CN107413841A - 一种重金属污染土壤的微生物修复剂及修复方法 - Google Patents
一种重金属污染土壤的微生物修复剂及修复方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107413841A CN107413841A CN201710329968.2A CN201710329968A CN107413841A CN 107413841 A CN107413841 A CN 107413841A CN 201710329968 A CN201710329968 A CN 201710329968A CN 107413841 A CN107413841 A CN 107413841A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microorganism
- soil
- heavy
- contaminated soil
- acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
- B09C1/105—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes using fungi or plants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/14—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing organic compounds only
- C09K17/18—Prepolymers; Macromolecular compounds
- C09K17/32—Prepolymers; Macromolecular compounds of natural origin, e.g. cellulosic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C2101/00—In situ
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mycology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Botany (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明属于土壤微生物修复技术领域,具体涉及一种重金属污染土壤的微生物修复剂及修复方法,该方法主要包括微生物修复剂的制备和喷淋修复土壤两大部分。采用本发明重金属污染土壤的微生物修复剂及修复方法对受金属污染的土壤进行处理,能快速降低土壤中的重金属含量,修复效果好。而且该修复方法,操作简单,成本低廉,修复方法工程投资小,且可根据实际情况调整生物修复剂的用量,遇到土壤污染的金属元素较多时,可根据需要混搭不同菌体制备生物修复剂进行处理,采用该方法对土壤进行修复不破坏土壤肥力、不损害土著微生物,不存在二次污染,安全环保,适合大面积重金属污染土壤的修复,实际应用效果好,可大规模使用。
Description
技术领域
本发明属于土壤微生物修复技术领域,具体涉及一种重金属污染土壤的微生物修复剂及修复方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,是地球生态系统物质、能量交换与循环的重要场所,同时也是人类生态环境的重要组成部分,土壤一旦受到污染,对环境的影响是持续且不可逆转的。2005年4月至2013年12月,我国开展了首次全国土壤污染状况调查。调查结果显示,全国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%,从污染物超标情况看,镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。其中重污染企业用地超标点位占 36.3%,工业废弃地超标点位占34.9%,工业园区超标点位占29.4%,干线公路两侧超标点位占20.3%等等。随着全球环境破坏的日益严重,土壤污染成为世界各国研究的重点,而重金属被认为是土壤的主要污染物之一。随着社会发展,重金属不仅扩大了影响范围,还一步步迁移到食物链各个部分之中,并在人类体内积累。重金属在孕妇体内积累,会影响胎儿出生的体重,甚至引发早产。而儿童成长过程中体内积累过量重金属,会影响其智力与体格发育。重金属污染不仅损害当代人,更是影响着下一代人。
土壤重金属污染主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金
属砷(As)等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni) 等元素,土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点,并可经水、植物等介质最终影响人类健康。因此,探索土壤重金属污染的有效修复方法成为当务之急。近年来人们对于土壤的污染问题日益重视,为减轻重金属对土壤的污染,人们做了许多研究,开发出了各种不同的处理技术。如采用物理、物理化学原理治理重金属污染土壤,但重金属的物理和化学修复方法虽然已经较为成熟且效率较高,但是耗能与耗材往往较高,导致了高昂的成本,很难在日常生活中推广应用。对于地域广阔的中国,急需一种
