CN115532817B - 一种果园重金属污染土壤修复治理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种果园重金属污染土壤修复治理方法，属于土壤重金属污染修复治理技术领域。本发明方法是采用微生物修复法与化学修复法相结合的方法，其中微生物修复法是采用耐重金属放线菌NJ07‑19和富集重金属放线菌CS‑16按重量比2:1组成微生物修复剂，化学修复法是采用壳聚糖、纳米四氧化三铁和干酪素按重量比3:4:2混合组成化学修复剂。本发明充分发挥了两种放线菌的微生物修复功效，以及协同发挥化学修复剂的修复功效，两种修复方式起到相互促进、协同增效的作用，能够对果园多种重金属污染的复杂土壤起到很好的修复效果。
Description
技术领域
本发明属于土壤重金属污染治理技术领域，具体涉及一种果园重金属污染土壤修复治理方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的自然资源之一，对人类健康生存和地球环境起着至关重要的作用。然而，随着现代工业的快速发展，以及人类生产活动的影响，自然界的土壤受到破坏现象不断加重，特别是土壤中重金属污染的情况越来越严重，土壤重金属污染不仅严重影响土壤质量和地力提升，还会危及生态与食品安全和人体健康，因此土壤重金属污染已成为全人类面临的重要环境问题。
重金属污染是指比重大于5的金属或其他类型化合物对环境造成的污染，这种污染现象无论是在水资源还是在土壤资源中均广泛存在。结合土壤和水的结构特征，以及对重金属富集的程度不同，土壤资源中的重金属污染物主要有铅、汞、砷、铜、镉等，而水资源中的重金属污染物种类更多，主要有砷、汞、镉、铅、铬、铜、锌、镍、锰、银等。
分析土壤重金属污染产生的原因，主要有以下两个方面：一个是自然因素，另一个是人为因素。其中人为因素对土壤中重金属含量的影响更大，并加剧了重金属污染的危害，如工矿企业生产、农业生产活动以及交通运输等都会在一定程度上增加土壤中重金属的含量。另外，电子产品中携带着大量的铅等重金属，在废弃后未得到回收处理，很容易深入土壤造成污染，目前电子产品带来的土壤重金属污染已成为一个重要的污染途径。
重金属作为污染物的最大特点是具有不断富集性，而这种积累很难通过环境的自净化能力来去除。重金属污染物因毒性大、难降解、易积累，可在土壤和生物体内富集，造成土壤和作物的污染，对作物的生长和品质有较大危害，被作物吸收富集进入食物链后，具有损害人体和动物健康的潜在危险。这种污染的特殊性在于它不能被土壤微生物降解，在土壤中积累到一定程度后会对土壤——植物系统产生毒害和破坏。重金属污染土壤具有隐蔽性、长期性和不可逆性，是影响生态系统安全的重要污染物质。基于上述特点，有必要对重金属污染进行人为治理，以减轻现有的污染现状，改善人类的环境和自然资源。
目前，治理重金属污染土壤的方法主要有物理修复法、化学修复法和生物修复法等。其中物理修复法主要是通过电动修复、电热修复以及土壤淋洗等技术进行修复治理，这种物理修复法存在适用范围较窄，治理过程中投入能源成分较高的问题。化学修复法主要是在化学药剂的作用下进行土壤的修复，其原理是通过氧化还原、吸附和沉淀等反应来改变土壤中重金属污染物的含量，使用的化学改良剂主要是改变重金属污染物在土壤中的形态，而对于土壤中的重金属总数量、总浓度并没有做出较大改变，经改良处理的重金属依然存在着再次活化的可能，容易对土壤造成二次污染。
生物修复法主要包括植物修复法和微生物修复法两种。植物修复法是利用自然植物来修复被重金属污染的土壤，与传统修复方法相比，植物修复法因其绿色环保、高效、成本低等优点而受到广泛关注。微生物修复法是向受污染的土壤中添加微生物菌剂，利用微生物菌剂对重金属的亲合、吸附、转化效应，来降低土壤中重金属的有效浓度。微生物修复法治理土壤重金属污染具有成本低、效率高、不需要停耕、可进行原位修复、对土壤环境影响小、同时能改善土壤环境、提升土壤肥力等诸多优点，已成为修复土壤重金属污染研究领域的热点。
重金属污染已引起了人们的广泛重视，并针对其修复手段进行了大量研究，然而现有的研究主要集中于某一种修复手段进行，同时主要针对某一种或少数几种污染物进行治理。然而对于土壤重金属污染而言，通常会同时受到多种重金属的污染，土壤中的重金属污染物成分复杂，这时候单一的修复手段往往对复杂污染物组分的修复效果并不好，仅能针对某一种污染物实现高效的修复治理，而对其它污染物的修复效果较差。
