本发明涉及一种重金属废渣堆存场地及周边土壤污染的修复方法，属于环境保护领域。
背景技术
含镉、铅、锌等重金属废渣堆存场地及周边的污染修复需得到重视。由于一些危废物生产和处置，企业污染防范措施不到位，导致这些典型危险废物在长期堆存和转移过程中发生泄漏和散落，造成场地及周边土壤受到污染，甚至造成地下水的污染，而采用传统方式修复污染场地耗资巨大，一般企业无法承担，因此污染场地将长期存在，污染物随着降水淋雨持续扩散，对环境造成更大面积的污染，甚至威胁人民群众的健康。因此，开发经济上可行，技术上可靠的场地修复技术，以阻止危险废物污染的持续扩散具有非常强烈的紧迫性。
对危险废物造成的重金属污染的处置方式主要有物理处理、化学处理，生物处理。物理和化学的修复方式不仅成本很高，而且易改变土壤的性质，造成植物减产的后果，不利于可持续发展，故不是理想的处理方法。危险废物堆存场地重金属污染的生物修复主要包括微生物修复和植物修复。植物修复也是目前较有前景的重金属污染修复技术，但植物修复的难度在于：①由于不适合植物生存的化学条件和重金属毒素导致植物存活率低，存货时间短，难以建立可持续的植物生态系统。②缓慢的重金属去除速度和不完整的重金属代谢限制了植物修复的应用。还需要强调的是以上这些方法只针对已经被重金属污染的场地(无新的重金属污染源)，难以应用于治理重金属源源不断溶出的污染场地(危险废物堆存场地)。而微生物修复不仅适宜于已被重金属污染的土壤修复，也适宜于重金属离子不断溶出场地的修复，而且还具有成本低，修复效果好，对环境和土壤结构破坏小，有利于生态恢复等特点，因此微生物修复相比而言具有更大的发展空间和应用前景。
目前利用微生物进行的重金属污染微生物修复在国内、外已有备份尝试。处理原理：
h2s+m2+→ms↓+2h+
其中m是fe、ni、cu、cd、cr、zn等金属阳离子。
重金属污染的微生物修复方式主要为某些微生物具有硫酸盐还原能力，能将
大多数芽孢杆菌属于革兰氏阳性菌，在缺乏营养和不良环境是也能产生芽孢。许多研究发现芽孢杆菌对重金属离子的吸附效果明显，且对cd、pb、cr等重金属具有较强的抗性，同时枯草芽孢杆菌细胞壁中含有大量肽聚糖和磷壁酸，因此能提供大量的羧基，酰胺基等活性基团，这些基团可以失去质子而使菌体表面带有较强负电荷，使之能靠静电引力吸附重金属离子。
技术实现要素：
本发明用铅、锌、镉、砷等重金属的危险废物作为培养介质，对硫酸盐还原菌进行驯化，提高硫酸盐还原菌在铅、锌、镉、砷等重金属的危险废物中的生存能力和环境适应性，优化硫酸盐还原菌的大规模培养，开展较大规模的含铅、锌、镉、砷等重金属的危险废物堆存场地重金属污染原位及周边土壤进行修复。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
含重金属废渣堆存场地的微生物修复方法，以含重金属废渣作为介质，筛选出适应重金属的危险废物土壤中生存的硫酸盐还原菌，加入经过厌氧乳酸发酵的甜高粱茎秆和营养物混合而成的培养基，调节培养基ph6-8，然后再混合枯草芽孢杆菌进行重金属废渣堆存场地土壤修复，土壤达到正常农作物种植营养需求，包括以下步骤：
(1)菌种采集：从广西有色金属选矿企业尾矿库土壤中采集；
(2)发酵：将甜高粱茎秆粉碎置于发酵罐中密闭，常温下进行乳酸发酵8-12天备用；
(3)培养基制备：向甜高粱茎秆发酵液中加入其他营养成分制成培养基，调节培养基ph6-8；
(4)培养基灭菌：将培养基置于厌氧培养瓶中高压蒸汽灭菌，灭菌压强101～105kpa,温度118-123℃，灭菌时间15-25min；
(5)硫酸盐还原菌的筛选：在培养基中按比例加入含重金属废渣的土壤，再在培养基中加入0.3～0.6ml/g步骤(1)中采集到的菌种，培养3-4日后可见黑色沉淀，说明菌种生长良好，则筛选出良好的硫酸盐还原菌；
