一种利用SAP强化锰氧化菌修复干旱区土壤砷污染的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用SAP强化锰氧化菌修复干旱区土壤砷污染的方法，其做法是将锰氧化菌的菌液、微生物锰氧化营养物、SAP与As污染土壤混合，在好氧干燥和室温(20～30℃)条件下培养5～15天，完成含As土壤的修复处理。其中微生物锰氧化营养物包括碳源、氮源、MnCl2和FeSO4等，锰氧化菌的生长代谢可将低价态的Mn(II)氧化成高价态的生物锰氧化物(Mn(IV))，生物锰氧化物可以高效氧化和吸附固定土壤中的As污染，达到修复效果。SAP可在干燥环境中为锰氧化菌持有水分，显著提高干旱土壤中锰氧化菌的活力，加快As修复进程。本发明专利技术方法具有工艺简单、操作方便、效果明显、处理成本低、适用范围广和无二次污染等优点，可推广应用于我国北方干旱区农田土壤As修复。区农田土壤As修复。

【技术实现步骤摘要】
一种利用SAP强化锰氧化菌修复干旱区土壤砷污染的方法


[0001]本专利技术涉及一种利用SAP强化锰氧化菌修复干旱区土壤As污染的方法，属于环境保护土壤重金属修复


技术介绍

[0002]随着时代的发展进步，工业化城市化的快速推进，土壤污染问题日益严重，尤其是土壤重金属污染，已经是全球热议的环境问题。由于大自然的活动和人为的干预，As广泛存在于土壤、水体和生物体内。日益加重的矿业活动是导致环境As污染的重要原因之一。在采矿和冶炼中释放的As，可通过大气干沉降、湿沉降和选矿废水进入土壤，通过农作物，进入食物链威胁到人体健康。而西部干旱区作为我国砷矿资源主要分布地，As污染现状严峻。据报道，我国目前受As等重金属污染的耕地面积可达2.0
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107公顷。西北旱区吉兰泰盐湖盆地的As土壤超标率高达60％以上，新疆奎屯垦区土壤的As含量明显高于全国平均水平，干旱区土壤As污染问题正成为困扰人们的难题。
[0003]砷与砷化物均有毒。土壤中的As主要积累在0～20cm的土壤表层，且砷并不是植物生长的必需元素。砷通过根部吸收进入作物体内会在一些部位积累，当土壤中砷浓度过高时，则会对作物的生长发育形成毒害作用。As能影响作物对水分的吸收和能量代谢，对作物产生毒害。砷被作物吸收后主要在根部积累，然后是茎和叶中，籽粒中砷含量最低。一定浓度的砷积累会使植物生长受到抑制。通过食物链，As进入人体，除了少量能够被排出，大多数会在体内累积。As主要沉积在头发、指甲、骨骼和器官，如肝脏和肾脏。沉积在人体内的As会损害细胞的氧化还原能力，影响细胞的正常代谢，导致组织损伤和疾病的身体，损伤神经系统，消化系统和心血管系统，甚至直接导致死亡。
[0004]目前，土壤As污染的修复技术主要有以下几种：工程措施，物理化学修复，生物修复等方法。工程方法主要指通过客土、换土等方法使土壤污染物含量降低，一般用于重度污染的土壤，修复效果较稳定，但工程量大、费用高。土壤淋洗指将土壤中的污染物淋洗出来，进而降低污染物的毒性，主要用于对铜、砷、镉铅等污染物的去除。但是电化学修复需要耗费大量的人力和财力，会破坏土壤的理化性质。目前，生态修复是研究较广泛的一种方法，尤其是微生物与植物修复，但是植物修复一般需要的时间较长，而微生物修复存在过多不稳定因素。因此，
[0005]锰氧化菌是一种能够将低价锰(Mn(II))氧化为高价锰(生物锰氧化物)的微生物。锰氧化菌广泛存在于各种自然环境中，其产生的生物锰氧化物具有很高的吸附能力和氧化能力，这主要得益于其粒径小、比表面积大、氧化还原电位高等特性。目前，已有报道锰氧化菌处理土壤As污染的修复技术。然而，干旱区土壤含水率低，导致微生物活性被限制，微生物修复技术的潜力无法发挥，制约了锰氧化菌土壤As修复技术在干旱区的应用。
[0006]因此，如何在干旱区域进行土壤砷污染的修复，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种利用SAP(高吸水树脂，Super Absorbent Polymer)强化锰氧化菌修复干旱区土壤As污染的方法。
[0008]本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0009]一种利用SAP强化锰氧化菌修复干旱区土壤砷污染的方法，其做法是：将锰氧化菌的菌剂和微生物锰氧化营养物制成菌液修复剂，所述微生物锰氧化营养物中含有碳源、氮源、Mn
2+
源和Fe
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源；然后将所述菌液修复剂与高吸水树脂SAP一起混入砷污染土壤中，利用高吸水树脂SAP的吸水能力在干燥环境中为锰氧化菌持有水分以提高菌剂活性，实现好氧修复处理。
[0010]作为优选，所述锰氧化菌为恶臭假单胞菌。
[0011]作为优选，所述高吸水树脂SAP优选采用聚丙烯酸系高吸水树脂。
[0012]作为优选，所述菌液修复剂的制备方法为：将锰氧化菌的菌剂加入到锰氧化培养基中至菌剂OD
600