专利文献CN 103865543 B提供了一种污染土壤重金属固化剂，该重金属固化剂的组成是在润土中添加了10％-50％硅藻土，10％-50％海泡石和4-20％磷矿粉，利用特殊的矿物结构离子与重金属离子发生交换作用，将重金属引入其中并进行固化，生成含重金属的矿石晶体，从而丧失毒性和迁移性。这种固化剂仅针对于土壤中含量较少的Cd、Pb和Cu进行固化处理，同时并未从根本上改变土壤中重金属的浓度。
专利文献CN 105036352 B提供了一种用于修复芳烃-重金属离子复合污染的微生物方法，其是将恶臭假单胞菌浓缩菌液、酵母菌浓缩菌液、胶质芽孢杆菌浓缩菌液按照比例混匀制备复合浓缩菌液，然后加入到含芳烃、重金属离子的溶液中，来有效降解芳烃、矿化重金属离子，形成稳定的矿物碳酸盐。然而该专利方法主要是针对丙苯和锌离子进行去除修复，对其它的重金属离子的修复效果未进行研究，同时对于复杂组成的污染物的去除效果也没有研究报道。
如上所述，化学修复法仅能改变重金属在土壤中的形态，还需要其它的后续手段对土壤中的重金属进行回收处理，以从根本上降低土壤中的重金属含量。而微生物修复法依赖于获得活性高和代谢能力高的微生物，但由于微生物的复杂性，国内外学者对于微生物修复法在土壤重金属污染的具体应用仍在不断深入，植物与微生物之间或是生物吸附剂之间的相互作用对植物生长、重金属吸收和修复效率的影响仍有待进一步研究。因此，现有的修复手段仍然待进一步研究，以期提供一种修复效果更好的重金属修复剂及土壤的修复治理方法。
由于人们对水果的需求量大，一年四季均有需求，果园具有种植面积广泛，土壤质量要求高的特点。然而重金属在果园土壤的积累，很容易通过水果食物链进入人体，造成一系列的水果质量与安全问题。因此，能否找到一种针对于果园土壤重金属污染的修复治理方法，成为本发明亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述技术问题，从而提供一种果园重金属污染土壤修复治理方法。本发明的技术目的在于，一方面解决现有的重金属污染修复方法往往仅采用单一的治理手段，而无法充分发挥各种修复手段之间的协同修复作用的问题；另一方面解决现有的修复方法仅能针对某一种或少数几种重金属污染物进行治理，而对复杂污染组分下的土壤污染物治理效果不佳的问题。
本发明提供了一种果园重金属污染土壤修复治理方法，其是采用微生物修复法与化学修复法相结合的方法，其中，所述微生物修复法是采用耐重金属放线菌NJ07-19和富集重金属放线菌CS-16按重量比2:1组成微生物修复剂，所述化学修复法是采用壳聚糖、纳米四氧化三铁和干酪素按重量比3:4:2混合组成化学修复剂；将所述微生物修复剂和化学修复剂混合后施入果园土壤，用于果园重金属污染的治理；其中，所述耐重金属放线菌NJ07-19的保藏号为CCTCC No：M2015737；所述富集重金属放线菌CS-16的保藏号为CGMCCNo.21594。
本发明提供的上述重金属污染土壤修复治理方法，充分发挥了微生物修复法与化学修复法的功效，最大程度实现了果园重金属土壤的治理。其中微生物修复法采用的两种放线菌分别为耐重金属放线菌和富集重金属放线菌，这两种放线菌的结合能够充分发挥微生物菌剂的高效修复和协同修复作用；另一方面，采用微生物法与化学法相结合的修复方法，化学修复剂能够很好发挥载体的作用，高效固定和保持微生物修复剂的活性，更利于发挥微生物菌剂的修复作用和化学修复剂自身的修复作用，二者起到了很好的协同增效作用。本发明提供的修复方法，能够实现对土壤中多种重金属离子包括Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cr(VI)在内的高效吸收去除，微生物修复剂与化学修复剂之间，起到了很好的促进作用，而原先的微生物修复剂和化学修复剂单独使用时均无法针对于多种金属离子实现本发明的修复效果。
