重金属污染土壤的微生物修复

  　　目前，土壤重金属污染治理途径主要有两种，一是改变重金属在土壤中的存在状态，使其由活化态转为稳定态 ；二是从土壤中除去重金属。方法主要有工程物理化学法，包括 ：客土法、冲洗络合法、电动化学法、热处理法等，不适合污染面积较大的土壤 ；生物修复法包括 ：植物修复、微生物修复和动物修复等，植物和低等动物修复法对土壤修复的效果不太显著 ；微生物修复利用土壤中的某些微生物对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用，从而降低土壤中重金属的毒性。该技术可以使重金属污染物从土壤中去除，对周围环境影响较小，不会产生二次污染，具有的巨大土壤修复潜力。但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、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。

  　　趋磁细菌属于革兰氏阴性菌，是专性微好氧、兼性或专性厌氧细菌，具有负趋氧特性，细胞内有沿菌体长轴排列、由膜包被的磁小体颗粒链，在地磁场的作用下可以定向运动，而且对重金属有较强的吸附能力。目前，国内外已有关于趋磁细菌吸附水体中重金属的研究，但是对于趋磁细菌修复重金属污染的土壤尚未见报道。

  　　本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，土壤修复公司郑州德森环境提供一种操作简单、成本低廉、修复效果好、不破坏土壤肥力、不存二次污染的微生物原位修复方法。

  　　1、重金属污染土壤的微生物修复技术方案：

  　　一种重金属污染土壤的微生物修复方法，包括以下步骤 ：

  　　a、步骤一，分离趋磁细菌 ：

  　　利用趋磁细菌收集器从水下污泥表面部分分离得到趋磁细菌 ；

  　　b、步骤二，趋磁细菌的培养 ：

  　　将步骤一中分离得到的趋磁细菌按照每毫升液体培养基中接种 7×107~1.5×108个细菌，在黑暗条件下进行培养，液体培养基的 pH 为 4~7，培养温度为 20~30℃，培养 15~25d 后，获得处于生长对数期的培养液，每毫升培养液中含有 1.5×108~3.5×108个趋磁细菌 ；

  　　c、步骤三，趋磁细菌修复重金属污染土壤 ：

  　　将步骤二中得到的培养液，加入到被重金属污染的土壤中，添加比例 ：每亩地重金属污染的土壤中喷施 10~30L 培养液，翻耕表层土壤，使趋磁细菌与被重金属污染的土壤充分混合，趋磁细菌在地磁场的作用下向土壤深处移动，吸附深层土壤中的重金属 ；

  　　d、步骤四，趋磁细菌的回收 ：

  　　15~20 天后，灌溉步骤三中土壤，使重金属污染土壤保持淹水状态，在土壤上面放上磁铁，使趋磁细菌由土壤深层回到土壤的表面；

  　　e、步骤五，趋磁细菌与重金属的分离 :

  　　经过 20~25 天之后收集步骤四中与磁铁接触的表面土壤，并用水淋洗，收集淋洗液，提取重金属，淋洗后的土壤回填原处。

  　　优选的，所述步骤一中利用趋磁细菌收集器从水下污泥表面分离得到趋磁细菌的具体方法为 ：

  　　1）取已灭菌、干燥的培养皿，并在培养皿内设置铁丝网，取水下表面 0.5~1cm 处的污泥放入培养皿中，盖住铁丝网 ；

  　　2）在已灭菌的趋磁细菌收集器内装满无菌水，并在趋磁细菌收集器的开口端盖上一层滤纸，将趋磁细菌收集器迅速倒扣在所述铁丝网上 ；

  　　3）在趋磁细菌收集器的底部放一磁铁，N 极朝上，静置 4~5h 后，用无菌注射器从取样孔收集趋磁细菌。

  　　优选的，步骤一中的趋磁细菌收集器由塑料管 1 和隔板 3 构成，塑料管 1 的一端开口，另一端的中心留有取样孔 2，隔板 3 位于塑料管 1 的中间位置，隔板 3 的中间留有连通的孔。

  　　优选的，步骤四中的磁铁 S 极与土壤接触。

  　　优选的，步骤五中收集的重金属土壤深度为 8 ～ 12cm。

  　　优选的，所述重金属污染的土壤类型为黄壤或红壤，pH 为 4~6。

  　　优选的，所述重金属污染的土壤中含有 Pb、Ni、Cu 中的一种或一种以上重金属元素。

  　　优选的，所述重金属污染土壤中 Pb 元素的浓度为 500~3000 mg/kg-1，Ni 元素的浓度为 300~1000 mg/kg-1，Cu 元素的浓度为 400~2000 mg/kg-1。

  　　步骤一中分离得到的趋磁细菌首先要进行吸附率检测，将趋磁细菌置于提前配制好的含有 Pb、Ni、Cu 中的任何一种重金属的溶液中，其中 Pb、Ni、Cu 的浓度分别为 400、70、120 mg/kg-1，当趋磁细菌的吸附率均达到 30%以上时，才可以将趋磁细菌用于土壤重金属污染的治理。

  　　2、重金属污染土壤的微生物修复的有益效果 ：

  　　本发明提供一种重金属污染土壤的微生物修复方法，选用的是趋磁细菌，趋磁细菌均属于革兰氏阴性菌，是专性微好氧、兼性或专性厌氧细菌，具有负趋氧特性，有鞭毛，细胞内有沿菌体长轴排列、由膜包被的磁小体颗粒链，在磁场的作用下可以定向运动。

  　　由于地磁场的作用力很弱，在土壤表面放上磁铁，并灌溉重金属污染的土壤，降低土壤表面的含氧量，创造适合趋磁细菌生长的环境 ；既而，可以使趋磁细菌向土壤表面移动，而且趋磁细菌吸附重金属的速度很快，在其移动的过程中可以有效吸附土壤中的重金属，大大降低了土壤中重金属的积累量。该方法属于原位修复，操作简单、成本低廉、修复效果好、不破坏土壤肥力、不存在土壤的二次污染 ；并且趋磁细菌在吸附重金属以后可以通过磁分离器进行分离，有利于重金属的回收利用。

  　　3、重金属污染土壤的微生物修复设备结构图附图说明

  　　图 1 为趋磁细菌收集器的结构示意图。

  　　图中 ：1 塑料管、2 取样孔、3 隔板。