节能高效的处理方法,而微生物修复技术具有良好的发展潜景。假单胞菌、耐金属贪铜菌、乳酸菌以及多种曲霉已被证实对重金属有良好的吸附能力。
微生物土壤修复技术的作用机理是利用天然存在的或培养所得的功能微生物群,在适宜的环境条件下,促进或强化微生物的代谢功能,从而使有毒污染物的活性降低或降解成无毒物质。而人们在微生物的微生物修复技术方面也进行不断的研究,如申请号为201110122739.6的中国专利,公开了一种重金属污染土壤的微生物修复方法,该方法具体包括 :步骤一 :分离球形红细菌 ;步骤二 :球形红细菌的培养 ;步骤三 :球形红细菌修复重金属污染土壤。该发明提供一种重金属污染土壤的微生物修复方法可以有效改善重金属在土壤中的存在形态,并大大降低了重金属在植物积累量。但是现有的重金属污染土壤的微生物修复技术存在一定的局限性,如微生物修复持续时间长、见效慢、功能性单一、一般形成络合物降低重金属的危害,并不能将重金属从土壤中除去,而且微生物的个体微小,从土壤中分离比较困难,且存在与修复现场土著菌株竞争等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供的一种制作方便,操作简单,成本低廉,节能环保,修复效果好,减轻土壤养分损失,不存在二次污染,适合大面积重金属污染土壤修复使用的微生物修复剂及修复方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种重金属污染土壤的微生物修复方法,包括以下步骤:
(1)在受重金属污染的土壤下埋入渗滤层和集水装置,并设置好抽水泵;
(2)将微生物修复剂与水混合, 修复剂的浓度W/V为0.001%-10%,得到混合液,将混合液用于受污染的土壤中进行滴灌,所用混合液的体积为所修复土壤体积的0.5倍以上,保持土壤湿润,滴灌持续6-24小时,混合液从土壤表层渗入经渗滤层中排出,从埋入的集水装置中收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(3)使用洗液喷淋滴灌后的土壤,快速冲洗20-30分钟,收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;所述的洗液为水、稀酸或稀碱,稀酸和稀碱的浓度为0.01mol/L-1mol/L;
(4)重复步骤(2)和步骤(3)3-10次,拆除埋入装置,土壤自然风干;
(5)将收集得到的排出液进行处理,回收金属。
上述的重金属污染土壤的微生物修复方法,所述的重金属污染土壤包括Cd、Zn、Pb、Cu 、Ni或 Hg 中任意的一种或多种金属元素污染的土壤。
上述的重金属污染土壤的微生物修复方法,步骤(2)中所述的微生物修复剂是从微生物中提取得到的胞外聚合物(EPS)或将胞外聚合物(EPS)负载于经预处理后的载体上得到的产品。微生物修复剂可以是固体颗粒、固体粉末、溶液和悬浊液。所述的微生物包括芽孢杆菌(拉丁学名:Bacillus)、贪铜菌(Cupriavidus)、假单胞菌(Pseudomonadaceae)(如:铜绿假单胞菌(学名:Pseudomonas aeruginosa))、丝状真菌(molds)[如:塔宾曲霉(拉丁目名:Sphaeropsidales)、黄曲霉菌(学名:Aspergillus flavus))]或硫酸盐还原菌((Sulfate-Reducing Bacteria)中的一种或多种菌株;所述的胞外聚合物EPS为微生物细胞壁上附着的以及排放到细胞外的蛋白质、腐殖质、多糖、糖醛酸、核酸、脂质和糖蛋白之中的一种或多种。所述的载体包括丝状真菌菌丝球、活性炭、石墨烯、膨润土、金属有机骨架化合物、二氧化硅和木质素中的一种或多种。
从微生物中提取胞外聚合物(EPS)采用物理方法或化学方法中的一种或多种进行提取。其中,物理方法包括超声波提取法、热提取法、离心法的一种或多种,所述的化学方法包括酸碱提取法、乙二胺四乙酸(EDTA)提取法、离子交换法或甲醛提取法的一种或多种。
所述的经预处理后的载体,其预处理的的方式包括变温处理、酸处理、碱处理、盐处理、有机溶液处理、离子交换处理、机械改性和等离子体改性处理中的一种或多种。载体的预处理方式需根据载体的类型进行选择,如:木质素使用破碎和酸浸泡作预处理。所述的变温处理,其温度范围在-30℃至1000℃之间,间歇或连续变换,持续时间为5秒至10天;所述的酸处理所用的酸包括盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、柠檬酸、过氧化氢、EDTA中的一种或多种。所述的碱处理所用的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或多种;所述的盐处理所用的盐包括钾、钙、钠的硫酸盐、硝酸盐、氯盐、磷酸盐的一种或多种。所述的有机溶液处理采用的有机溶液包括苯酚、乙醇、甲醛、二氯甲烷、三氯甲烷和EDTA二钠中的一种或多种;所述的机械改性处理为研磨、超声振荡或破碎,高压塑型;所述的等离子体改性为:通过放电或激光产生等离子体与载体反应进行改性。
本发明的有益效果为:
1、本发明所用的微生物易得且培养简单,成本低,采用微生物的胞外聚合物对受污染的土壤进行修复,其修复原理为物理化学吸附、静电力吸引、离子交换、络合作用、螯合作用、微沉淀及矿化作用的一种或多种,修复效果好,不破坏土壤肥力,不损害土著微生物。