专利文献CN 105861362 B中报道了一株耐重金属的放线菌菌株Lechevalieriananjingensis NJ07-19(保藏编号：CGMCC No：M2015737)，该原始菌株是通过从重金属污染的土壤中分离、筛选获得，然后通过离子注入物理诱变得到。该菌株能够耐受重金属铅、铜、锌、镍，其中，对铅与铜的最高耐受浓度分别为1500mg/L、600mg/L，对重金属铅与铜的吸附率分别可以达到83％、56％，可以在水体和土壤重金属污染治理中应用。
上述专利文献报道了耐重金属的放线菌菌株NJ07-19在用于处理和吸附重金属离子的效果，然而该专利文献对重金属种类的吸附研究有限，对其吸附性能仍有待进一步提升。
专利文献CN 113201475 B公开了一株可富集重金属的放线菌Agromyces sp.CS-16(保藏编号：CGMCC No.21594)，该菌株是从深圳福田红树林自然保护区筛选出的属于Agromyces属的一种可富集重金属的放线菌。该放线菌对镍和镉具有较佳的耐受性，能够在低于160mg/L的Ni2+浓度环境下生存，也能够在低于15mg/L的Cd2+浓度环境下生存，能够实现修复水体、土壤重金属污染的目的。然而该专利文献中仅发现了该放线菌对Ni和Cd具有较好的去除率，但并不能用量高效去除其它种类的重金属离子。
本发明人意外地发现，将上述耐重金属放线菌NJ07-19与可富集重金属放线菌CS-16复配，通过调整其比例，表现出了可对原有重金属表现出优异的吸附去除能力，同时能够对其它各种重金属表现出高铲的吸附去除能力。可能的原因是这两种放线菌的组合，起到了相互协同增效的作用，充分发挥了各自的重金属吸附性能，实现了高效去除重金属的效果。
本发明创造性地将这两种放线菌结合，意外发现其对于土壤中多种重金属离子起到了显著的修复作用，明显降低了果园土壤中各种重金属的含量。
在确定了微生物修复方法的基础上，为了更全面地修复重金属污染，本发明人尝试将其与化学修复方法相结合。经过大量实验研究摸索后，本发明人发明将上述微生物修复剂与本发明的化学修复剂组合之后，能够进一步增加对重金属的吸收去除效果，且这种去除效果是全面的，并不会出现只针对某一种重金属具有较好的去除效果，而对其它重金属的去除效果较差。最终，本发明采用微生物修复法和化学修复法相结合，实现了对果园土壤中多种重金属离子同时存在时，如Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cr(VI)同时存在，仍然具有高效的吸收去除效果，微生物修复剂与化学修复剂的组合，起到了很好的相互促进作用，化学修复剂相当于是微生物修复剂的载体，不仅能够发挥自身的修复功能，同时还能够更好保证微生物修复剂的活性和修复能力的长效发挥。而原先的微生物修复剂和化学修复剂在单独使用时，均无法针对多达上述多种金属离子实现高效的修复效果。
进一步的是，本发明中所述微生物修复剂与化学修复剂的重量比为2：3。
进一步的是，所述微生物修复剂中耐重金属放线菌NJ07-19的菌液浓度为5.2～5.8×107个/mL，所述富集重金属放线菌CS-16的菌液浓度为2.4～3.1×107个/mL。
进一步的是，所述壳聚糖为低分子量壳聚糖，其分子量为15000Da，脱乙酰度为85％。
进一步的是，所述干酪素采用粉碎后的干酪素粉，其粒径为150μm。
进一步的是，本发明的修复方法是先将所述化学修复剂中各原料按照重量比进行混合，然后将所述微生物修复剂分别进行菌种培养，待达到所需菌液浓度后将微生菌菌剂进行混合，再与所述化学修复剂进行混合，施入果园土壤中。
进一步的是，果园土壤中施入的微生物修复剂与化学修复剂的总量为每千克土壤施入20克修复剂。
进一步的是，所述果园重金属污染土壤中的重金属包括Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cr(VI)中的至少一种。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供了一种果园重金属污染土壤修复治理方法，其是采用微生物修复与化合修复相结合的土壤修复方法，两种修复方法之间起到了很好的协同增效作用，能够促进各自的修复剂更好地发挥修复功效；
(2)本发明提供的一种果园重金属污染土壤修复治理方法，能够对果园土壤中多种重金属离子同时存在时，如Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cr(VI)等多种金属离子存在的复杂污染物，起到高效的去除效果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
