一种采用核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌原位修复铀污染地下水的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌原位修复铀污染地下水的方法。厌氧条件下，核黄素可以介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌促进铁矿物的还原性溶解，从而使吸附在铁矿物表面的不稳定态的铀释放到地下水中；然后，核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌促进地下水和沉积物中次生铁矿物的形成，还原和固定地下水中溶液态的铀，从而实现对铀污染地下水的修复。该方法不仅降低了地下水中的铀浓度，而且还提高了沉积物中铀的稳定性，且核黄素是一种内源性电子穿梭体，对环境友好，操作简单，符合绿色环境治理的理念，本方法在地浸采铀退役采区铀污染地下水修复领域具有良好的应用前景。

In situ remediation of uranium-contaminated groundwater by riboflavin-mediated extracellular polymer Sphingomonas sphingosinomonas

【技术实现步骤摘要】
一种采用核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌原位修复铀污染地下水的方法
本专利技术涉及铀污染地下水原位修复
具体是一种采用核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌，还原性溶解地浸采铀退役采区铀污染地下水中吸附有铀的铁矿物，将铀释放到地下水中，同时促进地下水沉积物中次生铁矿物的形成，还原和固定地下水中液态铀的新方法。
技术介绍
近年来，随着我国铀矿采冶发展战略的调整，原地浸出法已成为铀矿开采的主要方法。地浸采铀矿山退役后，由于地浸采铀工艺采用的溶浸剂会残留在采区的含矿含水层中，造成了地下水的铀污染。因此，研究地浸采铀退役采区铀污染地下水的治理方法，仍然是铀矿冶领域非常紧迫的任务之一。目前铀污染地下水治理方法主要有：自然净化法、抽出处理法、还原沉淀法等。但是，自然修复的过程比较长，对采区的地质条件要求非常高；抽出处理法不能原地修复，对吸附在沉积物上的铀几乎不能抽出，且成本较高；还原沉淀法操作不便，反应速度慢，生成的泥渣量大，且难以回收利用，易产生污泥的二次污染等。因此，亟需研发一种更加高效、廉价的地下水修复方法。近年来，研究人员发现，电子穿梭体和微生物能促进地下水沉积物中吸附有铀的铁矿物的还原性溶解；研究人员还发现，电子穿梭体和微生物能促进地下水沉积物中次生铁矿物的形成，还原和固定地下水中溶液态的铀。但是，关于电子穿梭体和微生物的这两种作用的研究，过去一直都是分开进行的。本专利技术根据电子穿梭体和微生物的这两种作用，研发了一种采用核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌修复地浸采铀退役采区铀污染地下水的新方法。该方法采用核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌，先还原性溶解地下水沉积物中吸附有铀的铁矿物，将吸附在铁矿物上的铀解吸下来；再利用地下水沉积物中形成的次生铁矿物，还原和固定地下水中溶液态的铀，防止它们的迁移扩散，实现对地浸采铀退役采区铀污染地下水的修复。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种采用核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌原位修复地浸采铀退役采区铀污染地下水的方法。该方法具有修复成本低、修复期周期短、修复效果好、工艺流程短、无二次污染等多重优点。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：（1）培养胞外多聚物鞘氨醇单胞菌；（2）建立沉积物-地下水微模型；（3）添加核黄素至步骤（2）建立的微模型中；（4）向步骤（3）添加了核黄素的微模型中按2%的接种量接种步骤（1）所培养的胞外多聚物鞘氨醇单胞菌；（5）将步骤（4）添加了核黄素和接种了胞外多聚物鞘氨醇单胞菌的微模型在恒温厌氧条件下避光静置一段时间；（6）测定地下水中铀浓度。