单胞菌属的砷氧化菌)。淋洗修复包括原位淋洗修复和异位淋洗修复，原位淋洗修复主要是指向污染土壤中施加淋洗修复剂，使其向下渗透穿过污染土壤，并与其中的污染物发生解吸、螯合、溶解或络合等物理、化学作用，最终使污染物转移入淋出液中，或是在土壤中稳定沉积；异位淋洗修复主要是在原位淋洗修复的基础上，增加了一个搅拌反应池(或反应器)，然后将处理达标的土壤回填。目前化学淋洗法通常使用化学洗涤剂来修复重金属污染土壤，但往往会造成二次污染。另外，常见螯合剂(如：乙二胺四乙酸二钠(简称EDTA))作为一种有效螯合剂，对大多数重金属均有较好的螯合作用，但无法与阴离子重金属(如As)形成稳定螯合物，而且由于废水中含有螯合剂(EDTA)，螯合物稳定性较高，难以以传统的物化方式进行处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中的上述缺陷，提供一种环保高效、低成本的砷污染土壤修复剂。本专利技术的另一目的是提供上述砷污染土壤修复剂的用途。为实现上述目的，本专利技术提供了一种砷污染土壤修复剂，其特征在于制备方法包括如下步骤：1)P11菌株的活化：所述P11菌株经鉴定为台湾假单胞菌(Pseudomonastaiwanensis，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCCNo:M2016700)；2)发酵液的制备：对步骤1)得到的活化后的菌种进行发酵，得发酵液；3)P11干粉的制备：用步骤2)得到的发酵液制备P11干粉；4)砷污染土壤修复剂的制得：用步骤3)得到的P11干粉配制得到所述砷污染土壤修复剂。优选地，步骤1)所述的菌株的活化方法为：先将保存的台湾假单胞菌(Pseudomonastaiwanensis)菌种在冰浴下解冻，所述保存的台湾假单胞菌保存时，菌液的OD600在0.6-0.7之间，菌液与体积百分比浓度为50％的甘油等体积比混合，在液氮下速冻，再转至-70℃冰箱保存；然后在超净工作台中接种所述解冻的菌种于100倍体积的TSB培养基中，放在恒温振荡培养箱于180rpm、30℃条件下振荡培养24h，得活化的菌液，所述TSB培养基配制时须经蒸汽压力灭菌锅0.1Mpa、121℃条件下灭菌20min。进一步优选地，步骤2)所述的发酵液的制备方法为：接种所述活化的菌液于装有所述活化菌液20倍体积TSB培养基的发酵罐中，在30℃、180r/min和1vvm的通气量条件下培养24h，即得所述发酵液。进一步优选地，步骤3)所述的P11干粉的制备方法为：将所述发酵液直接在进风温度170℃、出风温度75℃的条件下进行喷雾干燥，然后在37℃的鼓风干燥箱内干燥，直至干燥物的质量不变，即得所述得P11干粉。进一步优选地，步骤4)所述的砷污染土壤修复剂的制得方法为：用超纯水溶解所述P11干粉，使得所述P11干粉浓度为50g/L，即得所述砷污染土壤修复剂。本专利技术还提供了所述的砷污染土壤修复剂在砷污染土壤修复中的用途。优选地，所述的砷污染土壤修复剂在砷污染土壤修复中的用途，其特征在于操作方法为：挖掘砷污染土壤，经破碎和分选，传送至搅拌反应容器；将土壤湿润，向搅拌反应容器中加入所述砷污染土壤修复剂，混合搅拌；将混合搅拌液转入固液分离池，静置，通过砂网、纱布或助滤膜过滤的方式，使淋出液流进淋出液收集池；对淋出液采用化学沉淀法、电解法、物理方法或生物方法处理，使淋出液处理达标后排放；其中，将土壤湿润的方法是向土壤中加入体积升数是土样质量千克数的2倍的纯净水湿润土壤5min，向搅拌反应容器中加入所述砷污染土壤修复剂时，所加入的砷污染土壤修复剂的体积升数是土样质量千克数的5倍，混合搅拌的时间是20h，混合搅拌液转入固液分离池中静置的时间是1h，用纱布过滤时采用3层纱布。本专利技术用砷污染土壤分离的砷氧化菌台湾假单胞菌(Pseudomonastaiwanensis11，即所述P11菌株)的发酵液进行喷雾干燥制得的干粉(即所述P11干粉)制得所述砷污染土壤修复剂。本专利技术技术方案至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种砷污染土壤修复剂，其特征在于制备方法包括如下步骤：1）P11菌株的活化：所述P11菌株经鉴定为台湾假单胞菌（Pseudomonas taiwanensis，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC  No: M 2016700）；2）发酵液的制备：对步骤1）得到的活化后的菌种进行发酵，得发酵液；3）P11干粉的制备：用步骤2）得到的发酵液制备P11干粉；4）砷污染土壤修复剂的制得：用步骤3）得到的P11干粉配制得到所述砷污染土壤修复剂。

【技术特征摘要】
1.一种砷污染土壤修复剂，其特征在于制备方法包括如下步骤：1）P11菌株的活化：所述P11菌株经鉴定为台湾假单胞菌（Pseudomonastaiwanensis，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCCNo:M2016700）；2）发酵液的制备：对步骤1）得到的活化后的菌种进行发酵，得发酵液；3）P11干粉的制备：用步骤2）得到的发酵液制备P11干粉；4）砷污染土壤修复剂的制得：用步骤3）得到的P11干粉配制得到所述砷污染土壤修复剂。2.如权利要求1所述的一种砷污染土壤修复剂，其特征在于步骤1）所述的菌株的活化方法为：先将保存的台湾假单胞菌（Pseudomonastaiwanensis）菌种在冰浴下解冻，所述保存的台湾假单胞菌保存时，菌液的OD600在0.6-0.7之间，菌液与体积百分比浓度为30%的甘油等体积比混合，在液氮下速冻，再转至-70℃冰箱保存；然后在超净工作台中接种所述解冻的菌种于100倍体积的TSB培养基中，放在恒温振荡培养箱于180rpm、30℃条件下振荡培养24h，得活化的菌液，所述TSB培养基配制时须经蒸汽压力灭菌锅0.1Mpa、121℃条件下灭菌20min。3.如权利要求2所述的一种砷污染土壤修复剂，其特征在于步骤2）所述的发酵液的制备方法为：接种所述活化的菌液于装有所述活化菌液20倍体积TSB培养基的发酵罐中，在30℃、180r/min和1vvm的通气...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘继承，夏清强，汪劲松，倪明，
申请(专利权)人：湖北师范大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42