2、本发明所用的微生物修复剂广谱性高,无二次污染,性价比高,可针对不同种类的重金属元素污染的土壤采用不同的微生物制备微生物修复剂进行修复,修复持续时间短、见效快,而且从埋入的集水装置中能收集得到已与微生物修复剂产生作用的重金属元素,将重金属从土壤中分离出来,降低了土壤中重金属的积累量,且从排出液中回收得出的微生物修复剂脱附效果好,可回收土壤中的重金属,微生物修复剂还能再次利用;而且排出液经过处理后,水完全可以重新使用。
3、采用本发明重金属污染土壤的微生物修复剂及修复方法对受金属污染的土壤进行处理,能快速降低土壤中的重金属含量,改善土壤结构,修复效果好。 而且该修复方法,操作简单,成本低廉,修复方法工程投资小,且可根据实际情况调整生物修复剂的用量,遇到土壤污染的金属元素较多时,可根据需要混搭不同菌体制备生物修复剂进行处理。采用该方法对土壤进行修复不破坏土壤肥力、不损害土著微生物,不存在二次污染,安全环保,适合大面积重金属污染土壤的修复,实际应用效果好,可大规模使用。
附图说明
图1为采用本发明重金属污染土壤的微生物修复剂进行修复土壤的具体操作示例图;
图2为采用本发明微生物修复剂淋洗含重金属(即含Cr3+, Zn2+和Pb2+)的土壤柱前后,土壤中金属浓度变化的柱形图,从图1中可见,采用本发明的微生物修复剂对重金属土壤进行修复,土壤中的重金属含量得到降低,而且采用微生物修复剂去除重金属的去除率高;
图3为采用本发明微生物修复剂淋洗含重金属(即含Cr3+, Zn2+和Pb2+)的土壤柱后,得到的排出液中所含有的金属浓度与淋洗液体积倍数的关系,图中,横坐标为淋洗液和所淋洗土壤的体积比(倍,溶液/土壤),纵坐标为排出液金属浓度(mg/L);从图中可见,采用本发明的微生物修复剂能够将重金属从土壤中带出来,从而除去土壤中的重金属;
图4为采用去离子水淋洗含重金属(即含Cr3+, Zn2+和Pb2+)的土壤柱后,得到的排出液中所含有的金属浓度与淋洗液体积倍数的关系,图中,横坐标为淋洗液水和所淋洗土壤的体积比(倍,溶液/土壤),纵坐标为排出液金属浓度(mg/L);从图中可见,单纯使用水对含重金属的土壤进行淋洗,不能去除土壤中的重金属。
具体实施方式
实施例1
一种重金属污染土壤的微生物修复方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)制备微生物修复剂:蔗糖基础培养基培养塔宾曲霉5天并收集菌丝球,以30g(树脂)/g(干菌丝球)比例加入721型阳离子交换树脂,150 rpm振荡2小时,4000 rpm离心20分钟,将上清液经浓缩后冷冻干燥24小时,制得胞外聚合物(EPS) 粉末即微生物修复剂;在受重金属污染的土壤下埋入渗滤层和集水装置,并设置好抽水泵;
(2)将微生物修复剂与水混合, 修复剂的浓度(修复剂的质量和水的体积之比)W/V为10%,得到混合液,将混合液用于含铅和锌的受污染土壤中进行滴灌,所用混合液的体积为所修复土壤体积的0.8倍,保持土壤湿润,滴灌持续6小时,混合液从土壤表层渗入经渗滤层中排出,从埋入的集水装置中收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(3)使用水喷淋滴灌后的土壤,快速冲洗20分钟,收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(4)重复步骤(2)和步骤(3)3次,拆除埋入装置,土壤自然风干;
(5)将收集得到的排出液进行处理,回收金属, 回收排出液中的水重复利用。
实施例2
一种重金属污染土壤的微生物修复方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)制备微生物修复剂:使用食品生产废水分别培育硫酸盐还原菌和黄曲霉菌至稳定期,收集菌体,以10g/L(菌干重)的比例加入去离子水,在40KHZ条件下超声50分钟,随后在4000rpm条件下离心25分钟,所得上清液为两种菌的胞外聚合物(EPS)溶液即微生物修复剂;在受重金属污染的土壤下埋入渗滤层和集水装置,并设置好抽水泵;
(2)用水稀释微生物修复剂的浓度至0.001%,得到混合液, 将混合液用于含铅污染的土壤进行滴灌,所用混合液的体积为所修复土壤体积的10倍,保持土壤湿润,滴灌持续24小时,混合液从土壤表层渗入经渗滤层中排出,从埋入的集水装置中收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(3)使用0.01mol/L的稀酸喷淋滴灌后的土壤,快速冲洗25分钟,收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(4)重复步骤(2)和步骤(3)共5次,拆除埋入装置,土壤自然风干;
(5)将收集得到的排出液进行处理,回收金属, 回收排出液中的水重复利用。实施例3
㈠制备微生物修复剂:
(1)EPS的提取:养殖塔宾曲霉成长至稳定期,收集菌丝球,以菌干重:树脂:去离子水为1(g):30(g):100(mL)的比例加入732型阳离子交换树脂与去离子水,随后150rpm搅拌4小时,收集菌丝球与上清液,在4000rpm条件下离心20分钟,所得上清液为粗胞外聚合物(EPS)溶液,粗胞外聚合物(EPS)溶液装入3500Da透析袋中,透析袋放置于高纯水中进行透析,透析过程中使用200rpm磁力搅拌,每4小时换一次水,透析24小时得到精胞外聚合物(EPS)溶液;透析完成后使用20000Da聚乙二醇浓缩至体积变为原来的1%,进行冷冻干燥,得到EPS粉末;
(2)载体的预处理及负载:
①GO(氧化石墨烯)(20mg)加4mL去离子水,超声分散3小时;
②FeCl3•6H2O(384 mg)加8mL去离子水;
③FeCl2•4H2O(200mg)加20mL去离子水;