其进一步的措施是：所述培养胞外多聚物鞘氨醇单胞菌的具体方法是：从中国微生物菌种保藏中心(CGMCC)购买铁还原菌-胞外多聚物鞘氨醇单胞菌。按10.0g蛋白胨，5.0g酵母提取物，1.0g葡萄糖，1.0L蒸馏水的配方配置007液体培养基，用1MHCl和1MNaOH溶液将培养基的pH值调至6.8-7.0之间，并于121ºC高压灭菌锅中灭菌30min，备用。取0.3-0.5mL的007液体培养基，滴入胞外多聚物鞘氨醇单胞菌的安瓿内，轻轻振荡，使冻干菌体溶解呈悬浮状。取全部菌悬液，转移到装有15mL007液体培养基的试管中，再将其置于转速为180rpm的摇床，在30ºC下培养10-12h。然后再将培养好的菌液按2%的接种量接种至007液体培养基中，置于转速为180rpm的摇床，在30ºC下培养10-12h。如此重复培养3次后，即得到用于实验的胞外多聚物鞘氨醇单胞菌，细胞浓度为6×106细胞/mL。所述建立沉积物-地下水微模型的具体方法是：加入含铀含铁的沉积物0.8g，铀含量为0.8mg/L地下水400mL以及007培养基400mL至瓶中，摇匀，用1MHCl和1MNaOH溶液调节混合悬浊液的pH值至6.00±0.05范围内，加塞密闭保存，沉积物-地下水微模型的建立完成。所述添加核黄素至步骤（2）中微模型中的具体方法是：将0.032-0.064g核黄素分别加入到步骤（2）建立的沉积物-地下水微模型的瓶中，并于121ºC的高压灭菌锅中灭菌30min，冷却，向上述密闭的瓶中缓慢通入含量为95%的N2与5%的H2的混合气体3h以上，以达到厌氧环境，加塞密闭保存。所述向步骤（3）添加了核黄素的微模型中按2%的接种量接种步骤（1）所述的胞外多聚物鞘氨醇单胞菌的具体方法是：向微模型中按2%的菌液接种量迅速接种步骤（1）中培养的胞外多聚物鞘氨醇单胞菌，然后向微模型的瓶中缓慢通入含量为95%的N2与5%的H2的混合气体5min，加塞密闭。所述将步骤（4）添加了核黄素和接种了胞外多聚物鞘氨醇单胞菌的微模型在恒温厌氧条件下避光静置一段时间的具体方法是：将步骤（4）添加了核黄素和接种了胞外多聚物鞘氨醇单胞菌的微模型置于30ºC恒温厌氧环境下，静置培养40-51天。所述测定地下水中铀浓度的具体方法是：在厌氧环境中对微模型中的地下水进行取样，所取的水样加2%的HNO3进行消解过滤后，采用ICP-MS对样品的铀浓度进行检测。本专利技术提供的一种采用核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌原位修复地浸采铀退役采区铀污染地下水的方法，与现有的技术方法相比，具有以下技术优势：（1）利用电子穿梭体核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌，既能还原性溶解吸附有铀的铁矿物而释放铀，又能将释放的铀和地下水中的铀矿化固定，将它们转化为稳定态的铀，从而实现对地浸采铀退役采区铀污染地下水的修复。（2）本专利技术处理工艺流程短，可实现铀污染地下水中铀的原位修复。（3）本专利技术利用了内源电子穿梭体核黄素的双重作用，此外，铀污染地下水是天然缺氧状态，无需辅助其他除氧设备即可维持长期的修复效果，处理成本大大降低。（4）利用该专利技术可将地下水中的六价铀矿化成四价铀，使地下水中的铀浓度降至我国国家排放标准规定的0.05mg/L，且能使沉积物和地下水中的铀转变成稳定的形态，不迁移扩散。此外，所用原料绿色环保，不会对水体造成二次污染。（5）本专利技术对修复地浸采铀矿山退役采区铀污染地下水效果显著，且处理过程容易控制。（6）铀污染地下水修复过程中不需要添加任何对环境有毒的化学试剂，符合绿色环保的理念，不会对环境造成二次污染。（7）本专利技术适用于铀污染地下水中铀的修复，同时也可推广应用于其他重金属污染地下水的修复。（8）本专利技术提供的方法与目前工业上应用的方法相比，具有处理工艺流程短，修复过程容易控制，设备维护简单易行，无二次污染，运行成本低等优点。该专利技术专利对推动我国铀矿冶放射性污染治理技术的创新与进步具有重要的意义。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步说明。材料组成沉积物、地下水、核黄素、蛋白胨、酵母提取物、葡萄糖、蒸馏水、HCl、NaOH、广口瓶、氮气等。材料配置及实施方法培养胞外多聚物鞘氨醇单胞菌。建立沉积物-地下水微模型，采用1MHCl和1MNaOH将沉积物-地下水微模型的pH调至6.0±0.05。将核黄素添加到微模型中，通入含量为95%的N2与5%的H2的混合气体至厌氧状态，接种胞外多聚物鞘氨醇单胞菌，然后密封微模型，并避光静置。测定地下水中铀浓度的变化。测定沉积物还原性溶解前后固体产物中铀的化学形态。原理铀污染地下水中的沉积物含有铁矿物，铁矿物可作为胞外多聚物鞘氨醇单胞菌的电子受体。厌氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌原位修复铀污染地下水的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）培养胞外多聚物鞘氨醇单胞菌；（2）建立沉积物‑地下水微模型；（3）添加核黄素至步骤（2）建立的微模型中；（4）向步骤（3）添加了核黄素的微模型中按2%的接种量接种步骤（1）所培养的胞外多聚物鞘氨醇单胞菌；（5）将步骤（4）添加了核黄素和接种了胞外多聚物鞘氨醇单胞菌的微模型在恒温厌氧条件下避光静置一段时间，（6）测定地下水中铀浓度，所述培养胞外多聚物鞘氨醇单胞菌具体方法如下：1.1）购买胞外多聚物鞘氨醇单胞菌；1.2）按10.0 g蛋白胨，5.0 g酵母提取物，1.0 g葡萄糖，1.0 L蒸馏水的配比方法配置007培养基，用1 mol/L HCl和1 mol/L NaOH溶液调节培养基溶液的pH值至6.8‑7.0之间，并于121 ºC高压灭菌锅中灭菌30 min，备用；1.3）取0.3‑0.5 mL的007液体培养基，滴入胞外多聚物鞘氨醇单胞菌的安瓿内，轻轻振荡，使冻干菌体溶解呈悬浮状，吸取全部菌悬液，转移到装有15 mL 007液体培养基的试管中，再将其置于转速为180 rpm的摇床，在30 ºC下培养10‑12 h，然后再将培养好的菌液按2%的接种量接种至007液体培养基中，置于转速为180 rpm的摇床，在30 ºC下培养10‑12 h，如此重复培养3次后，即得到用于实验的胞外多聚物鞘氨醇单胞菌。...

【技术特征摘要】
1.一种采用核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌原位修复铀污染地下水的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）培养胞外多聚物鞘氨醇单胞菌；（2）建立沉积物-地下水微模型；（3）添加核黄素至步骤（2）建立的微模型中；（4）向步骤（3）添加了核黄素的微模型中按2%的接种量接种步骤（1）所培养的胞外多聚物鞘氨醇单胞菌；（5）将步骤（4）添加了核黄素和接种了胞外多聚物鞘氨醇单胞菌的微模型在恒温厌氧条件下避光静置一段时间，（6）测定地下水中铀浓度，所述培养胞外多聚物鞘氨醇单胞菌具体方法如下：1.1）购买胞外多聚物鞘氨醇单胞菌；1.2）按10.0g蛋白胨，5.0g酵母提取物，1.0g葡萄糖，1.0L蒸馏水的配比方法配置007培养基，用1mol/LHCl和1mol/LNaOH溶液调节培养基溶液的pH值至6.8-7.0之间，并于121ºC高压灭菌锅中灭菌30min，备用；1.3）取0.3-0.5mL的007液体培养基，滴入胞外多聚物鞘氨醇单胞菌的安瓿内，轻轻振荡，使冻干菌体溶解呈悬浮状，吸取全部菌悬液，转移到装有15mL007液体培养基的试管中，再将其置于转速为180rpm的摇床，在30ºC下培养10-12h，然后再将培养好的菌液按2%的接种量接种至007液体培养基中，置于转速为180rpm的摇床，在30ºC下培养10-12h，如此重复培养3次后，即得到用于实验的胞外多聚物鞘氨醇单胞菌。2.根据权利要求1所述的一种采用核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌原位修复铀污染地下水的方法，其特征在于，所述培养的胞外多聚物鞘氨醇单胞菌的细胞浓度为6×106细胞/mL。3.根据权利要求1所述的一种采用核黄素介导胞外多聚物鞘氨醇单胞菌原...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁德馨，胡南，戴仲然，於照惠，张辉，尤青，裴晶晶，王永东，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43