一、复合修复剂的制备
(一)微生物修复剂的制备：
(1)向中国典型培养物保藏中心和中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心分别购买耐重金属放线菌NJ07-19(保藏编号：CGMCC No：M2015737)和富集重金属放线菌CS-16(保藏编号：CGMCC No.21594)，将耐重金属放线菌NJ07-19和富集重金属放线菌CS-16分别参照CN 105861362 B和CN 113201475 B记载的培养条件于培养基中培养，待培养至生长对数期，采用稀释平板计数测定细菌数量，获得菌液浓度为5.2～5.8×107个/mL的耐重金属放线菌NJ07-19悬浮液，以及菌液浓度为2.4～3.1×107个/mL的富集重金属放线菌CS-16悬浮液；
(2)取上述两种放线菌的悬浮液，将耐重金属放线菌NJ07-19和富集重金属放线菌CS-16按重量比2:1组成微生物修复剂，备用。
(二)化学修复剂的制备：
将壳聚糖(低分子量壳聚糖，分子量为15000Da，脱乙酰度为85％)、纳米四氧化三铁(CAS号：1317-61-9，分子量：231.53，纯度：99.5％，平均粒径≤20nm)和干酪素(干酪素粉，粒径为150μm)按重量比3:4:2进行混合，得到化学修复剂。
(三)将上述微生物修复剂和化学修复剂按照重量比2:3混合，作为复合修复剂用于果园重金属污染土壤的修复治理。
二、供试土壤的准备
供试土壤采自四川农业大学标准试验田。土壤基本理化性质为：pH 7.0，有机质35.13％，全氮1.98g·kg-1，全磷0.81g·kg-1，有效钾25.32g·kg-1。土壤未受重金属污染，将该土壤筛分(2mm)，连续三天在120℃下灭菌30min，备用。
实施例2
采用复合修复剂用于果园重金属污染土壤修复治理，模拟待修复果园土壤的重金属污染情况如下：
在上述供试土壤中加入CuSO4·5H2O、ZnCl2和3CdSO2·8H2O溶液，以使得土壤中Cu(Ⅱ)的初始浓度为500mg·kg-1、Zn(Ⅱ)的初始浓度为500mg·kg-1、Cd(Ⅱ)的初始浓度为500mg·kg-1。向该土壤试样中添加上述复合修复剂，添加量占土壤试样总重量的2％，混合均匀。向土壤中添加水，保持土壤水分含量为50％，于25℃下于110rpm震荡处理土壤。3天后将土壤试样离心，测定土壤试样中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的最终浓度，测试结果分别为0.50mg·kg-1、0.32mg·kg-1、0.55mg·kg-1，表明本发明的土壤修复剂对土壤中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除率分别为99.9％、99.94％、99.89％，可以看出在3种混合重金属污染条件下，本发明的修复方法对果园土壤重金属的去除率保持在较高水平。
实施例3
按照本发明的复合修复方法，采用复合修复剂用于果园重金属污染土壤修复治理，模拟待修复果园土壤的重金属污染情况如下：
在上述供试土壤中加入CuSO4·5H2O、FeCl3·6H2O、3CdSO2·8H2O、Pb(NO3)2和ZnSO4溶液，以使得土壤中Cu(Ⅱ)的初始浓度为300mg·kg-1、Fe(Ⅲ)的初始浓度为300mg·kg-1、Cd(Ⅱ)的初始浓度为400mg·kg-1、Pb(Ⅱ)的初始浓度为350mg·kg-1、Zn(Ⅱ)的初始浓度为500mg·kg-1。向该土壤试样中添加本发明的土壤修复剂，添加量占土壤试样总重量的2％，混合均匀。向土壤中添加水，保持土壤水分含量为50％，于25℃下于110rpm震荡处理土壤。3天后将土壤试样离心，测定土壤试样中Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的最终浓度分别为0.62mg·kg-1、0.98mg·kg-1、0.51mg·kg-1、0.46mg·kg-1、0.83mg·kg-1，表明本发明的土壤修复剂对土壤中Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的的去除率分别为99.8％、99.7％、99.9％、99.87％、99.83％，可以看出在5种混合重金属污染条件下，本发明的修复方法对复杂重金属的去除率很高。
