[发明专利]一种镉污染底泥的微生物修复方法

说明书

本发明公开了一种镉污染底泥的微生物修复方法，属于底泥微生物修复领域。所述方法包括硫酸盐还原菌的富集、驯化与扩大培养；硫酸盐还原菌修复Cd污染底泥。该方法通过将分离鉴定后的硫酸盐还原菌复合菌添加至Cd污染底泥中，能降低Cd的可交换态和碳酸盐结合态含量，提高铁锰氧化物、有机物结合态和残渣态含量，使Cd向稳定态转变，并使修复后底泥间隙水中Cd含量明显下降，从而降低Cd的迁移性、生物有效性和毒性，具有技术简便、成本低、修复效果好和原位应用潜力等特点。

技术领域

本发明属于底泥微生物修复领域，具体涉及一种镉污染底泥的微生物修复方法。

背景技术

重金属因具有难降解性、生物累积性和食物链放大等生态环境效应而备受关注。水体底泥是各种污染物进入水环境后的最终归宿，99％以上的重金属进入水环境后会以各种形式积聚在底泥中，使底泥重金属含量往往高出上覆水几个数量级，从而造成底泥污染。世界范围内，水体底泥普遍存在重金属污染，尤其是毒性较大的镉(Cd)，例如，希腊Attica工业最发达的Keratsini港表层底泥中的Cd高达190～1763mg/kg；伦敦东港和伊丽莎白港底泥中Cd分别高达120～1630mg/kg和100～1400mg/kg；含量如此之高的Cd，已远远超过其可能效应浓度(Probable Effect Concentration，PEC)，势必对水生生物和人体健康产生毒害风险。已有研究表明，我国经济较发达的东南沿海地区，Cd生态风险最大。作为城市水环境的重要组成，底泥修复是整个水生生态系统修复的关键，针对镉污染底泥，研究出切实可行的修复技术是现在的当务之急。

底泥修复方法有很多，按底泥与上覆水是否分离可分为原位修复(如覆盖、稳定和植物修复等)和异位修复(如疏浚、清洗和电化学等)；按方法原理则又可分为物理、化学和生物修复等。对重金属而言，尽管不能像有机污染物那样可被生化降解，但其能在不溶和可溶物质间转换，形态和毒性也随之发生变化。基于此，许多修复方法试图从降低金属溶解性(固化)或增加金属溶解性(活化)两个思路对污染底泥开展修复。

固化(也称钝化或稳定化)通常利用稳定剂、微生物菌种、微生物制剂或生物刺激，通过理化作用(如吸附、氧化还原等)或生物作用(如生物吸附、生物积累、生物转化等)将重金属转化为无毒或低毒形态的修复方法，其最终目的是降低金属的迁移性、毒性和生物有效性；而活化方法则恰恰相反，它先是借助理化浸提或生物淋溶等使重金属从底泥中解吸、溶解和分离，然后再对淋洗液进行后续处理，从源头上对底泥重金属进行减量。重金属活化(如酸淋洗、生物浸矿等)虽能彻底将重金属从底泥中去除，但通常是异位修复，存在工程量大、费用高昂和环境扰动大等问题；相对而言，固化技术虽然不能将污染物从底泥中彻底根除，但其操作简便可实现底泥的原位修复，大大减少了修复的工程量以及高昂的费用，同时具有修复时间短、环境扰动小和污染释放少等优点，是一类经济有效的修复方法。

常见的底泥重金属固化方法包括理化、植物和微生物固化。其中，理化固定需要投加大量的稳定剂修复材料(如水泥、粉煤灰、膨润土、赤泥、生物炭等)，所以其修复成本与生物固化相比往往较高，该方法用于对疏浚底泥异位修复时存在底泥最终处置问题，用于原位修复时所投稳定剂还可能对水生生态系统产生一定的环境风险；植物固定主要利用植物提取、根际微生物及其生长代谢产物对重金属进行提取或固定，但植物固定目前仍存在生长周期长和生物量小等不足，此外诸多研究表明植物自身直接提取重金属的效果其实并不高(尤其是水生植物)，而间接作用(如根际圈微生物、氧化还原反应形成、根际圈可溶性金属化合物沉淀)则起到更重要的作用；而微生物固化在修复成本和环境兼容性等方面则具有一定优势，据报道，微生物固化(如生物刺激)所需费用约为理化固定的二分之一。因此，越来越多的学者关注微生物对底泥重金属的固定。