④取①加4mL脱气水至8mL;取②、③、④各4mL倒入三口烧瓶中,30℃恒温搅拌10min;2mL氨水加8mL脱气水混匀,逐滴加入三口烧瓶中,并升温至80℃;在升温至50摄氏度后加入1克或1mL表面活性剂;
⑤从三口烧瓶中倒出所制溶液,9500rpm,12min离心分离,用水冲洗并离心,重复5次,所得固体物质即表面活性剂-Fe3O4-GO;将所得固体冷冻干燥7小时,称取冷冻干燥后的改性氧化石墨烯10mg,超声分散于4 mL浓度为0.05mol/L,pH为7.1的PBS缓冲液中;
⑥取EPS粉末 50mg于10mLPBS中,振荡溶解后,8000rpm,离心15min,取1mL上清液加入到石墨烯分散液中,30℃恒温水浴振荡一小时,4℃孵育过夜后离心分离,固体为微生物修复剂。
㈡喷淋土壤:
(1)在受重金属污染的土壤下埋入渗滤层和集水装置,并设置好抽水泵;
(2)用水稀释微生物修复剂至0.03%,得到混合液,将混合液用于受污染的土壤中进行滴灌,所用混合液的体积为所修复土壤体积的8倍,保持土壤湿润,滴灌持续20小时,混合液从土壤表层渗入经渗滤层中排出,从埋入的集水装置中收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(3)使用水喷淋滴灌后的土壤,快速冲洗30分钟,收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(4)重复步骤(2)和步骤(3)7次,拆除埋入装置,土壤自然风干;
(5)将收集得到的排出液磁场沉淀,回收金属,上清液可循环使用。
实施例4
㈠制备微生物修复剂:
(1)EPS的提取:养殖硫酸盐还原菌至稳定期,收集菌体,以10g/L(菌干重)的比例加入0.1mol/L EDTA溶液,150rpm搅拌4小时,随后在8000rpm条件下离心10分钟,所得上清液为粗EPS溶液,利用5000Da超滤管浓缩,使溶液体积变为原来的1%,随后在60℃条件下烘干,得到EPS粉末;
(2)载体的预处理及负载:
①以木质素:苯酚为1:2的质量比例混合,加入6.7%(摩尔质量比)的72%浓硫酸,在110℃条件下搅拌20 min;
②稀释200倍,煮沸3小时,趁热过滤并洗涤沉淀3次,将沉淀物在60℃下烘干,得到酚化木质素;
③将酚化木质素按照木质素:EPS 为1:10的质量比与EPS粉末混合,得到微生物修复剂。
㈡喷淋土壤:
(1)在受重金属污染的土壤下埋入渗滤层和集水装置,并设置好抽水泵;
(2)将微生物修复剂与水混合, 修复剂的浓度W/V为0.08%,得到混合液,对受污染的土壤中进行滴灌,所用混合液的体积为所修复土壤体积的6倍,保持土壤湿润,滴灌持续18小时,混合液从土壤表层渗入经渗滤层中排出,从埋入的集水装置中收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(3)使用水喷淋滴灌后的土壤,快速冲洗23分钟,收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(4)重复步骤(2)和步骤(3)10次,拆除埋入装置,土壤自然风干;
(5)将收集得到的排出液,回收金属, 回收排出液中的微生物修复剂和水重复利用。
实施例5
㈠制备微生物修复剂:
(1)EPS的提取:分别养殖铜绿假单胞菌和黄曲霉菌至稳定期,收集菌体,分别以10g/L(菌干重)的比例加入去离子水,在40KHZ条件下超声1小时,随后在4000rpm条件下离心20分钟,所得上清液分别为两种菌的粗EPS溶液;利用减压蒸馏浓缩,使溶液体积变为原来的1%,随后在60℃条件下烘干,分别得到两种菌的EPS粉末,将两种EPS粉末按照铜绿假单胞菌:黄曲霉菌为1:2的质量比混合,得到微生物修复剂;
㈡喷淋土壤:
(1)在受重金属污染的土壤下埋入渗滤层和集水装置,并设置好抽水泵;
(2)将微生物修复剂与水混合, 修复剂的浓度W/V为0.5%,得到混合液,将混合液用于受铜铅污染的土壤中进行滴灌,所用混合液的体积为所修复土壤体积的4倍,保持土壤湿润,滴灌持续15小时,混合液从土壤表层渗入经渗滤层中排出,从埋入的集水装置中收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(3)使用水喷淋滴灌后的土壤,快速冲洗20-30分钟,收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(4)重复步骤(2)和步骤(3)6次,拆除埋入装置,土壤自然风干;
(5)将收集得到的排出液进行处理,回收金属, 回收排出液中的水重复利用。
实施例6
㈠制备微生物修复剂:
(1)EPS的提取:养殖贪铜菌至稳定期,收集菌体,以9g/L(菌干重)的比例加入去离子水,在40KHZ条件下超声1小时,随后在3500rpm条件下离心25分钟,所得上清液为粗EPS溶液;利用减压蒸馏浓缩,使溶液体积变为原来的1%,随后在55℃条件下烘干,得到EPS粉末;
(2)载体的预处理及负载:取一定量活性炭,取适量的浓硝酸,加入到活性炭中,到全部浸没为止,加热回流5h,在回流过程中,不断有红棕色NO2 放出,用NaOH溶液吸收NO2 进行尾气处理;回流结束,将活性炭进行抽滤,用蒸馏水洗涤至中性,然后在60℃下烘干即可得到酸处理过的活性炭,将活性炭按照活性炭:EPS 为3:8的质量比与EPS粉末混合,得到微生物修复剂。
㈡喷淋土壤:
(1)在受重金属污染的土壤下埋入渗滤层和集水装置,并设置好抽水泵;
