[發明專利]一種利用鈣離子增強藍藻-藻菌生物膜修復高鹽堿水體中砷污染的方法

有效

• 申請號: 202010512659.0
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111661930B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 張道勇;張凡;祝鵬烽
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/32;C12N1/20;C12R1/01;C02F101/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

本發明公開了一種利用鈣離子增強藍藻?藻菌生物膜修復高鹽堿水體中砷污染的方法，該方法首先將具有鈣化功能的藍藻接種至BG11培養基中培養后，將培養液離心，收集菌體沉淀，得到藍藻菌體；然后將取自自然水體的藻菌生物膜在25℃、光照/黑暗為12h/12h環境中活化一天后并離心，收集藻菌生物膜沉淀；最后，將藍藻菌體沉淀及的藻菌生物膜沉淀接種至砷污染高鹽堿水中，同時加入CaCl₂至終濃度為700～1000mg/L，在溫度為25℃、光照強度2000lux、光照/黑暗為12h/12h的條件下培養8天，每隔4個小時搖晃一次，即可獲得修復的高鹽堿水。本發明對于高鹽堿地區廢水中的砷污染可以實現砷污染在地表水中遷移的阻隔且成本低廉，效果明顯。

技術領域

本發明涉及水體修復領域，尤其涉及一種利用鈣離子增強藍藻-藻菌生物膜修復高鹽堿水體中砷污染的方法。

背景技術

砷是廣泛存在于自然界中的一種類金屬元素，也是對人體具有嚴重毒性的一種元素。砷可以通過多種途經進入人體，像食道、呼吸道、皮膚接觸等，引起人體的急慢性中毒；有研究表明，砷對人的中毒劑量為0.01～0.052g，致死量為0.06～0.2g。近年來，由于砷的類金屬性及特殊韌性，砷產品在工農業生產和人們生活等方面被廣泛使用，同時砷及其化合物已經成為了環境中常見污染物。在新疆奎屯墾區地下水砷濃度高達1200μg/L，砷含量超標達到 58.62％；砷對植物的危害同樣不容忽視，研究發現，當土壤砷含量高達200mg/kg時，玉米種子萌發率、幼苗生長率及干物質積累量都急劇降低，甚至會導致玉米植株死亡。綜合來看，在干旱/半干旱，土壤、水體鹽堿化程度較高的地區環境中的砷污染往往比較嚴重，由于這些地區高鹽堿的環境特點，導致了砷的高度可遷移性，砷污染已經成為這些地區亟待解決的環境難題。

目前，國內外處理砷污染水體主流方法有：物理、化學、生物三大類。但是這些方法對高鹽堿地區的惡劣環境均存在一定弊端。例如：物理法中的吸附法，吸附法集中于研究增加吸附劑的吸附能而處理廢水，其過程雖然簡單易行，但處理效率低，更為重要的是，在干旱高鹽堿地區這類方法處理效果會打折扣而且不穩定；物理化學法中的混凝沉淀、離子交換等技術，也是由于處理效果不穩定而不太適用于高鹽堿地區廢水中砷的去除；生物法除砷技術主要利用植物對砷的富集，像水葫蘆、水浮蓮、蜈蚣草等。但是這些植物很難在干旱高鹽堿環境下生存，另外，吸附后的砷隨著環境條件的改變極易解吸造成砷的再次釋放。

綜上，目前常見的處理砷污染的技術方法在干旱高鹽堿地區很難取得理想的效果同時高鹽堿地區砷的高遷移性和對人體及環境的嚴重性危害，突出了本發明所述的利用Ca²⁺增強藍藻-藻菌生物膜固定高鹽堿水體中砷污染方法的重要意義。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術的不足，提出一種利用鈣離子增強藍藻-藻菌生物膜修復高鹽堿水的砷污染方法，在強堿性環境下，在微生物介導下Ca²⁺和藍藻固定CO₂產生CO₃^2-結合在藍藻-藻菌生物膜表面形成方解石晶體，在方解石形成的過程中，環境中的As易被方解石吸附在表面或者進入方解石晶格中，同時還有重金屬離子共沉淀的形式，以此固定重金屬離子。本發明對于高鹽堿地區廢水中的砷污染可以實現砷污染在地表水中遷移的阻隔且成本低廉，效果明顯。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種利用鈣離子增強藍藻-藻菌生物膜修復高鹽堿水體中砷污染的方法，該方法包括以下步驟：

(1)藍藻菌體的制備：將具有鈣化功能的藍藻接種至BG11培養基中，在25℃、光照/黑暗為12h/12h環境中培養至對數生長期，將培養液在5500rpm離心20min，去掉上清液后，收集菌體沉淀，即為藍藻菌體。

(2)藻菌生物膜的活化：藻菌生物膜取自自然水體；在25℃、光照/黑暗為12h/12h環境中活化一天后，在5500rpm條件下將藻菌生物膜離心20min，去掉上清液，收集藻菌生物膜沉淀。