CN113578943A - 一种微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法 - Google Patents
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- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
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Abstract
本发明涉及一种利用微藻‑蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法，步骤为：S1、取粉末状蒙脱石投入事先培养好的微藻藻液中，混匀反应后制得微藻‑蒙脱石复合物混合液，其中微藻与蒙脱石干重质量比为1：1～5；S2、将得到的微藻‑蒙脱石复合物混合液加入铅污染的土壤中，修复处理一段时间即可。该方法可有效降低高浓度铅污染土壤中铅的游离态和可还原态，具有优异的铅污染土壤钝化性能。微藻‑蒙脱石复合物对环境友好，不会造成二次污染，并能增加土壤养分，且微藻属自养生物，对营养需求相对较低，因此本方法经济生态效应显著。
Description
技术领域
本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的基础，随着人为活动的加剧，土壤重金属污染问题越发的严重。土壤重金属不能被降解，并会在食物链中富集，最终危害人体的健康。其中，土壤铅污染已被广泛报道，并被视为具有潜在毒性的优先元素。土壤铅污染主要来自于冶金、采矿、冶炼、汽车尾气排放、土壤施肥和电子垃圾回收等人为活动，进入人体后将对神经、造血、消化、肾脏、心血管和内分泌等多个系统造成危害，对公众健康、食品安全和生态系统可持续性构成严重威胁。
重金属污染土壤的修复技术主要分为三大类：物理修复、化学修复和生物修复。其中物理修复指通过物理手段减少土壤中重金属的含量，常用的方法包括克土法、电动电热修复等。化学修复指利用化学手段，如氧化还原、沉淀聚合、络合吸附等反应改变土壤中重金属的迁移态和生物活性，常用的方法包括土壤淋洗、化学改良修复等。但物理化学修复技术存在工程量大，成本高，对土壤原生生态环境影响巨大等难以解决的技术局限。微生物修复属于生物修复，其利用微生物本身的生理代谢活动来固定土壤重金属，具有操作简单，成本低廉，不会对影响土壤原生生态环境，增加土壤肥力的优势，相对而言是更安全有效的土壤修复方式。微藻常见于土壤浅层，是土壤微生物群落的主要组成部分，但微生物通常对土壤重金属的耐受能力有限，土壤重金属往往在浅层高浓度富集，这会很大程度影响土壤微生物的修复效果。为了解决这个问题，实际运用中常会将微生物与植物进行联用来增强其对重金属污染土壤的修复效果，但植物会由于气候及生长周期的影响使适用范围变窄，影响微生物修复技术的应用和普及。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：本发明的目的是提供一种微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法，该方法可有效降低高浓度铅污染土壤中铅的游离态和可还原态，具有优异的铅污染土壤钝化性能。微藻-蒙脱石复合物对环境友好，不会造成二次污染，并能增加土壤养分，且微藻属自养生物，对营养需求相对较低，因此本方法经济生态效应显著。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
本发明提供一种微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法，包括以下步骤：
S1、取粉末状蒙脱石投入事先培养好的微藻藻液中，混匀反应后制得微藻-蒙脱石复合物混合液，其中微藻与蒙脱石干重质量比为1：1～5；
S2、将步骤S1中得到的微藻-蒙脱石复合物混合液加入铅污染的土壤中，修复处理一段时间即可。
优选的是，所述步骤S1中微藻藻液浓度为0.1～1.5g/L。
优选的是，所述步骤S2中铅污染土壤中铅的浓度为100～1000mg/kg。
