技术领域：
本发明属于生物
技术领域：
，具体涉及一种治理土壤镉污染的生化工艺。
背景技术：
：镉是人体非必需元素，在自然界中常以化合物状态存在，一般含量很低，正常环境状态下，不会影响人体健康。镉和锌是同族元素，在自然界中镉常与锌、铅共生。当土壤环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒。镉被人体吸收后，在体内形成镉硫蛋白，选择性地蓄积肝、肾中。其中，肾脏可吸收进入体内近1/3的镉，是镉中毒的“靶器官”。其它脏器如脾、胰、甲状腺和毛发等也有一定量的蓄积。由于镉损伤肾小管，病者出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。特别具使骨骼的代谢受阻，造成骨质疏松、萎缩、变形等一系列症状。镉污染土壤，可造成公害病痛痛病。镉对土壤的污染，主要通过两种形式，一是工业废气中的镉随风向四周扩散，经自然沉降，蓄积于工厂周围土壤中，另一种方式是含镉工业废水灌溉农田﹐使土壤受到镉的污染。因此为了防止镉对环境的污染，必须做好环境保护工作﹐严格执行镉的环境卫生标准。目前，治理镉污染有多种方法，其中微生物技术法近年来发展迅猛，取得了较好的效果，微生物技术方法不会给环境造成污染，但是存在稳定性差，无法有效地对镉金属进行固定，镉金属容易随水分等流失，造成环境污染。技术实现要素：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种治理土壤镉污染的生化工艺；该工艺采用微生物制剂和化学制剂协同作用处理土壤，对土壤中镉进行了固定和修复，避免随水流失造成的污染，同时采用高效微生物制剂进行除镉，有效修复了土壤环境。本发明是通过如下技术方案来实现的：一种治理土壤镉污染的生化工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备微生物制剂，步骤2）制备纳米铁制剂，步骤3）土壤预处理，步骤4）化学固定修复，步骤5）生物修复。具体地，所述生化工艺包括如下步骤：步骤1）制备微生物制剂：将黄孢原毛平革菌和假单胞菌分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照2-3:1-2的体积比混合得到混合菌液，再与硅藻土按照1:2的质量比混合搅拌均匀，最后进行低温干燥，干燥温度为15℃，干燥后含水量为8wt％，即得；步骤2）制备纳米铁制剂：在氮气保护下，往浓度为0.02M的FeSO4溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌混匀，混合时间为15min，然后加入同等体积的浓度为0.02M的NaBH4水溶液，在氮气保护条件下，500rpm搅拌混合15min；静置10min后真空抽滤，再置于60℃干燥1h，即得；步骤3）土壤预处理：将镉污染的土壤进行翻耕，晾晒，粉碎，控制土壤粒径小于2mm；步骤4）化学固定修复：往步骤2）中得到纳米铁制剂中加入10倍重量的水，搅拌均匀，制成纳米铁溶液，然后将纳米铁溶液均匀喷洒到步骤3）预处理的土壤中，并用水使土壤水分含量为30-50wt%，混匀，静置10小时；步骤5）生物修复：往步骤4）的土壤中添加微生物制剂，添加量为土壤质量的千分之一，搅拌均匀，28-35℃静置48-72h。优选地，所述黄孢原毛平革菌为ATCC24725。优选地，所述假单胞菌为CCTCCNO:2011184。优选地，，所述步骤2）中，聚乙烯吡咯烷酮的添加量为FeSO4溶液质量的1%。优选地，其特征在于，所述步骤4）中，所述纳米铁溶液占步骤3）中预处理的土壤质量的0.1-1%。本发明的菌株的培养方式并不是唯一固定的，其可以采用常规的培养方式获得菌液，菌株可以从ATCC、CCTCC等商业途径购买获得。与现有技术相比，本发明的优点主要包括但是并不限于以下几个方面：本发明采用微生物制剂和化学制剂协同作用处理土壤，对土壤中镉进行了固定和修复，避免流失造成污染，同时采用高效微生物制剂进行除镉，有效修复了土壤环境；本发明微生物制剂的各菌种之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，能有效地消除镉污染；本发明以聚乙烯吡咯烷酮作为稳定剂对纳米铁进行改性，得到的改性纳米铁具有分散性能好，在土壤中稳定性和迁移性良好，修复效率高等优点；本发明的生化工艺操作简单易行，修复成本低，可应用于大规模的镉污染土壤中，应用前景广阔。具体实施方式为了使本
技术领域：
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。实施例1一种治理土壤镉污染的生化工艺，其包括如下步骤：1）制备微生物制剂：将黄孢原毛平革菌ATCC24725和假单胞菌CCTCCNO:2011184（参见CN2011102153648）分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照2:1的体积比混合得到混合菌液，再将混合菌液与硅藻土按照1:2的质量比混合搅拌均匀，最后进行低温干燥，干燥温度为15℃，干燥后含水量为8wt％，即得；2）制备纳米铁制剂：在氮气保护下，往浓度为0.02M的FeSO4水溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的添加量为FeSO4溶液质量的1%；机械搅拌使之充分混合，混合时间为15min得到混合溶液，然后加入与混合溶液同等体积的浓度为0.02M的NaBH4水溶液，在氮气保护条件下，500rpm搅拌混合15min，制得改性纳米铁颗粒；静置10min后真空抽滤，再置于60℃干燥1h，即得纳米铁制剂；3）土壤预处理：将镉污染的土壤进行翻耕，晾晒，粉碎，控制粒径小于2mm；4）化学固定修复：将步骤2）中得到纳米铁制剂，加入10倍重量的水，搅拌均匀，制成纳米铁溶液，然后将纳米铁溶液均匀喷洒到步骤3）中预处理的土壤中，并用水使土壤水分为50wt%，混匀，静置10小时；所述纳米铁溶液占步骤3）中预处理的土壤质量的0.1%；5）生物修复：往步骤4）的土壤中添加微生物制剂，添加量为土壤质量的千分之一，搅拌均匀，35℃静置48h。实施例2一种治理土壤镉污染的生化工艺，其包括如下步骤：1）制备微生物制剂：将黄孢原毛平革菌ATCC24725和假单胞菌CCTCCNO:2011184分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照3:2的体积比混合得到混合菌液，再与硅藻土按照1:2的质量比混合搅拌均匀，最后进行低温干燥，干燥温度为15℃，干燥后含水量为8wt％，即得；2）制备纳米铁制剂：在氮气保护下，往浓度为0.02M的FeSO4溶液中加入的聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的添加量为FeSO4溶液质量的1%；机械搅拌使之充分混合，混合时间为15min，然后加入同等体积的浓度为0.02M的NaBH4水溶液，在氮气保护条件下，500rpm搅拌混合15min；静置10min后真空抽滤，再置于60℃干燥1h，即得；3）土壤预处理：将镉污染的土壤进行翻耕，晾晒，粉碎，控制粒径小于2mm；4）化学固定修复：将步骤2）中得到纳米铁制剂，加入10倍重量的水，搅拌均匀，制成纳米铁溶液，然后将纳米铁溶液均匀喷洒到步骤3）中预处理的土壤中，并用水使土壤水分为40wt%，混匀，静置10小时；所述纳米铁溶液占步骤3）中预处理的土壤质量的0.2%；5）生物修复：往步骤4）的土壤中添加微生物制剂，添加量为土壤质量的千分之一，搅拌均匀，32℃静置48h。实施例3迁移性和稳定性试验：以实施例1制备的纳米铁制剂为实验组，选择未经过聚乙烯吡咯烷酮改性的制剂作为对照组（制备方法同实施例1，不添加聚乙烯吡咯烷酮）。步骤如下：（1）实验组和对照组中Fe0浓度为1.0g/L。（2）将镉污染酸性土壤取10g分别填充于直径1.0cm，长10cm的树脂玻璃柱内。（3）将相同体积的Fe0溶液以及纯化水分别以0.2mL/min的速度从土柱顶端注入，收集穿透液。（4）穿透液经0.22µm滤膜过滤，加入0.1MHCl，用离子体-质谱仪（ICP-MS）进行Fe含量的测定；Fe含量（mg·L-1）具体见表1：表1组别纯化水对照组实验组Fe含量41.872.6136.9同时检测了稳定性：pH为5.3，镉含量为236mg/kg的土壤中，添加Fe0浓度分别为0.5mg/kg，1.0mg/kg的条件下，处理48h，对照组和实验组的浸出毒性分别为37.1%和9.6%（Fe0浓度为0.5mg/kg），45.9%和12.6%（Fe0浓度为1.0mg/kg）。上述实验数据表明未经聚乙烯吡咯烷酮改性的纳米铁颗粒随着液体的注入而被重金属复合污染酸性土壤吸附，迁移性较差；土壤的pH显酸性，而聚乙烯吡咯烷酮是一种非离子型高分子化合物，具有很强的亲水性，本发明的纳米铁制剂与土壤中所带的正负电荷没有静电作用，因此其在土壤中具有更好地迁移能力。而且经聚乙烯吡咯烷酮改性的纳米铁制剂稳定化后，镉污染酸性土壤中的镉金属的稳定化效果远远好于未用聚乙烯吡咯烷酮改性的纳米铁制剂。实施例4本发明工艺对土壤中镉金属的去除试验：土壤样本为30kg，镉含量为179mg/kg，样本等分为三份，分别为实施例1组，对照1组（只添加ATCC24725，其他同实施例1），对照2组（只添加CCTCCNO:2011184，其他同实施例1）。具体见表2：表2组别实施例1组对照1组对照2组镉浓度（mg/kg）12.5629.1835.93结论：本发明复合微生物制剂的除镉能力远优于单一菌株，说明两种菌株配伍合理，具备较好的协同作用。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页1 2 3