CN110328227A - 一种以菱铁矿作为电子供体的铀污染土壤自养修复方法 - Google Patents

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朱余玲
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    • 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

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Abstract

本发明公开了一种以菱铁矿作为电子供体的铀污染土壤自养修复方法，步骤是：S1、铀污染土壤研碎过筛；S2、菱铁矿粉碎过筛；S3、配制自养培养基，自养培养基成分为/L：60mgU(VI)、2.5gNaHCO3、0.25gNH4Cl、0.06gKH2PO4、菱铁矿1g，该自养培养基的pH为6.8‑7.2；S4、自养菌群筛选，按20g/L向自养培养基中接种铀污染土壤，设置10组对照组；30℃静置培养；以72h为一周期换自养培养基驯化3个月，随后以120h为周期，定点取样测定体系中U(VI)的浓度，以U(VI)浓度最低的对照组中的培养液确定为目标自养菌群；S5、以FeCO3为电子供体，向目标自养菌群中添加U(VI)和无机营养盐各60mg/L构建自养还原体系。

Description

一种以菱铁矿作为电子供体的铀污染土壤自养修复方法
技术领域
本发明涉及土壤污染治理技术领域，尤其涉及一种以菱铁矿作为电子供体的铀污染土壤自养修复方法。
背景技术
铀是核能的主要燃料，然而，铀开采和冶炼过程中会产生大量含铀的尾矿渣、尾矿水，导致周边土壤受到不同程度地污染。因此，铀污染土壤的防治与修复是亟待解决的环境问题。
铀是变价放射性核素，在非还原环境中主要以高价态的六价铀(U(VI))存在，具有毒性大、易溶且流动迁移性强等特点，而在还原条件下主要以低价态的四价铀(U(IV))存在，毒性小、难溶且迁移性弱。因此，如何有效地将毒性大、迁移性强的U(VI)转化固定为毒性小、迁移性弱的U(IV)，不仅是通过原位钝化修复铀污染土壤的重要手段，也是环境核污染研究领域的热点。
当前，铀污染土壤修复主要有物理、化学和生物等方式，与其他修复方法相比，微生物还原成本低，操作简便，是一种极具应用前景的高效修复技术。但目前已报道的能还原U(VI)的微生物主要为异养型，即需要外加有机碳源维持其生命活动。而地表下可获得的有机碳随深度增加而减少，因此在修复过程中需外加碳源促进其功能的发挥。为避免产生二次污染，需要精确控制碳源投加量，这样，即增加了修复成本，又加大了操作难度。
发明内容
本发明目的是针对上述问题，提供一种以菱铁矿作为电子供体的铀污染土壤自养修复方法。以土壤中分布广泛的亚铁矿物菱铁矿为电子供体的铀污染自养修复技术，该技术不需要外加有机碳源，成本低，避免了二次污染，是一种新型环境友好污染修复技术具有重要意义。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种以菱铁矿作为电子供体的铀污染土壤自养修复方法，该方法的步骤是：
S1、取铀矿周围深层铀污染土壤，研碎后过筛；
S2、菱铁矿粉碎，过筛；
S3、配制自养培养基，自养培养基成分为/L：60mgU(VI)、2.5gNaHCO3、0.25gNH4Cl、0.06gKH2PO4、菱铁矿1g，该自养培养基的pH为6.8-7.2；
S4、自养菌群筛选，按20g/L向自养培养基中接种铀污染土壤，设置10组对照组；30℃静置培养；以72h为一周期换自养培养基驯化3个月，随后以120h为周期，定点取样测定体系中U(VI)的浓度，以U(VI)浓度最低的对照组中的培养液确定为目标自养菌群。
S5、以FeCO3为电子供体，向目标自养菌群中添加U(VI)和无机营养盐各60mg/L构建自养还原体系。
进一步的，在所述步骤S1中，铀污染土壤为铀矿10-30cm深处的土壤。
进一步的，在步骤S1和S2中，铀污染土壤研碎后过筛和菱铁矿粉碎过筛的目数≤60目。
本发明铀污染土壤自养修复方法的机理是：土壤及底层深处存在硫(S)、氢气(H2)、还原性铁矿石、二氧化碳(CO2)、碳酸氢盐(HCO3 -)等形成的自养条件，可以作为土壤中化能自养微生物的电子供体和碳源，并在其代谢过程中实现环境污染物的有效治理。
H2、单质S或铀污染土壤单独存在时，U(VI)的去除率几乎为0，FeCO3对U(VI)的去除率为19％。而H2、S和FeCO3综合起来作为电子供体时，120h的去除率分别达到75.53％，52.02％和78.5％。表明菱铁矿作为电子供体的自养修复方法可以有效的去除铀污染土壤环境中的U(VI)。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明的以菱铁矿作为电子供体的铀污染土壤自养修复方法，以土壤中分布广泛的亚铁矿物菱铁矿为电子供体的铀污染自养修复技术，该技术不需要外加有机碳源，成本低，避免了二次污染，是一种新型环境友好污染修复技术具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为铀污染土壤在氢气、单质硫、FeCO3自养体系中U(VI)的去除情况示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明公开的以菱铁矿作为电子供体的铀污染土壤自养修复方法，步骤是：
S1、取浙江省衢州市771铀矿周围深层10-30cm土壤。研碎后过60目筛；
S2、菱铁矿粉碎，过60目筛；
S3、配制自养培养基，自养培养基成分为/L：60mgU(VI)、2.5gNaHCO3、0.25gNH4Cl、0.06gKH2PO4、菱铁矿1g，该自养培养基的pH为6.8-7.2；
S4、自养菌群筛选，按20g/L向自养培养基中接种铀污染土壤，设置10组对照组；30℃静置培养；以72h为一周期换自养培养基驯化3个月，随后以120h为周期，定点取样测定体系中U(VI)的浓度，以U(VI)浓度最低的对照组中的培养液确定为目标自养菌群。
S5、以FeCO3为电子供体，向目标自养菌群中添加U(VI)和无机营养盐各60mg/L构建自养还原体系。
结果如图1所示。H2、S或土壤单独存在时，U(VI)的去除率几乎为0，FeCO3对U(VI)的去除率为19％。而H2、S和FeCO3作为电子供体时，120h的去除率分别达到75.53％，52.02％和78.5％。表明菱铁矿作为电子供体的自养修复技术可以有效的去除环境中的U(VI)。
本发明铀污染土壤自养修复方法的机理是：土壤及底层深处存在硫(S)、氢气(H2)、还原性铁矿石、二氧化碳(CO2)、碳酸氢盐(HCO3 -)等形成的自养条件，可以作为土壤中化能自养微生物的电子供体和碳源，并在其代谢过程中实现环境污染物的有效治理。
H2、单质S或铀污染土壤单独存在时，U(VI)的去除率几乎为0，FeCO3对U(VI)的去除率为19％。而H2、S和FeCO3综合起来作为电子供体时，120h的去除率分别达到75.53％，52.02％和78.5％。表明菱铁矿作为电子供体的自养修复方法可以有效的去除铀污染土壤环境中的U(VI)。
本发明的以菱铁矿作为电子供体的铀污染土壤自养修复方法，以土壤中分布广泛的亚铁矿物菱铁矿为电子供体的铀污染自养修复技术，该技术不需要外加有机碳源，成本低，避免了二次污染，是一种新型环境友好污染修复技术具有重要意义。