(2)将微生物修复剂与水混合, 修复剂的浓度W/V为2%,得到混合液, 将混合液用于受铜污染的土壤中进行滴灌,所用混合液的体积为所修复土壤体积的3倍,保持土壤湿润,滴灌持续12小时,混合液从土壤表层渗入经渗滤层中排出,从埋入的集水装置中收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(3)使用1mol/L稀碱喷淋滴灌后的土壤,快速冲洗25分钟,收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(4)重复步骤(2)和步骤(3)5次,拆除埋入装置,土壤自然风干;
(5)将收集得到的排出液进行处理,回收金属, 回收排出液中的微生物修复剂和水重复利用。
应用效果试验:
(1)将实施例1中制备得到的塔宾曲霉胞外聚合物(EPS) 粉末与水混合制成0.03%(W/V)塔宾曲霉EPS溶液,即微生物修复剂;
(2)制作含重金属(即含Cr3+, Zn2+和Pb2+)的土壤柱,土壤柱底部直径为3cm, 高9.2cm,体积约为65 mL;
(3)分别用微生物修复剂和水淋洗含重金属的土壤柱,收集排出液,检测用微
生物修复剂淋洗含重金属的土壤柱前后,土壤柱中所含重金属(即含Cr3+, Zn2+和Pb2+)的浓度,得出采用微生物修复剂去除重金属的去除率;其结果如图2所示(图2的实验中采用微生物修复剂淋洗含重金属的土壤柱,所用的微生物修复剂的体积为土壤柱体积的20倍,共淋洗1次);并检测分别采用微生物修复剂和水淋洗含重金属的土壤柱后得到的排出液中所含有的金属浓度与淋洗液体积倍数的关系,其结果如图3和图4所示。
(4)结果分析:从图2中可见,采用本发明的微生物修复剂对重金属土壤进行修复,土壤中的重金属含量得到降低,而且采用微生物修复剂去除重金属的去除率高,我们也可以根据不同的重金属种类采用不同的微生物制备微生物修复剂,针对性的修复各种种类的被重金属污染的土壤,去除率会更高。从图3和图4中可见,采用本发明的微生物修复剂能够将重金属从土壤中带出来,从而除去土壤中的重金属;而单纯使用水对含重金属的土壤进行淋洗,不能去除土壤中的重金属;而排出液中所含金属的浓度与淋洗液和所淋洗土壤的体积比有关。
Claims (10)
1.一种重金属污染土壤的微生物修复方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在受重金属污染的土壤下埋入渗滤层和集水装置,并设置好抽水泵;
(2)将微生物修复剂与水混合, 修复剂的浓度W/V为0.001%-10%,得到混合液,将混合液用于受污染的土壤中进行滴灌,所用混合液的体积为所修复土壤体积的0.5倍以上,保持土壤湿润,滴灌持续6-24小时,混合液从土壤表层渗入经渗滤层中排出,从埋入的集水装置中收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(3)使用洗液喷淋滴灌后的土壤,快速冲洗20-30分钟,收集排出液,用水泵将排出液抽出,放到收集罐中;
(4)重复步骤(2)和步骤(3)3-10次,拆除埋入装置,土壤自然风干;
(5)将收集得到的排出液进行处理,回收金属。
2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的微生物修复方法,其特征在于,所述的重金属污染土壤包括Cd、Zn、Pb、Cu 、Ni或 Hg 中任意的一种或多种金属元素污染的土壤。
3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的微生物修复方法,其特征在于,步骤(2)中所述的微生物修复剂是从微生物中提取得到的胞外聚合物EPS或将胞外聚合物EPS负载于经预处理后的载体上得到的产品,所述的微生物包括芽孢杆菌、贪铜菌、假单胞菌、丝状真菌或硫酸盐还原菌中的一种或多种菌株;所述的胞外聚合物EPS为微生物细胞壁上附着的以及排放到细胞外的蛋白质、腐殖质、多糖、糖醛酸、核酸、脂质和糖蛋白之中的一种或多种;从微生物中提取胞外聚合物采用物理方法或化学方法中的一种或多种进行提取。
4.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的微生物修复方法,其特征在于,步骤(3)中所用的洗液为水、稀酸或稀碱,稀酸和稀碱的浓度为0.01mol/L-1mol/L。
5.根据权利要求3所述的重金属污染土壤的微生物修复方法,其特征在于,所述的物理方法包括超声波提取法、热提取法、离心法的一种或多种,所述的化学方法包括酸碱提取法、乙二胺四乙酸提取法、离子交换法或甲醛提取法的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的重金属污染土壤的微生物修复方法,其特征在于,
所述的载体包括丝状真菌菌丝球、活性炭、石墨烯、膨润土、金属有机骨架化合物、二氧化硅和木质素中的一种或多种。
7.根据权利要求3所述的重金属污染土壤的微生物修复方法,其特征在于,
所述的经预处理后的载体,其预处理的的方式包括变温处理、酸处理、碱处理、盐处理、有机溶液处理、离子交换处理、机械改性和等离子体改性处理中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的重金属污染土壤的微生物修复方法,其特征在于,所述的变温处理,其温度范围在-30℃至1000℃之间,间歇或连续变换,持续时间为5秒至10天;所述的酸处理所用的酸包括盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、柠檬酸、过氧化氢、EDTA中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的重金属污染土壤的微生物修复方法,其特征在于,所述的碱处理所用的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或多种;所述的盐处理所用的盐包括钾、钙、钠的硫酸盐、硝酸盐、氯盐、磷酸盐的一种或多种。