优选的是，所述步骤S2中微藻-蒙脱石复合物投加量与铅污染土壤的干重比大于等于1：10000。
优选的是，所述步骤S2中修复处理时间为28天。
优选的是，所述微藻藻液的培养方法为：将分离纯化后的微藻接种到培养液中进行扩大培养至稳定期，得到微藻藻液。
进一步优选的是，所述微藻为从三鑫铅锌库中通过常规方法分离纯化的微藻Chlorella sorokiniana FK。
进一步优选的是，所述培养液采用BG-11培养液。
与现有技术相比，本发明的一种微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法具有以下优点：
(1)本发明提供的微藻-蒙脱石复合物修复土壤铅污染的方法可以显著降低高浓度铅污染土壤中铅的弱酸态和可还原态，降低铅的生物有效性，具有优异的土壤铅污染钝化能力。这是由于蒙脱石具有良好的铅吸附能力和较好的保水保肥性。蒙脱石的加入转移了部分铅对微藻的胁迫，同时保水保肥，为微藻的生存繁殖提供更有利的水肥环境，这使得微藻-蒙脱石复合物相对单独微藻在铅污染土壤修复过程中具有明显优势。
(2)微藻-蒙脱石复合物在自然界中广泛存在，环境友好，容易得到，修复后无需回收，不破坏土壤结构，简单易行，成本低廉，且微藻为光合自养生物，对环境的营养需求较低，同时具有优秀的固碳能力，能增加土壤的有机质和养分，具有显著的经济生态效应。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法，具体包括以下步骤：
(1)蒙脱石悬液制备：取150mg蒙脱石投加到100mL水中，搅拌均匀，得蒙脱石悬液。
(2)微藻-蒙脱石复合物制备：取75mg蒙脱石投加到事先培养好的0.75g/L藻液100mL中，调pH为6～7，在室温以180～220rpm速度搅拌均匀24h，得微藻-蒙脱石复合体，其中微藻与蒙脱石干重质量比为1：1。
(3)污染土壤制备：取过45目筛的土壤若干，加入Pb(NO3)2水溶液，使土壤含水率为28～32％，充分混合均匀，使Pb处理浓度为1000mg/kg。在室温条件下老化14天制得铅污染土壤样品。
(4)效果监测：
空白组：称取上述污染土壤214.3g，将土壤样品平铺于直径150mm的塑料培养皿中，然后将培养皿放入温度25℃，光照条件为光暗比14h:10h的光照培养箱中，每2～3天补水约10mL，28天后进行土壤铅的四态提取分析；
对照组：对照组分为蒙脱石组和微藻组两组。土壤培养的处理方式同上，蒙脱石组初始时加入10mL的蒙脱石悬液；而微藻组初始时加入10mL的1.5g/L藻液，28天后进行土壤铅的四态提取分析；
实验组：土壤培养的处理方式同上，初始时加入10mL的微藻-蒙脱石复合物，28天后进行铅的四态提取分析，判断其修复效果，结果如表1所示。
表1微藻-蒙脱石复合物修复处理前后土壤中铅的四态变化
铅在土壤中的生物有效性大小依次为：弱酸态＞可还原态＞氧化态＞残渣态。从表1可以看出，经实施例1所述方法的修复处理，可以看到微藻-蒙脱石复合体显著降低土壤中铅的弱酸态和可还原态，铅的可氧化态相对空白组显著上升，而铅的残渣态含量相对空白组和对照组显著上升，显示了微藻-蒙脱石复合物对土壤中铅污染的优秀钝化性能。
实施例2：
(1)蒙脱石悬液制备：取150mg蒙脱石投加到100mL水中，搅拌均匀，得蒙脱石悬液。
(2)微藻-蒙脱石复合物制备：取100mg蒙脱石投加到事先培养好的0.5g/L藻液100mL中，调pH为6～7，在室温以180～220rpm速度搅拌均匀24h，得微藻-蒙脱石复合体，其中微藻与蒙脱石干重质量比为1：2。
(3)污染土壤制备：取过45目筛的土壤若干，加入Pb(NO3)2水溶液，使土壤含水率为28～32％，充分混合均匀，使Pb处理浓度为1000mg/kg。在室温条件下老化14天制得铅污染土壤样品。
(4)效果监测：
空白组：称取上述污染土壤214.3g，将土壤样品平铺于直径150mm的塑料培养皿中，然后将培养皿放入温度25℃，光照条件为光暗比14h:10h的光照培养箱中，每2～3天补水约10mL，28天后进行土壤铅的四态提取分析；
对照组：对照组分为蒙脱石组和微藻组两组。土壤培养的处理方式同上，蒙脱石组初始时加入10mL的蒙脱石悬液；而微藻组初始时加入10mL的1.5g/L藻液，28天后进行土壤铅的四态提取分析；
