[發(fā)明專利]利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法

有效

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• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN105923785B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設計）人: 潘響亮;王瀟男;宋文娟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/30;C02F101/20;C02F101/10
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所65106
• 代理人: 張莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法，屬于環(huán)境保護領(lǐng)域污水凈化處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

汞，常溫常壓條件下唯一以液態(tài)形式存在的重金屬元素。美國環(huán)保署把汞列為129種危險化學品之一，也有人把汞列為三大最危險的重金屬元素之一，這主要是因為汞是一種非必需元素，對生物體沒有任何有益的生物學功能，對人體危害極大。汞進入人體主要會對中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟、肝臟等造成損害，甚至危及生命安全。汞之所以會對人體造成巨大的危害，主要是因為高度親電子性的二價汞離子(Hg²⁺)可以和人體內(nèi)含有硫、氧、氮等電子供體的基團如巰基、羰基、羧基、羥基、氨基、磷酰基等以共價鍵的形式結(jié)合。上述這些基團均是人體內(nèi)最重要的活性基團，它們與Hg²⁺以共價結(jié)合后即失去活性，從而對機體生理生化功能產(chǎn)生巨大影響。而且汞還具有生物富集性，水體中的汞被水生生物攝取轉(zhuǎn)化為甲基汞，通過食物鏈使得甲基汞在生物體的濃度遠高于環(huán)境中的濃度。如果攝入了被汞污染的水生生物將會對人體健康產(chǎn)生嚴重的危害。

汞在我們的日常生活中有著非常廣泛的用途，例如用于冶金、氯堿工業(yè)；制造生產(chǎn)牙科材料、熒光燈、化妝品、溫度計、水泥、涂料、聚氯乙烯(PVC)以及農(nóng)藥等。而且人類發(fā)現(xiàn)并利用汞礦已有2300多年的歷史，正是由于長時間、大規(guī)模的汞使用過程中的排污導致了嚴重的汞污染。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署將汞列為全球性污染物，這是因為汞和二氧化碳一樣可以跨國轉(zhuǎn)移對全球范圍產(chǎn)生影響，因此汞污染是一個全球性的問題，汞已經(jīng)成為全球范圍廣泛關(guān)注的污染物之一。在水體中汞主要以二價汞的形式存在，水體中的汞污染不容忽視。2013年上半年，12個地表水國控斷面(點位)共出現(xiàn)22次重金屬超標現(xiàn)象。從污染指標看，汞超標頻次最多，占總超標次數(shù)的50.0％。這都表明我國的水體汞污染亟待解決。

硒是生命系統(tǒng)最重要的微量營養(yǎng)元素之一，具有重要的生物學功能。人體缺硒會導致心臟疾病、甲狀腺機能減退、免疫系統(tǒng)功能脆弱、引發(fā)多種地方性疾病(克山病、大骨節(jié)病和地方性貧血等)。但是硒的有害劑量和有益劑量之間的差距很小，過量的硒對生命體是有毒的。例如過量的硒可以導致化學性支氣管炎、化學性肺炎和肺水腫，進入眼內(nèi)可引起結(jié)膜炎，過量表現(xiàn)為指甲變厚、毛發(fā)脫落、肢端麻木、協(xié)調(diào)能力減弱，四肢知覺確實以及癱瘓等神經(jīng)系統(tǒng)障礙。水生條件下硒可導致魚類、鳥類的脊椎畸形和蛋卵異常，還會導致魚類、鳥類、家畜中毒和死亡。美國、加拿大等國家出現(xiàn)過牲畜的飼料和人類的食物中硒過量情況，并由此導致了牲畜的死亡和人類的發(fā)病。我國湖北恩施和陜西紫陽地區(qū)都曾發(fā)生過人體硒中毒事件。硒易溶于水，在水體中硒主要以硒酸根和亞硒酸根的形式存在。亞硒酸根的毒性略大于硒酸根，水體中亞硒酸根的修復也逐步引起了人們的關(guān)注。

硒是汞礦的一種重要的伴生礦，而且硒也被認為是汞礦的一種重要的指示元素。在上世紀70年代初湖南新晃上關(guān)溪首次發(fā)現(xiàn)硒汞礦以來，西秦嶺南亞帶以及貴州萬山等地也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了硒汞礦的存在。歷史上汞礦的大規(guī)模開采和分選導致了汞礦周圍嚴重的汞和硒污染。面對水體中硒和汞的復合污染，我們需要采取簡單有效的生物修復方法同時去除水體中的汞、硒污染。在現(xiàn)實環(huán)境中水體表層一般是好氧環(huán)境，水體底部則為厭氧環(huán)境，兩者的巨大差異對微生物修復提出了新的更高的要求。尋找一種能夠在好氧和厭氧條件下同時修復汞和硒污染的兼性厭氧菌將極大地推動汞、硒污染修復技術(shù)的進展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供一種利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法，該方法利用大腸桿菌，在好氧和厭氧條件下，將大腸桿菌在營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中富集培養(yǎng)至穩(wěn)定生長期，然后將大腸桿菌接種到含二價汞和亞硒酸根的水中，同時以營養(yǎng)肉湯作為營養(yǎng)維持細菌生長，在室溫好氧和厭氧條件分別培養(yǎng)數(shù)天后終止實驗。大腸桿菌將水中的亞硒酸根離子還原為負二價硒離子，再與二價汞離子結(jié)合生成硒化汞沉淀，硒化汞沉淀可以穩(wěn)定的存在于水體中而不被生物體吸收利用，從而同時去除水體中的二價汞和亞硒酸根污染，減少對人體的危害，避免了二次污染，該方法具有成本低，適用范圍廣等特點。

本發(fā)明所述的一種利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法，該方法利用大腸桿菌將水中的亞硒酸根離子還原為負二價硒離子，再與二價汞離子結(jié)合生成硒化汞沉淀，具體操作按下列步驟進行：