[發明專利]一種修復土壤砷污染的生物技術及應用

在審

• 申請號: 201810720904.X
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108838205A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 吳洪生
• 申請（專利權）人: 南京怡可幫生態環境科技有限公司
• 主分類號: B09C1/10
• 分類號: B09C1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種修復土壤砷污染的生物技術及應用，該技術屬于生態環境保護領域。該技術通過以下步驟實現：在生物反應器中加入淀粉、豆餅、碳酸鈣、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、硫酸亞鐵等，再加入足量的水，攪拌，混勻，加熱滅菌，冷卻，接種惡臭假單胞桿菌等，發酵，冷卻，罐裝，施入土壤中，自然培養一段時間，可以持續將土壤中的砷轉化為幾種含砷氣體，從土壤中揮發到空氣中，從而去除土壤中的砷，消除土壤砷污染，保護土壤環境，保護土壤生產力，保護地下水環境，保障食品安全。

技術領域

本發明屬于生態環境保護領域，特別涉及一種修復土壤砷污染的生物技術及應用。

背景技術

砷是一種毒性非常強的環境污染物。自然土壤中的砷主要來源于成土母質。在由巖石風化形成土壤的過程中，砷的含量(相對于成土母質)有明顯的富集。人類活動如采礦、冶煉、污灌、施肥、殺蟲劑和木材防腐劑的施用都可能引起土壤砷污染。土壤中累積過量砷，會造成作物減產和品質下降，同時可能造成水源和大氣污染，并可通過食物鏈和水體等途徑進入人體。近年的研究表明，低量的砷也會嚴重危害人類健康。

2016年，《土壤污染防治行動計劃》，《土壤污染防治行動計劃》正式頒布實施，是一項投資規模巨大的土壤污染修復工程，也將是一項長期工程。由于土壤治理相關技術標準和基礎數據的缺乏等土壤治理實施的諸多困難，近幾年內，我國土壤污染防治還需要先通過試點示范和局部開展，然后實現規模發展的過程。基礎數據和修復經驗的積累以及修復技術的儲備將是我國目前階段土壤修復的重要任務。

我國是砷礦大國，砷礦廣泛分布在我國中南和西南的湖南、云南、廣西、廣東等省、區。砷礦在開采或冶煉過程中容易造成附近土壤和水體的污染。據王振剛等對石門雄黃礦附近的3個村調查發現，土壤含砷量為84～296mg/kg，這表明土壤已受不同程度的污染。砷還可通過水體遷移污染大面積農田土壤。因水稻田多采用溝渠灌溉，采礦和冶煉廠附近的水稻田土壤污染現象日趨嚴重，如湖南常寧縣有大面積受砷污染水稻田，其含砷量為92～840mg/kg；在湖北有8000多公頃水田受砷污染。在孟加拉國，由于地下水含砷過高，導致7000萬人飲用水含砷量超標；用這種含砷井水灌溉水稻田，在不到10年的時間中就使得0～15cm土壤層含砷量提高到83mg/kg，而當地土壤砷背景值僅為4～8mg/kg。

砷的生物作用及其毒性，主要由于砷與酶蛋白質中的巰基(-SH)、胱氨酸和半胱氨酸含硫的氨基(-NH)有很強的親和力，結合后使組織細胞呼吸受阻、線粒體腫脹，從而使代謝停止，細胞死亡。砷被世界衛生組織(WHO)和美國環保局(EPA)定級為一種“已知人類致癌物質”，人體長期暴露砷可導致皮膚癌和腎、肝、膀胱等內臟器官的癌變。砷中毒的途徑主要通過飲水和食物進入消化系統，工業排放的含砷廢氣進入呼吸系統。As³⁺能與人體酶類的巰基結合，抑制酶活性，導致糖代謝紊亂，血液和組織中的丙酮含量增高，以及神經末梢功能紊亂。As⁵⁺毒性作用較慢，它可以破壞線粒體氧化磷酸化作用，能代替磷酸鹽生成不穩定的砷酸鹽，會出現多發性神經炎、脊髓炎、再生不良性貧血等后遺癥。成人亞砷酸的中毒劑量為5～50mg/kg，致死劑量為100～300mg/kg；亞砷酸的半致死濃度(LD50)為10mg/kg，而砷酸的LD50為138mg/kg。

隨著砷量的增加，土壤細菌和放線菌總數明顯降低，而且砷對土壤水解酶系(脲酶、磷酸酶和蛋白酶)及氧化還原酶(脫氫酶、多酚氧化酶和過氧化氫酶)均有不同程度的抑制。砷抑制了土壤中微生物活動中CO₂的產生，顯著降低反硝化細菌的活性。砷對土壤固氮菌、解磷細菌及纖維分解菌均有抑制作用，其中木霉和大芽孢桿菌對砷最為敏感，而大豆根瘤菌和含脂剛螺菌耐性最高。