10.根据权利要求7所述的重金属污染土壤的微生物修复方法,其特征在于,
所述的有机溶液处理采用的有机溶液包括苯酚、乙醇、甲醛、二氯甲烷、三氯甲烷和EDTA二钠中的一种或多种;所述的机械改性处理为研磨、超声振荡或破碎,高压塑型;所述的等离子体改性为:通过放电或激光产生等离子体与载体反应进行改性。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710329968.2A CN107413841B (zh) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | 一种重金属污染土壤的微生物修复方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710329968.2A CN107413841B (zh) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | 一种重金属污染土壤的微生物修复方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107413841A true CN107413841A (zh) | 2017-12-01 |
CN107413841B CN107413841B (zh) | 2020-05-26 |
Family
ID=60424552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710329968.2A Active CN107413841B (zh) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | 一种重金属污染土壤的微生物修复方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107413841B (zh) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108480380A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-09-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种超声深度淋洗耦合纳米岩复合改良剂的原位与异位盐土修复方法 |
CN108672491A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-10-19 | 江苏东珠景观股份有限公司 | 高效修复湿地土壤中重金属离子的方法 |
CN108906348A (zh) * | 2018-03-05 | 2018-11-30 | 中国标准化研究院 | 分离土壤中微塑料和纤维素结晶的分离装置及分离方法 |
CN109021979A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-18 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种土壤重金属复合污染改良颗粒配方 |
CN109482634A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-03-19 | 张锐 | 一种有机物污染土壤的集成式修复装置 |
CN110026431A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-07-19 | 成都科泰技术有限公司 | 一种利用微生物纳米材料原位修复镉污染土壤的方法 |
CN110252803A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-09-20 | 中国科学院成都生物研究所 | 一种镉污染土壤复合钝化剂及其应用 |
CN110355194A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-10-22 | 广东佳德环保科技有限公司 | 一种重金属污染土壤淋洗修复系统及方法 |
CN110759454A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-07 | 云南大学 | 利用芽孢杆菌胞外聚合物对金属资源回收与利用的方法 |
CN111995692A (zh) * | 2019-05-27 | 2020-11-27 | 惠博普(武汉)生物环保科技有限公司 | 一种硫酸盐还原菌胞外聚合物(srb-eps)的吸附应用 |
CN112157120A (zh) * | 2020-08-25 | 2021-01-01 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种利用增溶增排方式修复土壤的方法及其装置 |
