一种微生物原位固化修复有色金属矿区的方法与流程

本发明属于矿区污染土壤修复，特别涉及一种微生物原位固化修复有色金属矿区的方法。

背景技术：

1、随着现代化进程的加快，在工业快速发展的同时也涌现出了许多环境问题，其中土壤中的重金属污染是近年来受到普遍关注的问题。在自然界土壤中本身就存在着一些重金属离子，其污染的主要来源包括以下几个方面：(1)自然随空气流动的气溶胶、地理活动、土壤的侵蚀以及岩石和矿物的风化等自然来源。(2)农业和工业等以人为主的生产活动，主要包括农药化肥、污染水源灌溉、矿业、冶金业、石油生产等工农业活动。这些金属和类金属无法转化为无毒形式，会在生态系统中持续存在。重金属在环境中的毒性和生物积累严重威胁着人类的健康，与有机污染物不同，它不能被化学或生物过程分解。因此，它们只能转化为毒性较小的类型。

2、目前，已经开发了原位和异位修复技术来处理重金属污染场地，生物技术利用生物所具备的抗性机制，利用微生物和植物或其产品富集或分解有害污染物，修复污染环境减轻污染物对环境的影响。与传统的化学和物理技术相比，生物修复技术已成为一种更加绿色安全且相对廉价高效的污染修复技术。现有的生物修复主要以对污染的土壤喷施生物菌剂进行重金属富集达到降低土壤中交换态重金属离子的方式为主，但是高浓度的重金属对微生物生长具有很强的抑制作用，从而导致生物菌剂处理效率低，大大增加了处理成本。

技术实现思路

1、针对现有生物处理重金属污染土壤的方式存在的重金属离子抑制微生物生长导致处理效率低的缺陷，本发明提供一种微生物原位固化修复有色金属矿区的方法，通过植物种植-微生物喷施结合方式，降低土壤中重金属对微生物的抑制作用，同时通过植物与微生物共同吸附重金属离子达到提高修复效率。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种微生物原位固化修复有色金属矿区的方法，包括以下步骤：

4、(1)在有色金属废渣堆场的表面由下而上依次设置固化剂层、黏土隔离层和种植土层；

5、(2)在固化剂层覆盖微生物菌剂，每亩均匀喷施50-200千克微生物菌剂，立即灌水，使得土壤表面有积水5-8cm，并保持土壤表面潮湿状态15-18天，自然晾干土壤水分，

6、(3)在种植土层按照10:1:10的比例混合播种苦楝、蜈蚣草、象草；种植完毕第二次喷施80-100千克微生物菌剂，并立即灌水，得种植土层完全潮湿并有1-2cm的积水，维持潮湿20天以上；

7、(4)种植周期为45-60天重复喷施一次微生物菌剂50-100千克；

8、(5)每年种植1-2次，收割后重复步骤(2)-(4)，直至该区土壤中有色金属金属含量完全去除。

9、所述的微生物菌剂的制备方法如下：

10、s1:将枯草芽孢杆菌、阴沟肠杆菌、蜂房哈夫尼亚菌、蜡样芽胞杆菌进行复壮后，接种于lb固态培养基中扩大培养16-24h，再将扩大培养后的菌接种于lb液体培养基中，于36-38℃、180-200r/min下震荡培养16-20h，制备成复合菌液；

11、s2:将农业副产物收集洗净后置于80-100℃干燥12h充分去除水分后，粉碎过10目筛，再置于马弗炉中300-700℃炭化3h，炭化后研磨获得生物炭粉；

12、s3:按照1g：50ml的比例在固定化培养基中加入生物炭粉，于121℃下灭菌20min后活化16h，将复合菌液以8-10％的接种量接入，经过150-180r/min、35℃的摇床中培养18h后取出，于5000r/min下离心10min后弃上清液，下层胶状部分用1％的生理盐水洗涤，再于4000r/min下离心5min并重复洗涤3次，离心所得固体为固定化的微生物菌剂。

