原位修复重金属污染土壤的修复剂和原位修复方法技术

本发明专利技术公开了一种原位修复重金属污染土壤的修复剂和原位修复方法，涉及土壤污染生物修复技术领域。本发明专利技术公开的修复剂锰离子和锰氧化菌。本发明专利技术提供的修复剂可以针对土壤中的重金属进行氧化或吸附钝化，使重金属污染土壤得到原位修复，采用本发明专利技术的修复剂修复受重金属污染的土壤操作简单，修复成本低，无二次污染，可广泛应用于各种重金属污染土壤的修复。

In situ remediation of heavy metal contaminated soil with remediation agents and in situ remediation methods

【技术实现步骤摘要】
原位修复重金属污染土壤的修复剂和原位修复方法
本专利技术涉及土壤污染生物修复
，具体而言，涉及原位修复重金属污染土壤的修复剂和原位修复方法。
技术介绍
重金属能够通过食物链产生生物富集效应，植物在生长过程中会吸收土壤中重金属，进入植物体的重金属无法被排除或者降解，通过食物链转移到动物和人类体内，对人体健康产生威胁。砷(As)是一种有毒的类金属元素，具有致畸、致癌和致突变的性质，由于农业产品中As生物累积和迁移到饮用水中的风险，土壤As污染引起了极大的关注。As污染的自然源主要是含As岩石的风化剥蚀，每年由岩石风化作用产生的As约为4.5万吨，而这部分As大部分都迁移到土壤和水体中。然而人类活动包括矿产开采、有色金属的冶炼以及农药的生产和使用等仍然是人类环境中As污染的重要来源，全球每年有高达2.84-9.4万吨的As是人为排放的。在我国由于污水灌溉导致的农田土壤污染问题尤为严重。As在我国污灌区土壤污染物中位于第5位，同时，还有不同程度的Pb、Zn、Cd、Cu、Cr污染。北方旱作地区的污水灌溉约占全国污灌面积的90％以上，特别是我国西北干旱区，污水灌溉农田对土壤环境的影响越来越受到关注。甘肃省白银市位于西北干旱区的东部，是我国重要的有色金属冶炼与加工工业基地之一，白银市工业废水和生活污水经东大沟和西大沟流入黄河，成为东大沟和西大沟两侧农田的主要灌溉水源，灌溉历史近40年，使表层土壤体系重金属富集，土壤和农作物中As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn等重金属严重超标，造成了不同程度的重金属污染。由于土壤的盐碱化加剧As从矿物及岩石等中溶出和迁移，所以，要去除像甘肃白银这种干旱区盐碱地土壤中的砷是更加困难的。工矿绿洲区农田重金属污染问题长期积累，会使污染物进入农作物中影响农产品质量和人体健康，也会随着地表径流迁移至地下水中其他区域，进一步扩大污染范围。因此，我们迫切需要一种方法对As及其他重金属重度污染土壤进行治理修复。目前，采用生物修复技术对As污染土壤进行治理修复已经有很多实例，比如利用超富集植物蜈蚣草来吸收As在很多地区已经得到应用，但是生物修复技术有一定的局限性，很多植物并不能在气候条件比较恶劣的干旱少雨地区生长，而且植物生长周期长，生物量也少，修复效率并不是很高，经济代价也大。因此，这些局限性和不足，就迫使我们找到一种高效、实用、经济的土壤原位修复技术，现在人们更关注微生物修复方法，特别是广泛存在、容易培养、无二次污染的细菌就成了最具有大规模应用潜力的方法。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种原位修复重金属污染土壤的修复剂和原位修复方法。本专利技术提供的修复剂可以针对土壤中的重金属进行氧化或吸附钝化，使重金属污染土壤得到原位修复，采用本专利技术的修复剂修复受重金属污染的土壤操作简单，修复成本低，无二次污染，可广泛应用于各种重金属污染土壤的修复。本专利技术是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供一种原位修复重金属污染土壤的修复剂，其包括：第一组分和第二组分；其中，所述第一组分含有锰离子，锰离子的化合价为+2；第二组分含有锰氧化菌。本专利技术提供的修复剂通过锰氧化菌的氧化作用将2价锰离子氧化，生成锰矿物，再利用锰矿物的氧化和吸附作用，将土壤中的重金属氧化或吸附钝化，使重金属复合污染土壤得到原位修复。具体地，本专利技术提供的修复剂发挥修复作用的原理如下：锰氧化菌在好氧条件下以O2作为电子受体，Mn(Ⅱ)为电子供体，Mn(Ⅱ)被氧化为高价态的锰矿物。锰矿物可以将土壤中迁移性强、生物有效性高的可交换态的重金属转化为迁移性弱、生物有效性低的锰氧化物结合态的重金属，降低重金属在土壤中的迁移性和生物有效性，达到原位钝化重金属的目的。与人工合成的矿物相比，生物氧化锰具有以下明显的结构特点：(1)生物氧化锰的比表面积一般都高于化学合成锰氧化物；(2)生物氧化锰具有更高的单位结合能和更高的吸附效率；(3)晶型结构较差，具有较高的反应活性。在可选的实施方式中，所述锰氧化菌选自台湾假单胞菌和杀香鱼假单胞菌中的至少一种。台湾假单胞菌(Pseudomonastaiwanensis)和杀香鱼假单胞菌(Pseudomonasplecoglossicida)均具有将低价态锰氧化成高价态锰的能力，且氧化能力较强。但需要说明的是，在其他的实施例中，也可以选用其他的锰氧化菌，这也是属于本专利技术的保护范围。在可选的实施方式中，所述重金属选自As、Pb、Zn、Cd、Cr和Cu中的至少一种。As、Pb、Zn、Cd、Cr和Cu等均是重金属污染土壤中常见的污染物，本专利技术的修复剂可以较好地将这些重金属污染物进行原位修复，当然，在其他的实施例中，使用本专利技术提供的修复剂修复其他类型的重金属也属于本专利技术的保护范围。在可选的实施方式中，所述重金属的化学形态包括可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态。重金属的化学形态采用Tessier连续提取方法进行提取，使用原子荧光光谱仪检测。在可选的实施方式中，当所述重金属为As或Zn时，所述锰氧化菌为台湾假单胞菌或杀香鱼假单胞菌；当所述重金属为Pb时，所述锰氧化菌为台湾假单胞菌和杀香鱼假单胞菌的组合。在可选的实施方式中，所述第二组分的形态为液态或粉末。本专利技术修复剂中的第二组分可以是液体，也可以是粉末或其他形态，粉末态的第二组分，可以由液体的第二组分干燥得到，本领域技术人员可以根据实际需求选择合适的形态，无论是何种形态，均是属于本专利技术的保护范围。在可选的实施方式中，所述第二组分形态为液态，所述第二组分中的所述锰氧化菌的浓度为：细胞密度OD600为0.7-0.9。在可选的实施方式中，当所述第二组分形态为液态时，所述第二组分还含有：硫酸亚铁铵、酵母浸粉、柠檬酸钠和焦磷酸钠。在可选的实施方式中，所述第二组分还含有：0.1-0.2g/L硫酸亚铁铵、0.07-0.08g/L酵母浸粉、0.1-0.2g/L柠檬酸钠和0.01-0.1g/L焦磷酸钠。可选的实施方式中，所述第一组分和所述第二组分以独立分开的方式存在；或者，所述第一组分和所述第二组分以混合的方式存在。本专利技术提供的修复剂的使用方法可以是将第一组分和第二组分混合后施加到待修复的土壤中，但也可以是将第一组分和第二组分分别施加到待修复的土壤中，使这两组分在土壤中接触混合，这可以实现锰离子被锰氧化菌氧化的效果，因此，第一组分和第二组分无论以何种方式存在于修复剂中，其均是属于本专利技术的保护范围。可选的实施方式中，所述第一组分为MnCl2，或以其他的二价锰形式存在的盐。需要说明的是，Mn2+以MnCl2的形式存在，但也可以是以其他的盐形式存在，无论以何种盐形式存在，其都是属于本专利技术的保护范围。在可选的实施方式中，所述第一组分和所述第二组分以独立分开的方式存在时，所述第一组分为含有MnCl2的溶液。第二方面，实施例提供一种原位修复重金属污染土壤的方法，其包括：往待修复的重金属污染土壤中施用前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位修复重金属污染土壤的修复剂，其特征在于，其包括：第一组分和第二组分；/n其中，所述第一组分含有锰离子，锰离子的化合价为+2；/n第二组分含有锰氧化菌。/n