实验组：土壤培养的处理方式同上，初始时加入10mL的微藻-蒙脱石复合物，28天后进行铅的四态提取分析，判断其修复效果，结果如表2所示。
表2微藻-蒙脱石复合物修复处理前后土壤中铅的四态变化
从表2可以看出，经实施例2所述方法的修复处理，可以看到微藻-蒙脱石复合体显著降低土壤中铅的弱酸态和可还原态，铅的可氧化态相对空白组显著上升，而铅的残渣态含量相对空白组和对照组显著上升，显示了微藻-蒙脱石复合物对土壤中铅污染的优秀钝化性能。
实施例3：
(1)蒙脱石悬液制备：取150mg蒙脱石投加到100mL水中，搅拌均匀，得蒙脱石悬液。
(2)微藻-蒙脱石复合物制备：取125mg蒙脱石投加到事先培养好的0.25g/L藻液100mL中，调pH为6～7，在室温以180～220rpm速度搅拌均匀24h，得微藻-蒙脱石复合体，其中微藻与蒙脱石干重质量比为1：5。
(3)污染土壤制备：取过45目筛的土壤若干，加入Pb(NO3)2水溶液，使土壤含水率为28～32％，充分混合均匀，使Pb处理浓度为1000mg/kg。在室温条件下老化14天制得铅污染土壤样品。
(4)效果监测：
空白组：称取上述污染土壤214.3g，将土壤样品平铺于直径150mm的塑料培养皿中，然后将培养皿放入温度25℃，光照条件为光暗比14h:10h的光照培养箱中，每2～3天补水约10mL，28天后进行土壤铅的四态提取分析；
对照组：对照组分为蒙脱石组和微藻组两组。土壤培养的处理方式同上，蒙脱石组初始时加入10mL的蒙脱石悬液；而微藻组初始时加入10mL的1.5g/L藻液，28天后进行土壤铅的四态提取分析；
实验组：土壤培养的处理方式同上，初始时加入10mL的微藻-蒙脱石复合物，28天后进行铅的四态提取分析，判断其修复效果，结果如表3所示。
表3微藻-蒙脱石复合物修复处理前后土壤中铅的四态变化
从表3可以看出，经实施例3所述方法的修复处理，可以看到微藻-蒙脱石复合体显著降低土壤中铅的弱酸态和可还原态，铅的可氧化态相对空白组显著上升，而铅的残渣态含量相对空白组和对照组显著上升，显示了微藻-蒙脱石复合物对土壤中铅污染的优秀钝化性能。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、取粉末状蒙脱石投入事先培养好的微藻藻液中，混匀反应后制得微藻-蒙脱石复合物混合液，其中微藻与蒙脱石干重质量比为1：1～5；
S2、将步骤S1中得到的微藻-蒙脱石复合物混合液加入铅污染的土壤中，修复处理一段时间即可。
2.根据权利要求1所述的微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤S1中微藻藻液浓度为0.1～1.5g/L。
3.根据权利要求1所述的微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤S2中铅污染土壤中铅的浓度为100～1000mg/kg。
4.根据权利要求1所述的微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤S2中微藻-蒙脱石复合物投加量与铅污染土壤的干重比大于等于1：10000。
5.根据权利要求1所述的微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤S2中修复处理时间为28天。
6.根据权利要求1所述的微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法，其特征在于，所述微藻藻液的培养方法为：将分离纯化后的微藻接种到培养液中进行扩大培养至稳定期，得到微藻藻液。
7.根据权利要求6所述的微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法，其特征在于，所述微藻为从三鑫铅锌库中分离纯化的微藻Chlorella sorokiniana FK。
8.根据权利要求6所述的微藻-蒙脱石复合物修复铅污染土壤的方法，其特征在于，所述培养液采用BG-11培养液。
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