[發明專利]鈣強化微生物礦化治理高濃度鎘污染及聯合植物修復的方法

在審

• 申請號: 202110691951.8
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113414232A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 成亮;方龍洋;牛其建;劉美麗;俞洋洋
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;B09C1/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 楊文晰

本發明提供了一種鈣強化微生物礦化治理高濃度鎘污染及聯合植物修復的方法，用以鈍化土壤中高濃度鎘(≥5mM)污染；首先將巴氏桿菌、鈣強化液和尿素混入待修復土壤,即可以使土壤高濃度的有效態鎘即刻鈍化，形成碳酸鎘沉淀；然后種植植物，利用植物修復解決鎘的鈍化及再溶出的耐久性問題，鈍化后重金屬隨著時間的遷移可以緩慢溶出，并被植物吸收；相較于傳統化學方法鈍化。本發明操作簡單,成本低廉，將生物礦化和植物修復的弊端相互彌補，形成一個完整的重金屬從土壤穩定去除的體系，在土壤重金屬污染修復方面具有廣闊的應用前景。

技術領域

本申請涉及重金屬污染水體和土壤修復領域，具體涉及一種鈣強化微生物礦化治理高濃度鎘污染及聯合植物修復的方法。

背景技術

鎘（Cd）是一種劇毒的重金屬，主要用于鍍鋅和電鍍，電池，電導體，合金，顏料，塑料的生產以及磷酸鹽肥料的穩定化（Byrne, C., Divekar, S.D., Storchan, G.B.,Parodi, D.A. and Martin, M.B. (2009) Cadmium--a metallohormone Toxicol ApplPharmacol 238(3), 266-271）等工業中。在自然界中，鎘以Cd（Ⅱ）的形式存在，具有較高的溶解性和毒性，且容易遷移。另外，鎘（Ⅱ）具有穩定性和不易消除的特點，常通過食物鏈進入人體，對人的腦，腎，骨骼，肺，肝臟和生殖系統造成損害。

傳統的鎘污染治理方法主要有物理、化學和生物的方法。其中物理化學的治理方法具有處理效率高，工藝簡單特點。但是往往設備費用、運行費用昂貴，且容易帶來二次污染。因此，更加環保和廉價的生物治理方法受到越來越多人的關注。其中，植物修復鎘的污染已經被廣泛的研究，但植物修復鎘的污染的過程較長，且在修復的過程中，重金屬依舊會隨著降雨或徑流遷移，從而達不到預期的修復效果。

中國發明專利（CN 107537854 A）公開了一種碳酸鹽礦化菌，通過實驗發現該菌株一周內就能夠有效降低土壤中有效態鎘的含量，但是生物礦化生成的礦化沉淀具有一定的耐久性且礦化菌有一定的耐受性，該專利中的生物誘導鎘離子產生的碳酸鎘晶體也會隨著酸沉降或腐殖酸的侵蝕（pH＜2時；Heavy metal removal by biomineralization ofurease producing bacteria isolated from soil；https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2012.06.016），釋放出鎘離子，再次產生污染。另外，目前雖有一些植物用于治理低濃度鎘污染土壤或水體（水體中小于等于250 mg/L鎘），富集鎘已達到修復之目的，但在處理高濃度的鎘污染時（例如：土壤中Cd²⁺2 mM），礦化菌和植物都不能起到正常修復作用。因此，亟需尋找一種有效的、環保的且經濟的處理土壤中高濃度鎘污染的方法。

發明內容

為解決現有植物修復和微生物礦化修復高濃度鎘的不足，本發明的目的在于提供鈣強化微生物礦化治理高濃度的鎘污染及聯合植物修復的方法。在治理高濃度鎘污染土壤時，植物不能正常生長和微生物礦化不能起到預期作用，利用鈣強化生物礦化過程，提高細菌對鎘的耐受性。即先將土壤高濃度鎘鈍化(鎘被鈍化后處于碳酸鎘狀態)，使植物能正常生長，然后再聯合植物修復高濃度的鎘污染。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種鈣強化微生物礦化治理高濃度鎘污染及聯合植物修復的方法，其特征在于，具體步驟如下：

1）將巴氏芽孢桿菌（Sporosarcina pasteurii）菌液、鈣強化液和尿素混合后獲得鈣強化微生物礦化處理液，將鈣強化微生物礦化處理液加入高濃度鎘污染土壤中；上述鈣強化微生物礦化處理液中，鈣離子濃度為5 mM，巴氏芽孢桿菌的吸光度（濃度）OD₆₀₀=1.2，尿素濃度為10 mM；尿素作為營養源，被細菌產生的脲酶分解，產出沉淀鎘所需的碳酸根；