(6)硫酸盐还原菌扩大培养：无菌操作条件下，向灭过菌的培养基中加入步骤(5)筛选出来的硫酸盐还原菌菌液0.1～0.5ml/g,密封静置扩大培养3-5天；
(7)将枯草芽孢杆菌菌剂和水按照质量比1:500～800配成枯草芽孢杆菌菌液，枯草芽孢杆菌菌液与扩大培养的硫酸盐还原菌按照一定比例进行混合制成混合菌种；
(8)修复重金属土壤：在常温下，调节步骤(4)灭菌之后培养基溶液ph为6-7，然后将混合菌液与灭菌后培养基溶液按照1：10～12接入混匀，向重金属废渣堆存场地土壤按照0.6～0.8l/m2的量喷洒接入混合菌种的培养基溶液，然后进行重金属废渣堆存场地土壤修复；
(9)测定重金属离子浓度：测定重金属离子浓度：每隔5-7天测定重金属废渣堆存场地土壤渗滤液中ph和铅、锌，镉金属离子浓度，并继续添加步骤(4)灭菌之后培养基溶液0.6～0.8l/m2，修复20-28天后，土壤渗虑液中重金属离子浓度均能达到gb25466-2010《铅、锌工业污染物排放标准》的标准。
作为技术方案的优选，所述步骤(2)甜高粱茎秆粉与乳酸菌按照比例200～300:1混合加水搅拌均匀，使水分保持30～50％，密闭发酵。
作为技术方案的优选，所述步骤(3)加入的营养成分为：七水硫酸镁0.4～0.6g/l、硫酸铵0.9～1.2g/l、磷酸二氢钾0.4～0.6g/l、七水硫酸亚铁0.4～0.6g/l，多元素营养不仅利于硫酸盐还原菌的生长液适合枯草芽孢杆菌的生长。
作为技术方案的优选，所述步骤(3)使用氢氧化钠缓慢间歇性调节培养基ph，使得氢氧化钠与发酵的乳酸能充分反应得到乳酸钠。
作为技术方案的优选，所述步骤(5)加入重金属废渣的土壤与培养基的质量比例为2～3:1，该比例下在有效去除土壤中重金属离子的同时培养基中营养成分得到最大的利用化。
作为技术方案的优选，所述步骤(7)混合菌种是枯草芽孢杆菌菌液与硫酸盐还原菌按照质量比例5～10:1进行混合。
作为技术方案的优选，所述步骤(8)初始ph值使用氢氧化钠溶液进行调节。
作为技术方案的优选，所述步骤(9)所述使用原子荧光光谱法测定浸出液中重金属元素种类和含量，原子荧光光谱法具有很高的灵敏度，校正曲线的线性范围宽，能进行多元素同时测定。
上述枯草芽孢杆菌菌剂可以在市场上购买得到。
本发明的有益效果：
1.通过本发明修复的重金属污染以及重金属源源不断溶出的场地土壤，相较于植物修复见效快，效果更好，成本低，某些重金属严重污染的土壤，传统的植物修复不可能实现，植物很难存活，而本发明方法对重金属废渣堆存场地及周边的污染进行修复，其土壤中浸出液重金属离子含量低于国家要求正常排放含重金属污染物的要求限值。
2.本发明使用硫酸盐还原菌与枯草芽孢杆菌混合进行对重金属废渣堆存场地的微生物修复，硫酸盐还原菌在修复土壤中重金属过程中对枯草芽孢杆菌具有协同作用，枯草芽孢杆菌对土壤中重金属的吸附能力效果较于单独使用效果更好，相应的硫酸盐还原菌对枯草芽孢杆菌吸附的重金属进行处理，相比于单独使用硫酸盐还原菌对重金属污染的土壤修复效率更高，效果更好。
3.使用甜高粱茎秆作为硫酸盐还原菌的主要碳源，通过使用氢氧化钠调节ph值，使得氢氧化钠与甜高粱茎秆发酵的乳酸反应得到乳酸钠，更利于提高硫酸盐还原菌的还原率，同时也能作为枯草芽孢杆菌的营养源，不仅原料便宜易得，还节约了成本。
4.本发明直接对受污染的土壤进行修复，同时，也解决了由于重金属污染的地下水的源头修复过的土壤可以进行植被或作物种植，枯草芽孢杆菌在土壤的营养多样化和改善土壤的过程中实现对土地资源环境的综合治理，建设环境友好型社会。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1
