[發明專利]一種鎘污染底泥的微生物修復方法

有效

• 申請號: 201710315620.8
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107138521B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 范文宏;彭位華
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B09C1/10
• 分類號: B09C1/10
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦;朱亞娜

本發明公開了一種鎘污染底泥的微生物修復方法，屬于底泥微生物修復領域。所述方法包括硫酸鹽還原菌的富集、馴化與擴大培養；硫酸鹽還原菌修復Cd污染底泥。該方法通過將分離鑒定后的硫酸鹽還原菌復合菌添加至Cd污染底泥中，能降低Cd的可交換態和碳酸鹽結合態含量，提高鐵錳氧化物、有機物結合態和殘渣態含量，使Cd向穩定態轉變，并使修復后底泥間隙水中Cd含量明顯下降，從而降低Cd的遷移性、生物有效性和毒性，具有技術簡便、成本低、修復效果好和原位應用潛力等特點。

技術領域

本發明屬于底泥微生物修復領域，具體涉及一種鎘污染底泥的微生物修復方法。

背景技術

重金屬因具有難降解性、生物累積性和食物鏈放大等生態環境效應而備受關注。水體底泥是各種污染物進入水環境后的最終歸宿，99％以上的重金屬進入水環境后會以各種形式積聚在底泥中，使底泥重金屬含量往往高出上覆水幾個數量級，從而造成底泥污染。世界范圍內，水體底泥普遍存在重金屬污染，尤其是毒性較大的鎘(Cd)，例如，希臘Attica工業最發達的Keratsini港表層底泥中的Cd高達190～1763mg/kg；倫敦東港和伊麗莎白港底泥中Cd分別高達120～1630mg/kg和100～1400mg/kg；含量如此之高的Cd，已遠遠超過其可能效應濃度(Probable Effect Concentration，PEC)，勢必對水生生物和人體健康產生毒害風險。已有研究表明，我國經濟較發達的東南沿海地區，Cd生態風險最大。作為城市水環境的重要組成，底泥修復是整個水生生態系統修復的關鍵，針對鎘污染底泥，研究出切實可行的修復技術是現在的當務之急。

底泥修復方法有很多，按底泥與上覆水是否分離可分為原位修復(如覆蓋、穩定和植物修復等)和異位修復(如疏浚、清洗和電化學等)；按方法原理則又可分為物理、化學和生物修復等。對重金屬而言，盡管不能像有機污染物那樣可被生化降解，但其能在不溶和可溶物質間轉換，形態和毒性也隨之發生變化。基于此，許多修復方法試圖從降低金屬溶解性(固化)或增加金屬溶解性(活化)兩個思路對污染底泥開展修復。

固化(也稱鈍化或穩定化)通常利用穩定劑、微生物菌種、微生物制劑或生物刺激，通過理化作用(如吸附、氧化還原等)或生物作用(如生物吸附、生物積累、生物轉化等)將重金屬轉化為無毒或低毒形態的修復方法，其最終目的是降低金屬的遷移性、毒性和生物有效性；而活化方法則恰恰相反，它先是借助理化浸提或生物淋溶等使重金屬從底泥中解吸、溶解和分離，然后再對淋洗液進行后續處理，從源頭上對底泥重金屬進行減量。重金屬活化(如酸淋洗、生物浸礦等)雖能徹底將重金屬從底泥中去除，但通常是異位修復，存在工程量大、費用高昂和環境擾動大等問題；相對而言，固化技術雖然不能將污染物從底泥中徹底根除，但其操作簡便可實現底泥的原位修復，大大減少了修復的工程量以及高昂的費用，同時具有修復時間短、環境擾動小和污染釋放少等優點，是一類經濟有效的修復方法。

常見的底泥重金屬固化方法包括理化、植物和微生物固化。其中，理化固定需要投加大量的穩定劑修復材料(如水泥、粉煤灰、膨潤土、赤泥、生物炭等)，所以其修復成本與生物固化相比往往較高，該方法用于對疏浚底泥異位修復時存在底泥最終處置問題，用于原位修復時所投穩定劑還可能對水生生態系統產生一定的環境風險；植物固定主要利用植物提取、根際微生物及其生長代謝產物對重金屬進行提取或固定，但植物固定目前仍存在生長周期長和生物量小等不足，此外諸多研究表明植物自身直接提取重金屬的效果其實并不高(尤其是水生植物)，而間接作用(如根際圈微生物、氧化還原反應形成、根際圈可溶性金屬化合物沉淀)則起到更重要的作用；而微生物固化在修復成本和環境兼容性等方面則具有一定優勢，據報道，微生物固化(如生物刺激)所需費用約為理化固定的二分之一。因此，越來越多的學者關注微生物對底泥重金屬的固定。