实施例4
按照本发明的复合修复方法，采用复合修复剂用于果园重金属污染土壤修复治理，模拟待修复果园土壤的重金属污染情况如下：
在上述供试土壤中加入CuSO4·5H2O、ZnSO4·7H2O、NiCl2·6H2O、3CdSO2·8H2O、FeCl3·6H2O、MnSO4·H2O、Pb(NO3)2、CrCl3·6H2O和Na2Cr2O7·2H2O溶液，以使得土壤中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cr(VI)的初始浓度分别为500mg·kg-1、300mg·kg-1、400mg·kg-1、350mg·kg-1、450mg·kg-1、550mg·kg-1、600mg·kg-1、200mg·kg-1、350mg·kg-1。向该土壤试样中添加本发明的土壤修复剂，添加量占土壤试样总重量的3％，混合均匀。向土壤中添加水，保持土壤水分含量为50％，于25℃下于150rpm震荡处理土壤。3天后将土壤试样离心，测定土壤试样中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cr(VI)的最终浓度分别为1.04mg·kg-1、0.68mg·kg-1、0.77mg·kg-1、0.88mg·kg-1、0.96mg·kg-1、0.91mg·kg-1、0.54mg·kg-1、0.99mg·kg-1、1.23mg·kg-1，表明本发明的土壤修复剂对土壤中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cr(VI)的去除率分别为99.8％、99.78％、99.81％、99.75％、99.79％、99.84％、99.91％、99.51％、99.65％，可以看出在上述9种混合重金属污染条件下，本发明的修复方法对果园土壤重金属的去除率并未出现下降，仍然保持在极高的去除率。
对比例1
按照实施例1的方法，当仅采用耐重金属放线菌NJ07-19与化学修复剂按照重量比2：3组合时，用于实施例2中待修复果园土壤的治理，结果为：该修复剂对果园土壤中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除率分别为92.25％、90.58％、93.52％，可以看出其修复效果与实施例2相比明显降低。
对比例2
按照实施例1的方法，当仅采用富集重金属放线菌CS-16与化学修复剂按照重量比2：3组合时，用于实施例2中待修复果园土壤的治理，结果为：该修复剂对果园土壤中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除率分别为93.32％、92.18％、92.27％，，可以看出其修复效果与实施例2相比明显降低。
对比例3
按照实施例1的方法，当仅采用耐重金属放线菌NJ07-19和富集重金属放线菌CS-16按照2：1的重量比组合时，用于实施例2中待修复果园土壤的治理，结果为：该修复剂对果园土壤中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除率分别为95.12％、94.89％、95.31％，可以看出其修复效果与实施例2相比明显降低。
Claims (8)
1.一种果园重金属污染土壤修复治理方法，其特征在于，所述方法是采用微生物修复法与化学修复法相结合的方法，其中，所述微生物修复法是采用耐重金属放线菌NJ07-19和富集重金属放线菌CS-16按重量比2:1组成微生物修复剂，所述化学修复法是采用壳聚糖、纳米四氧化三铁和干酪素按重量比3:4:2混合组成化学修复剂；将所述微生物修复剂和化学修复剂混合后施入果园土壤，用于果园重金属污染的治理；其中，所述耐重金属放线菌NJ07-19的保藏号为CCTCCNo：M2015737；所述富集重金属放线菌CS-16的保藏号为CGMCCNo.21594。