CN113020249A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-25 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 | 一种利用sap强化锰氧化菌修复干旱区土壤砷污染的方法 |
CN114710987A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-07-08 | 温州科技职业学院 | 一种深层的盐分含去除装置 |
CN114804371A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-07-29 | 安徽农业大学 | 重金属污染环境的生物修复方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103418608A (zh) * | 2013-07-16 | 2013-12-04 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种微生物-化学法联合修复矿区重金属污染土壤的方法 |
CN105436202A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-03-30 | 昆明理工大学 | 一种微生物修复重金属污染土壤的方法 |
CN106045758A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-10-26 | 淄博出入境检验检疫局综合技术服务中心 | 一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法 |
-
2017
- 2017-05-11 CN CN201710329968.2A patent/CN107413841B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103418608A (zh) * | 2013-07-16 | 2013-12-04 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种微生物-化学法联合修复矿区重金属污染土壤的方法 |
CN103418608B (zh) * | 2013-07-16 | 2015-09-30 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种微生物-化学法联合修复矿区重金属污染土壤的方法 |
CN105436202A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-03-30 | 昆明理工大学 | 一种微生物修复重金属污染土壤的方法 |
CN106045758A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-10-26 | 淄博出入境检验检疫局综合技术服务中心 | 一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法 |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108906348A (zh) * | 2018-03-05 | 2018-11-30 | 中国标准化研究院 | 分离土壤中微塑料和纤维素结晶的分离装置及分离方法 |
CN108906348B (zh) * | 2018-03-05 | 2023-10-10 | 中国标准化研究院 | 分离土壤中微塑料和纤维素结晶的分离装置及分离方法 |
CN108480380A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-09-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种超声深度淋洗耦合纳米岩复合改良剂的原位与异位盐土修复方法 |
CN108672491A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-10-19 | 江苏东珠景观股份有限公司 | 高效修复湿地土壤中重金属离子的方法 |
CN109021979A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-18 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种土壤重金属复合污染改良颗粒配方 |
CN109482634A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-03-19 | 张锐 | 一种有机物污染土壤的集成式修复装置 |
CN110026431A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-07-19 | 成都科泰技术有限公司 | 一种利用微生物纳米材料原位修复镉污染土壤的方法 |
CN110026431B (zh) * | 2019-05-20 | 2020-12-22 | 成都科泰技术有限公司 | 一种利用微生物纳米材料原位修复镉污染土壤的方法 |
CN111995692A (zh) * | 2019-05-27 | 2020-11-27 | 惠博普(武汉)生物环保科技有限公司 | 一种硫酸盐还原菌胞外聚合物(srb-eps)的吸附应用 |