13、本发明通过植物种植加上喷施微生物菌剂对有色金属污染的矿区土壤进行修复，苦楝、蜈蚣草、象草组配种植促进植物生长和重金属累积，同时改善了土壤根际环境质量，提高了根际微生物群落丰度和多样性；固定化的微生物菌剂对土壤中的重金属具有很好的钝化效果，固定化的微生物能够给微生物提供良好的生长环境，提高了微生物在高浓度重金属下的耐受性，缓解了重金属对微生物的毒害作用，同时作为固定化材料的生物炭，能对重金属进行吸附，生物炭表面有机物(脂肪类、芳香类)对重金属进行鳌合，再由微生物代谢的分泌物对重金属进行矿化、细胞壁吸附和细胞内隔离等，降低土壤中可溶态和还原态的重金属。另一方面，植物组配种植能促进根系有机酸特别是草酸、酒石酸、乳酸和甲酸的分泌，这些有机酸可以促进微生物菌剂中微生物的生长，从而促进微生物更好的钝化土壤中的重金属离子，提高了生物修复的效率。

14、优选的，所述的农业副产物为椰壳、小麦秸秆、玉米芯中的一种。

15、优选的，所述的lb液体培养基配方为胰蛋白胨10g/l、酵母浸粉5g/l、氯化钠10g/l，ph为6.8-7.0；

16、lb固体培养基是在lb液体培养基的配方基础上添加15g/l琼脂。

17、优选的，所述的固定化培养基为胰蛋白胨10g/l、氯化钠10g/l、牛肉膏3g/l、酵母浸粉5g/l、琼脂15g/l，ph6.8-7.4。

18、优选的，所述的复合菌液为蜂房哈夫尼亚菌和蜡样芽孢杆菌按照活菌数为1:(1-2)混合而得。

19、与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：

20、1、本发明通过多植物组配种植，各植物之间相互协同促进各植物sod、cat和pod叶片保护酶的活性，从而促进植物生长，进而提高了植物对土壤中重金属的吸收和积累，苦楝-蜈蚣草-象草组配种植明显促进了象草地上部cd的吸收，促进蜈蚣草根部对pb的吸收。

21、2、本发明采用生物炭固定化微生物制备成微生物菌剂，提高了微生物在重金属污染土壤中的耐受性，同时利用生物炭的吸附作用结合微生物分泌物对重金属的螯合作用，提高了微生物菌剂对重金属离子的钝化，从而降低土壤中重金属的污染。

22、3、本发明的多植物组配种植能促进其根系分泌利于微生物生长的有机酸，进一步提高了微生物菌剂的处理效率。

技术特征：

1.一种微生物原位固化修复有色金属矿区的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的微生物原位固化修复有色金属矿区的方法，其特征在于：所述的农业副产物为椰壳、小麦秸秆、玉米芯中的一种。

3.根据权利要求1所述的微生物原位固化修复有色金属矿区的方法，其特征在于：所述的lb液体培养基配方为胰蛋白胨10g/l、酵母浸粉5g/l、氯化钠10g/l，ph为6.8-7.0；

4.根据权利要求1所述的微生物原位固化修复有色金属矿区的方法，其特征在于：所述的固定化培养基为胰蛋白胨10g/l、氯化钠10g/l、牛肉膏3g/l、酵母浸粉5g/l、琼脂15g/l，ph6.8-7.4。

5.根据权利要求1所述的微生物原位固化修复有色金属矿区的方法，其特征在于：所述的复合菌液为蜂房哈夫尼亚菌和蜡样芽孢杆菌按照活菌数为1:（1-2）混合而得。

技术总结本发明提供一种微生物原位固化修复修复有色金属矿区的方法，过植物种植加上喷施微生物菌剂对有色金属污染的矿区土壤进行修复，苦楝、蜈蚣草、象草组配种植促进植物生长和重金属累积，同时改善了土壤根际环境质量，提高了根际微生物群落丰度和多样性。本发明通过多植物组配种植，促进植物生长，提高了植物对土壤中重金属的吸收和积累，采用生物炭固定化微生物制备成微生物菌剂，提高了微生物在重金属污染土壤中的耐受性，提高了微生物菌剂对重金属离子的钝化，从而降低土壤中重金属的污染，多植物组配种植能促进其根系分泌利于微生物生长的有机酸，进一步提高了微生物菌剂的处理效率。技术研发人员：韦华周,林志强,吴静,韦文光,赖科,邹雄宇,陆英睿,周海,蔡金霖受保护的技术使用者：广西壮族自治区自然资源生态修复中心技术研发日：技术公布日：2024/7/15