a.从广西有色金属选矿企业尾矿库土壤中采集嗜酸菌种及硫酸盐还原菌种；
b.将甜高粱茎秆粉碎置于发酵罐中，与乳酸菌按照比例200:1混合，加水搅拌均匀，使水分保持50％，密闭发酵自然发酵3天备用；
c.发酵完成后，将甜高粱茎秆发酵液取出，加入七水硫酸镁0.4g/l、硫酸铵1.2g/l、磷酸二氢钾0.6g/l、七水硫酸亚铁0.4g/l，缓慢的间歇性添加氢氧化钠调节至ph6，培养基配制完成并将培养基置于厌氧培养瓶中高压蒸汽灭菌，灭菌压强105kpa,温度118℃，灭菌25min；
d.将重金属废渣污染的土壤与培养基按照质量比例为2:1混合，加入0.3ml/g采集到的菌种液,培养3天，有黑色沉淀出现，说明菌种生长良好，菌种为硫酸盐还原菌种；
e.无菌操作条件下，向灭过菌的培养基中加入筛选出来的硫酸盐还原菌菌种液0.1ml/g,密封静置扩大培养5天，得到可以用于重金属污染土壤修复的硫酸盐还原菌；
f.将枯草芽孢杆菌菌剂和水按照质量比1:500配成枯草芽孢杆菌菌液，然后枯草芽孢杆菌菌液与扩大培养的硫酸盐还原菌按照5:1比例进行混合制成混合菌种；
g.在常温下，调节步骤(4)灭菌之后培养基溶液ph为6，然后将混合菌液与灭菌后培养基溶液按照1：10接入混匀，向重金属废渣堆存场地土壤按照0.6l/m2的量喷洒接入混合菌种的培养基溶液，然后进行重金属废渣堆存场地土壤修复，同时选择一小部分重金属废渣堆存场地喷洒等量不接入混合菌液的培养基作为对照组；
h.测定重金属离子浓度：每隔5天测定重金属废渣堆存场地土壤渗滤液中ph和铅、锌，镉金属离子浓度，记录数值如下，并继续添加步骤(4)灭菌之后培养基溶液0.6l/m2，修复20天后，修复过的土壤渗虑液中重金属离子浓度均能达到gb25466-2010《铅、锌工业污染物排放标准》的标准。
实施案2
a.从广西有色金属选矿企业尾矿库土壤中采集嗜酸菌种及硫酸盐还原菌种；
b.将甜高粱茎秆粉碎置于发酵罐中，与乳酸菌按照比例300:1混合，加水搅拌均匀，使水分保持30％,自然发酵4天备用；
c.发酵完成后，将发酵的甜高粱茎秆取出，加入七水硫酸镁0.6g/l、硫酸铵0.9g/l、磷酸二氢钾0.4g/l、七水硫酸亚铁0.6g/l，缓慢的间歇性添加氢氧化钠调节至ph8，培养基配制完成并将培养基置于厌氧培养瓶中高压蒸汽灭菌，灭菌压强101kpa,温度123℃，灭菌20min；
d.将重金属废渣污染的土壤与培养基按照质量比例为3:1混合，加入0.6ml/g采集到的菌种液,培养4天，有黑色沉淀出现，说明菌种生长良好，菌种为硫酸盐还原菌种；
e.无菌操作条件下，向灭过菌的培养基中加入筛选出来的硫酸盐还原菌菌种液0.5ml/g,密封静置扩大培养3天，得到可以用于重金属污染土壤修复的硫酸盐还原菌；
f.将枯草芽孢杆菌菌剂和水按照质量比1:600配成枯草芽孢杆菌菌液，然后枯草芽孢杆菌菌液与扩大培养的硫酸盐还原菌按照6:1比例进行混合制成混合菌种；
g.在常温下，调节步骤(4)灭菌之后培养基溶液ph为6，然后将混合菌液与灭菌后培养基溶液按照1：11接入混匀，向重金属废渣堆存场地土壤按照0.7l/m2的量喷洒接入混合菌种的培养基溶液，然后进行重金属废渣堆存场地土壤修复，同时选择一小部分重金属废渣堆存场地喷洒等量不接入混合菌液的培养基作为对照组；
h.测定重金属离子浓度：每隔6天测定重金属废渣堆存场地土壤渗滤液中ph和铅、锌，镉金属离子浓度，记录数值如下，并继续添加步骤(4)灭菌之后培养基溶液0.7l/m2，修复24天后，修复过的土壤渗虑液中重金属离子浓度均能达到gb25466-2010《铅、锌工业污染物排放标准》的标准。
实施例3
a.从广西有色金属选矿企业尾矿库土壤中采集嗜酸菌种及硫酸盐还原菌种；
b.将甜高粱茎秆粉碎置于发酵罐中，与乳酸菌按照比例250:1混合，加水搅拌均匀，使水分保持40％,自然发酵4天备用；
c.发酵完成后，将发酵的甜高粱茎秆取出，加入七水硫酸镁0.5g/l、硫酸铵1.0g/l、磷酸二氢钾0.5g/l、七水硫酸亚铁0.5g/l，缓慢的间歇性添加氢氧化钠调节至ph7，培养基配制完成并将培养基置于厌氧培养瓶中高压蒸汽灭菌，灭菌压强103kpa,温度121℃，灭菌20min；
d.将重金属废渣污染的土壤与培养基按照质量比例为2:1混合，加入0.4ml/g采集到的菌种液,培养4天，有黑色沉淀出现，说明菌种生长良好，菌种为硫酸盐还原菌种；
e.无菌操作条件下，向灭过菌的培养基中加入筛选出来的硫酸盐还原菌菌种液0.6ml/g,密封静置扩大培养3天，得到可以用于重金属污染土壤修复的硫酸盐还原菌；
f.将枯草芽孢杆菌菌剂和水按照质量比1:700配成枯草芽孢杆菌菌液，然后枯草芽孢杆菌菌液与扩大培养的硫酸盐还原菌按照7:1比例进行混合制成混合菌种；
g.在常温下，调节步骤(4)灭菌之后培养基溶液ph为7，然后将混合菌液与灭菌后培养基溶液按照1：12接入混匀，向重金属废渣堆存场地土壤按照0.8l/m2的量喷洒接入混合菌种的培养基溶液，然后进行重金属废渣堆存场地土壤修复，同时选择一小部分重金属废渣堆存场地喷洒等量不接入混合菌液的培养基作为对照组；
h.测定重金属离子浓度：每隔5天测定重金属废渣堆存场地土壤渗滤液中ph和铅、锌，镉金属离子浓度，记录数值如下，并继续添加步骤(4)灭菌之后培养基溶液0.8l/m2，修复20天后，修复过的土壤渗虑液中重金属离子浓度均能达到gb25466-2010《铅、锌工业污染物排放标准》的标准。
实施例4
a.从广西有色金属选矿企业尾矿库土壤中采集嗜酸菌种及硫酸盐还原菌种；
b.将甜高粱茎秆粉碎置于发酵罐中，与乳酸菌按照比例250:1混合，加水搅拌均匀，使水分保持50％,自然发酵4天备用；
c.发酵完成后，将发酵的甜高粱茎秆取出，加入七水硫酸镁0.5g/l、硫酸铵1.1g/l、磷酸二氢钾0.5g/l、七水硫酸亚铁0.5g/l，缓慢的间歇性添加氢氧化钠调节至ph7，培养基配制完成并将培养基置于厌氧培养瓶中高压蒸汽灭菌，灭菌压强105kpa，温度120℃，灭菌20min；
d.将重金属废渣污染的土壤与培养基按照质量比例为3:1混合，加入0.3ml/g采集到的菌种液,培养5天，有黑色沉淀出现，说明菌种生长良好，菌种为硫酸盐还原菌种；
e.无菌操作条件下，向灭过菌的培养基中加入筛选出来的硫酸盐还原菌菌种液0.5ml/g,密封静置扩大培养3天，得到可以用于重金属污染土壤修复的硫酸盐还原菌；
f.将枯草芽孢杆菌菌剂和水按照质量比1:800配成枯草芽孢杆菌菌液，然后枯草芽孢杆菌菌液与扩大培养后的硫酸盐还原菌按照10:1比例进行混合制成混合菌种；
g.在常温下，调节步骤(4)灭菌之后培养基溶液ph为7，然后将混合菌液与灭菌后培养基溶液按照1：10接入混匀，向重金属废渣堆存场地土壤按照0.8l/m2的量喷洒接入混合菌种的培养基溶液，然后进行重金属废渣堆存场地土壤修复，同时选择一小部分重金属废渣堆存场地喷洒等量不接入混合菌液的培养基作为对照组；
h.测定重金属离子浓度：每隔7天测定重金属废渣堆存场地土壤渗滤液中ph和铅、锌，镉金属离子浓度，记录数值如下，并继续添加步骤(4)灭菌之后培养基溶液0.8l/m2，修复28天后，修复过的土壤渗虑液中重金属离子浓度均能达到gb25466-2010《铅、锌工业污染物排放标准》的标准。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。