CN110252803B (zh) * | 2019-07-23 | 2021-04-30 | 中国科学院成都生物研究所 | 一种镉污染土壤复合钝化剂及其应用 |
CN110252803A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-09-20 | 中国科学院成都生物研究所 | 一种镉污染土壤复合钝化剂及其应用 |
CN110355194A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-10-22 | 广东佳德环保科技有限公司 | 一种重金属污染土壤淋洗修复系统及方法 |
CN110759454A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-07 | 云南大学 | 利用芽孢杆菌胞外聚合物对金属资源回收与利用的方法 |
CN112157120A (zh) * | 2020-08-25 | 2021-01-01 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种利用增溶增排方式修复土壤的方法及其装置 |
CN113020249A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-25 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 | 一种利用sap强化锰氧化菌修复干旱区土壤砷污染的方法 |
CN114710987A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-07-08 | 温州科技职业学院 | 一种深层的盐分含去除装置 |
CN114804371A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-07-29 | 安徽农业大学 | 重金属污染环境的生物修复方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107413841B (zh) | 2020-05-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107413841A (zh) | 一种重金属污染土壤的微生物修复剂及修复方法 | |
CN102500613B (zh) | 纳米零价铁-电磁耙联合修复重金属污染土壤/污泥工艺 | |
CN106216379B (zh) | 一种重金属污染土壤综合淋洗修复方法及系统 | |
Qu et al. | Bioleaching of rare earth and radioactive elements from red mud using Penicillium tricolor RM-10 | |
CN102380505B (zh) | 纳米零价铁修复重金属污染土壤或污泥的方法 | |
CN108970580B (zh) | 一种轻稀土磁性复合活化生物炭及其制备方法与应用 | |
CN108893419B (zh) | 微生物菌株及其筛选方法与在处理重金属污染土壤中的应用 | |
CN103771671B (zh) | 一种剩余污泥处理方法 | |
CN106493167A (zh) | 地衣芽孢杆菌和菌剂及它们的应用和钝化重金属的方法 | |
Malekzadeh et al. | Uranium accumulation by a bacterium isolated from electroplating effluent | |
CN103521512A (zh) | 修复含铅镉土壤的海泡石-壳聚糖复合材料及其制备方法 | |
CN103980907B (zh) | 一种土壤重金属钝化剂及其制备方法 | |
CN103624074A (zh) | 混合表面活性剂增溶与芬顿氧化联用的土壤高浓度氯代硝基苯类污染深度降解方法 | |
CN103555338A (zh) | 表面活性剂与螯合剂联合处理铅锌污染的方法及其淋洗剂 | |
CN108949609A (zh) | 处理重金属污染土壤的微生物菌株及其筛选方法与应用 | |
CN113736469B (zh) | 一种适用于高浓度砷锑复合污染土壤的淋洗药剂及其制备和应用 | |
CN109370596A (zh) | 一种镉砷复合污染农田土壤的原位钝化修复药剂、制备方法及应用 | |
CN107303586B (zh) | 一种重金属污染土壤的原位修复方法 | |
CN107175065B (zh) | 一种有机无机复合污染黄土淋洗液的处理及再利用方法 | |
CN105617980B (zh) | 一种生物表面活性剂改性磁性膨润土的方法及其应用 | |
CN110846042A (zh) | 铬渣遗留场地复合重金属污染土壤增效淋洗液及其应用 | |
CN105129948B (zh) | 一种用于以蓝藻为优势种的小型景观水体除藻的絮凝剂制备方法 | |
CN106512933A (zh) | 一种同时吸附脱除卡马西平和磺胺甲恶唑的吸附剂的制备方法 | |
CN109290357A (zh) | 一种重金属污染土壤的化学淋洗-电动修复方法 | |
CN106367076A (zh) | 有机‑无机复合型重金属污染土壤钝化剂的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |