权利要求
1.锑矿区污染土壤的微生物修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采集锡矿山锑矿区土壤，分离纯化得到菌株；
(2)300mL灭菌的改良巴尔斯氏培养基置于500mL厌氧瓶中，加入硫酸亚铁铵溶液，接种步骤(1)筛选得到的菌液，在厌氧操作箱中，通入纯氮气，密封厌氧瓶进行孵育，观察黑色沉淀物的形成判断SRB(硫酸盐还原菌)生长情况；
(3)将富集SRB按梯度分别接种至含有不同锑、镉、铅、锌、铜质量浓度的新鲜培养基中，pH调至7.0左右，厌氧培养48h进行耐重金属能力驯化；
(4)将白炭黑加入新鲜培养基中，搅拌混合后，再加入驯化后的硫酸盐还原菌，搅拌混合，pH调至7.0左右，厌氧培养；
(5)将步骤(4)获得的菌液喷洒至锑矿区重金属污染土壤中，进行重金属污染土壤微生物修复。
2.根据权利要求1所述的锑矿区污染土壤的微生物修复方法，其特征在于，所述硫酸亚铁铵溶液为过滤灭菌5.0ml 5％浓度。
3.根据权利要求1所述的锑矿区污染土壤的微生物修复方法，其特征在于，所述接种量为10％。
4.根据权利要求1所述的锑矿区污染土壤的微生物修复方法，其特征在于，所述通氮气时间为5min。
5.根据权利要求1所述的锑矿区污染土壤的微生物修复方法，其特征在于，所述孵育温度30℃，孵育时间为3-5天。
6.根据权利要求1所述的锑矿区污染土壤的微生物修复方法，其特征在于，所述锑、镉、铅、锌、铜质量浓度分别为5、10、15、20mg/L。
7.根据权利要求1所述的锑矿区污染土壤的微生物修复方法，其特征在于，所述喷洒按0.8-1.0L/m2剂量喷洒。
8.根据权利要求1所述的锑矿区污染土壤的微生物修复方法，其特征在于，所述pH调节使用氢氧化钠溶液进行。
9.根据权利要求1所述的锑矿区污染土壤的微生物修复方法，其特征在于，步骤(4)中，所述白炭黑与培养基体积比为1.0-1.2％，硫酸盐还原菌菌液与培养基体积比为10％。
10.根据权利要求1所述的锑矿区污染土壤的微生物修复方法，其特征在于，所述硫酸盐还原菌菌液浓度为1×108-1×109CFU/g。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及矿区污染土壤修复领域，特别涉及锑矿区污染土壤的微生物修复方法。
背景技术
[0002]我国是世界最大锑储量、生产和出口国，分别占世界总量的50％、80％和85％。然而，锑矿开采、冶炼产生的大量废渣(采矿废石、尾砂和冶炼渣)在风化、淋溶等作用下释放大量有毒金属元素，通过地表径流、雨雪下渗不断向周围环境迁移，造成土地利用率低、生态系统稳定性丧失、植被恢复能力减弱、周边耕地污染等一系列生态环境问题，严重制约着经济社会发展。
[0003]锑与砷地球化学性质相似，锑常与砷元素伴生，锑矿的开采和冶炼会引起矿区严重的锑和砷污染。Sb2O3是致癌物质，锑化合物可刺激人体呼吸道，引发肺尘炎等疾病，严重威胁人类健康。砷是锑矿区周边稻田土潜在的主要生态风险，砷在土壤-大米体系中迁移转化率高于铅和镉元素，易被水稻吸收富集，威胁人类健康和生态安全。因此，迫切需要开发一种高效、经济、环境协调的锑矿区污染土壤修复方法，对协调矿产资源开发与环境保护间矛盾、秉持可持续发展理念、促进生态文明建设具有重要意义。
[0004]矿山生态系统恢复采用的方法有物理、化学和生物修复法。物理修复不受土壤条件限制，但工程量大、治理费用高。化学修复成本低、易于实施，但存在二次污染风险。
发明内容
[0005]本发明提供了一种锑矿区污染土壤的微生物修复方法，其目的是为了解决现有技术中上述问题。
[0006]为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种锑矿区污染土壤的微生物修复方法，包括如下步骤：
[0007](1)硫酸盐还原菌筛选：采集湖南省冷水江市锡矿山锑矿区土壤，分离纯化得到菌株Desulfovibrio desulfuricans subsp.Desulfuricans；
[0008](2)硫酸盐还原菌富集：300mL灭菌的改良巴尔斯氏培养基置于500mL厌氧瓶中，加入5.0ml过滤灭菌的5％硫酸亚铁铵溶液，按10％接种量接种步骤(1)筛选得到的菌液，在厌氧操作箱中，通入纯氮气5分钟后，密封厌氧瓶30℃孵育3-5天，SRB生长情况可通过观察黑色沉淀物(硫化铁)的形成进行判断。
[0009](3)硫酸盐还原菌驯化：将富集硫酸盐还原菌按10％接种量按梯度分别接种至含有不同锑、镉、铅、锌、铜质量浓度(5、10、15、20mg/L)新鲜培养基中，pH调至7.0左右，于30℃厌氧培养48h进行耐重金属能力驯化；
[0010](4)加入白炭黑助剂：将白炭黑加入新鲜培养基中，搅拌混合后，再加入驯化后硫酸盐还原菌，搅拌混合，pH使用氢氧化钠调至7.0左右，30℃厌氧培养3-5天；
[0011]白炭黑与培养基体积比为1.0-1.2％，硫酸盐还原菌菌液(1×108-1×109CFU/g)与培养基体积比为10％。
[0012](5)修复锑矿土壤：将步骤(4)获得的菌液按0.8-1.0L/m2剂量喷洒至锑矿区重金属污染土壤中，进行重金属污染土壤微生物修复。
[0013]生物修复是指充分利用植物和微生物的特性恢复废弃矿区生态系统的过程，是一种复合式复垦方式；微生物固化稳定化技术，可利用多菌混合修复，形成微生物成矿过程，降低环境电位、提升pH，原位固化重金属，将恶性循环变为良性循环，成本低，修复效果好，且对环境和土壤结构破坏小，具有更大发展空间和应用前景；微生物矿化作用是指在微生物的作用下，将离子态重金属转变为固相矿物，沉淀重金属离子，使其生物有效性降低。一些微生物的代谢产物(如硫离子)与金属离子发生沉淀反应，使有毒有害的金属元素转化为无毒或低毒金属沉淀物。
[0014]硫还原细菌可通过两种途径将硫酸盐还原成硫化物：一是在呼吸过程中硫酸盐作为电子受体被还原为S2-；二是在同化过程中利用硫酸盐合成氨基酸，如胱氨酸和蛋氨酸，再通过脱硫作用使S2-分泌于体外。S2-与重金属离子发生反应形成沉淀，从而将可溶性重金属固定化和稳定化。白炭黑是一种环保、性能优异的助剂。使用白炭黑作载体，因为它的超高表面积具有极高吸附力，易于悬浮，有良好的亲和性及化学稳定性。即使在雨水、冲洗和炎热条件下，仍能长期保持不变。使用硫酸盐还原菌配合白炭黑助剂修复锑矿土壤区污染土壤，可有效维持微生物量，削弱环境因素及毒性物质对微生物的影响，处理费用低，处理重金属种类多，实用性强，无二次污染。
[0015]本发明的上述方案有如下的有益效果：
[0016](1)本发明可修复重金属源源不断溶出的锑矿区污染土壤，相较于植物修复，制备简单，见效快，成本低，此外，一些重金属污染严重土壤，植物很难存活，而本研究菌种经驯化后具有较好重金属耐受性；
[0017](2)本发明通过加入白炭黑助剂，与硫酸盐还原菌通过自组装形成，稳定性强，促进硫酸盐还原菌生长活性，消弱了不良环境因素的影响，不产生二次污染；
[0018](3)本发明可高效固化稳定化锑、镉、铅、锌、铜等多种重金属污染物。
附图说明
[0019]图1是本发明实施例1硫酸盐还原菌修复组与对照组土壤锑和砷离子的浓度；
[0020]图2是本发明实施例2硫酸盐还原菌加白炭黑助剂修复组与对照组土壤锑和砷离子浓度；
[0021]图3是本发明实施例3硫酸盐还原菌加白炭黑助剂修复溶液重金属离子浓度。
具体实施方式
[0022]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0023]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
[0024]除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0025]本发明针对现有的问题，提供了一种锑矿区污染土壤的微生物修复方法。
[0026]本发明实施例中的样品采集湖南省冷水江市锡矿山锑矿区土壤，分离纯化得到菌株Desulfovibrio desulfuricans subsp.Desulfuricans。
[0027]实施例1
[0028]一种锑矿区污染土壤的微生物修复方法
[0029](1)分离纯化得到的Desulfovibrio desulfuricans subsp.Desulfuricans菌株经过锑、镉、铅、锌、铜等重金属驯化后，按10％接种量接种至新鲜培养基厌氧培养3-5天(1×108CFU/g)；
[0030](2)将步骤(1)获得菌剂按0.8-1.0L/m2剂量喷洒至重金属污染土壤中，进行重金属污染土壤微生物修复；
[0031](3)间隔0天、7天、14天测定土壤重金属渗滤液中锑和砷离子浓度。
[0032]实施例2
[0033](1)分离纯化得到的Desulfovibrio desulfuricans subsp.Desulfuricans菌株经过锑、镉、铅、锌、铜等重金属驯化后，按10％接种量接种至新鲜培养基厌氧培养3-5天(1×108CFU/g)；
[0034](2)将白炭黑加入新鲜培养基中，白炭黑与培养基体积比为1.0-1.2％，搅拌混合，加入10％驯化硫酸盐还原菌，搅拌混合，pH使用氢氧化钠调至7.0左右，30℃厌氧培养3-5天(1×108CFU/g)；
[0035](3)将步骤(2)获得菌剂按0.8-1.0L/m2剂量喷洒至重金属污染土壤中，进行重金属污染土壤微生物修复；
[0036](4)间隔0天、7天、14天测定土壤重金属渗滤液中锑和砷离子浓度。
[0037]实施例3
[0038]在实施例2步骤(1)、(2)基础上；
[0039]配制锑(Ⅲ、Ⅴ)、砷(Ⅲ、Ⅴ)、镉、铅、铜和锌离子浓度分别为25mg/L的新鲜培养基，接入10％步骤(2)得到的硫酸盐还原菌；
[0040]间隔0天、2天、8天测定溶液中锑(Ⅲ、Ⅴ)、砷(Ⅲ、Ⅴ)、镉、铅、铜和锌离子浓度。
[0041]如图1所示，本发明硫酸盐还原菌修复14天对矿区污染土壤锑和砷的去除率分别为33.43％和48.25％，如图2所示，加入白炭黑助剂后硫酸盐还原菌修复14天对矿区污染土壤锑和砷的去除率分别为56.43％和47.69％。加入白炭黑助剂明显提高了硫酸盐还原菌对锑离子的去除率。
[0042]如图3所示，加入白炭黑助剂后硫酸盐还原菌修复8天对溶液锑(Ⅲ)、锑(Ⅴ)、砷(Ⅲ)、砷(Ⅴ)、镉、铅、锌和铜去除率分别为98.36％、97.56％、14.60％、30.04％、97.36％、99.36％、97.24％和99.74％。
[0043]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
声明：
“锑矿区污染土壤的微生物修复方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中南大学 湖南省城乡环境建设有限公司
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2025年01月03日 ~ 05日 