为0.8～1.2，再加入MnCl2和FeSO4得到菌液修复剂；菌液修复剂中MnCl2的浓度为20～50mg/L，FeSO4的浓度为50～100mg/L。
[0013]作为优选，所述锰氧化培养基的配方如下：
[0014]硫酸铵，0.15g/L
[0015]酵母浸粉，0.075g/L
[0016]焦磷酸钠，0.05g/L
[0017]腐殖酸，0.1g/L
[0018]蒽醌
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2，6
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二磺酸钠，0.5g/L。
[0019]作为优选，所述菌液修复剂的施用量为待修复砷污染土壤质量的5～30％。
[0020]作为优选，所述SAP的施用量为待修复砷污染土壤质量的0.1％～1％。
[0021]作为优选，所述SAP的施用量优选为待修复砷污染土壤质量的1％。
[0022]作为优选，所述好氧修复处理的温度为20～30℃，修复周期为5～15天。
[0023]作为优选，所述锰氧化菌的菌剂预先在液体扩增培养基中进行富集，富集后的菌液经过离心分离获取菌剂沉淀作为菌液修复剂的原料。
[0024]本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
[0025]1、本专利技术方法通过锰氧化菌在SAP的条件下对As污染土壤进行强化修复，SAP是指具有一定交联程度的高聚物，能够吸收比自身重量大数百倍的水而形成水凝胶，本专利技术利用SAP的吸水、持水能力，增加干旱区土壤的含水率，提高锰氧化菌的活力，从而提升土壤As修复效果。
[0026]2、用本专利技术方法对含As土壤进行修复处理，所得的土壤无二次污染，可进行后续农田操作，具有工艺简单、操作方便、效果明显、处理成本低、适用范围广等特点。
具体实施方式
[0027]下面通过具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。
[0028]本专利技术提供的一种利用SAP强化锰氧化菌修复干旱区土壤砷污染的方法，其做法是：
[0029]1)将锰氧化菌的菌剂和微生物锰氧化营养物制成菌液修复剂，此处所采用的微生物锰氧化营养物中含有碳源、氮源、Mn
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源和Fe
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源。
[0030]该菌液修复剂的制备可通过如下方法进行：将锰氧化菌的菌剂加入到锰氧化培养基中至菌剂OD
600
为0.8～1.2，再加入MnCl2和FeSO4得到菌液修复剂；菌液修复剂中MnCl2的浓度为20～50mg/L，FeSO4的浓度为50～100mg/L。
[0031]其中，锰氧化培养基的配方推荐如下：
[0032]硫酸铵，0.15g/L
[0033]酵母浸粉，0.075g/L
[0034]焦磷酸钠，0.05g/L
[0035]腐殖酸，0.1g/L
[0036]蒽醌
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2，6
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二磺酸钠，0.5g/L。
[0037]需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用SAP强化锰氧化菌修复干旱区土壤砷污染的方法，其特征在于，将锰氧化菌的菌剂和微生物锰氧化营养物制成菌液修复剂，所述微生物锰氧化营养物中含有碳源、氮源、Mn
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源和Fe
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源；然后将所述菌液修复剂与高吸水树脂SAP一起混入砷污染土壤中，利用高吸水树脂SAP的吸水能力在干燥环境中为锰氧化菌持有水分以提高菌剂活性，实现好氧修复处理。2.如权利要求1所述的利用SAP强化锰氧化菌修复干旱区土壤砷污染的方法，其特征在于，所述锰氧化菌为恶臭假单胞菌。3.如权利要求1所述的利用SAP强化锰氧化菌修复干旱区土壤砷污染的方法，其特征在于，所述高吸水树脂SAP优选采用聚丙烯酸系高吸水树脂。4.如权利要求1所述的利用SAP强化锰氧化菌修复干旱区土壤砷污染的方法，其特征在于，所述菌液修复剂的制备方法为：将锰氧化菌的菌剂加入到锰氧化培养基中至菌剂OD
600
为0.8～1.2，再加入MnCl2和FeSO4得到菌液修复剂；菌液修复剂中MnCl2的浓度为20～50mg/L，FeSO4的浓度为50～100mg/L。5.如权利要求4所述的利用SAP强化锰氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张道勇，钟晨，李文锋，潘响亮，
申请(专利权)人：中国科学院新疆生态与地理研究所，
类型：发明
国别省市：