Claims (4)

1.一种以菱铁矿作为电子供体的铀污染土壤自养修复方法，其特征在于：该方法的步骤是：
S1、取铀矿周围深层铀污染土壤，研碎后过筛；
S2、菱铁矿粉碎，过筛；
S3、配制自养培养基；
S4、自养菌群筛选，按20g/L向自养培养基中接种铀污染土壤，设置10组对照组；30℃静置培养；以72h为一周期换自养培养基驯化3个月，随后以120h为周期，定点取样测定体系中U(VI)的浓度，以U(VI)浓度最低的对照组中的培养液确定为目标自养菌群；
S5、以FeCO3为电子供体，向目标自养菌群中添加U(VI)和无机营养盐各60mg/L构建自养还原体系。
2.如权利要求1所述铀污染土壤自养修复方法，其特征在于：在所述步骤S1中，铀污染土壤为铀矿10-30cm深处的土壤。
3.如权利要求1所述铀污染土壤自养修复方法，其特征在于：在步骤S1和S2中，铀污染土壤研碎后过筛和菱铁矿粉碎过筛的目数≤60目。
4.如权利要求1所述铀污染土壤自养修复方法，其特征在于：所述自养培养基成分为/L：60mgU(VI)、2.5gNaHCO3、0.25gNH4Cl、0.06gKH2PO4、菱铁矿1g，该自养培养基的pH为6.8-7.2。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115180724A (zh) * 2022-06-15 2022-10-14 南华大学 一种氢自养微生物脱氮固铀驯化装置及驯化方法

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