[发明专利]一种土壤铅污染原位生物修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种土壤铅污染原位生物修复方法。

背景技术

随着全球经济和社会的快速发展，环境污染问题已经成为世界性问题。土壤污染作为环境污染问题之一变得日益严重。与此同时，我国土壤污染的问题也逐渐凸显出来。被称为“土十条”的《土壤污染防治行动计划》在2016年5月28日出台，这充分体现了国家对土壤污染问题的重视程度越来越高。重金属污染是土壤污染的重要类型之一，重金属污染不仅能够引起土壤的成分、结构和功能发生变化，还能抑制作物根系生长和光合作用，致使作物产量降低甚至绝产。更为重要的是重金属还可通过食物链的富集作用，迁移到动物、人体内，严重危害动物以及人体健康，给人类的生产、生活和甚至生存带来重大威胁。土壤中重金属污染重要特点之一是很难在短时间内得到修复。

目前针对重金属污染的治理技术主要包括物理修复、化学修复、植物修复和微生物修复等。利用微生物修复土壤重金属污染作为一种新型修复技术，因具有处理成本低、效率高以及无二次污染等优点，受到研究人员的广泛研究。研究人员公开了多种利用微生物技术去除重金属离子的专利方法，但是各有弊端，例如，某些生物菌(如芽孢杆菌)只能进行好氧方面的处理，对于深层土壤中的重金属污染则没有修复作用；或者，仅仅是在密闭的容器中隔离除氧，以保证厌氧生物菌对重金属的固定，而没有进行真正的原位修复，并且修复土壤面积过大，给容器制造增加了成本；又或者，利用生物菌固定后的重金属因为人为扰动土壤而暴露于土壤表层，被氧化后的重金属离子再次释放至土壤中，失去修复效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土壤铅污染原位生物修复方法，以解决现有修复方法修复效果不佳的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种土壤铅污染原位生物修复方法，包括：

(1)将土壤和硫酸盐还原菌菌液按照固液比为100g:(2-10)ml的比例混合，在25-37℃下厌氧培养2-10d；

(2)按照固液比为100g:(1-10)ml的比例将脱氮硫杆菌菌液泼洒至经过步骤(1)处理后的土壤表层，培养1-15d。

重金属离子铅进入土壤后，在土壤中长期积累而不易去除主要与土壤的复杂结构以及成分不同有关。

研究发现硫酸盐还原菌在厌氧条件下，利用SO₄^2-把高价态的S⁶⁺转化形成S^2-，利用转化过程产生的能量从而实现自身的生长。而S^2-与许多的重金属离子均是以沉淀的形式稳定存在于自然界的矿山以及土壤中。Pb²⁺可以与S^2-形成稳定的PbS沉淀，根据研究结果可知PbS在土壤中稳定存在，不易迁移。由于硫酸盐还原菌只能在厌氧条件下进行。因此对于表层的兼性以及好氧的条件下，硫酸盐还原菌则不能进行生长。

脱氮硫杆菌是一种典型的化能自养菌。它的生长pH条件为中性土壤，这与硫酸盐还原菌的生长pH基本一致。脱氮硫杆菌可以在兼性条件下生存。在好氧的条件下，利用O作为能量来源，把低价态的S^2-、S以及S₂O₃^2-氧化形成SO₄^2-，实现自身的生长。因此，在土壤表层的好氧以及中层的兼性条件下，脱氮硫杆菌产生的SO₄^2-可以与土壤中存在的Pb²⁺形成PbSO₄沉淀。PbSO₄作为一种矿化产物可以稳定的固定在土壤中。实验结果显示脱氮硫杆菌矿化土壤中的铅可以使铅稳定的固定在土壤中，减少了Pb从土壤中的流出，实现了土壤的治理。

本发明中利用硫的调控把不同土壤层的铅离子分别用不同硫细菌进行去除，之后再进行更进一步的去除。具体方法是首先利用硫酸盐还原菌在厌氧环境下对铅的高效矿化作用，可将深层土壤中的重金属进行矿化固定，矿化沉积铅离子为硫化铅，之后利用脱氮硫杆菌在好氧环境下对铅的高效矿化作用，可将浅层土壤中的重金属进行矿化固定，矿化沉积铅离子形成硫酸铅。