【技术特征摘要】
1.一种原位修复重金属污染土壤的修复剂，其特征在于，其包括：第一组分和第二组分；
其中，所述第一组分含有锰离子，锰离子的化合价为+2；
第二组分含有锰氧化菌。


2.根据权利要求1所述的修复剂，其特征在于，所述锰氧化菌选自台湾假单胞菌和杀香鱼假单胞菌中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的修复剂，其特征在于，所述重金属选自As、Pb、Zn、Cd、Cr和Cu中的至少一种；
优选地，所述重金属的化学形态包括可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态中的至少一种。


4.根据权利要求3所述的修复剂，其特征在于，当所述重金属为As或Zn时，所述锰氧化菌为台湾假单胞菌或杀香鱼假单胞菌；当所述重金属为Pb时，所述锰氧化菌为台湾假单胞菌和杀香鱼假单胞菌的组合。


5.根据权利要求4所述的修复剂，其特征在于，所述第二组分的形态为液态或粉末；
优选地，所述第二组分形态为液态，所述第二组分中的所述锰氧化菌的浓度为：细胞密度OD600为0.7-0.9。


6.根据权利要求5所述的修复剂，其特征在于，当所述第二组分形态为液态时，所述第二组分还含有：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜利，鲍丽丽，南忠仁，王厚成，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62