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微生物修复剂与化学修复剂的重量比为2：3。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微生物修复剂中耐重金属放线菌NJ07-19的菌液浓度为5.2～5.8×107个/mL，富集重金属放线菌CS-16的菌液浓度为2.4～3.1×107个/mL。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述壳聚糖为低分子量壳聚糖，其分子量为15000Da，脱乙酰度为85％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干酪素采用粉碎后的干酪素粉，其粒径为150μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，是先将所述化学修复剂中各原料按照重量比进行混合，然后将所述微生物修复剂分别进行菌种培养，待达到耐重金属放线菌NJ07-19的菌液浓度为5.2～5.8×107个/mL，富集重金属放线菌CS-16的菌液浓度为2.4～3.1×107个/mL后，将微生菌菌剂进行混合，再与所述化学修复剂进行混合，施入果园土壤中。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，果园土壤中施入的微生物修复剂与化学修复剂的总量为每千克土壤施入20～30克修复剂。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述果园重金属污染土壤中的重金属包括Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cr(VI)中的至少一种。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| GB9526187D0 (en) * | 1994-12-30 | 1996-02-21 | Maxus Energy Corp | Process for the in situ bioremediation of cr(v1)-bearing solids |
| CN1246815A (zh) * | 1997-02-07 | 2000-03-08 | 株式会社荏原制作所 | 卤化有机物所致污染物的净化方法 |
| CN101506348A (zh) * | 2005-12-02 | 2009-08-12 | 特拉普雷塔有限责任公司 | 用于改善植物生长的方法和组合物 |
| CN101701216A (zh) * | 2009-11-27 | 2010-05-05 | 安徽农业大学 | 用于农药污染土壤修复的微生物固定化颗粒的制备方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9526187D0 (en) * | 1994-12-30 | 1996-02-21 | Maxus Energy Corp | Process for the in situ bioremediation of cr(v1)-bearing solids |
| CN1246815A (zh) * | 1997-02-07 | 2000-03-08 | 株式会社荏原制作所 | 卤化有机物所致污染物的净化方法 |
| CN101506348A (zh) * | 2005-12-02 | 2009-08-12 | 特拉普雷塔有限责任公司 | 用于改善植物生长的方法和组合物 |
| CN101701216A (zh) * | 2009-11-27 | 2010-05-05 | 安徽农业大学 | 用于农药污染土壤修复的微生物固定化颗粒的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 阿克苏高盐咸水滩放线菌分离新策略及系统发育多样性;张瑶;夏占峰;曹鑫波;李军;张利莉;;微生物学报(第08期);全文 * |
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