[发明专利]微好氧铁氧化菌团治理砷污染土壤的方法

说明书

本发明公开了一种微好氧铁氧化菌团治理砷污染土壤的方法，属于土壤重金属修复方法。其方法是从富铁土壤中分离纯化微好氧铁氧化菌团，将含有该微好氧铁氧化菌团的菌液接种于淹水的砷污染土壤中，添加薄层FeS培养基作为Fe（Ⅱ）的来源；在25℃条件下遮光培养30天。本发明利用微生物铁氧化成矿过程固定砷，降低其移动性及生物有效性，具有菌液制备简单、处理成本低，对目标土壤不会产生二次污染等优点；是一种理砷污染土壤的方法。

技术领域

本发明涉及一种土壤重金属修复方法，具体涉及一种微好氧铁氧化菌团治理砷污染土壤的方法。

背景技术

砷（As）是一种广泛存在于自然界中的无机元素，具有类似金属特性，其在地壳、土壤和海洋中的质量丰度分别为2.1㎎㎏^-1、5㎎㎏^-1和0.0023㎎㎏^-1。主要通过地质运动、酸性矿水排放、农药及木材防腐剂等方式进入环境中。我国大面积的土壤受到砷污染，亟待开发一种能够快速推广、成本较低的技术方法以降低砷的活性和生物有效性。土壤砷等重金属行为是多种因素共同作用的地表过程，且多种元素的生物地球化学行为都会影响到这一过程。其中铁是土壤中最活跃的高丰度金属元素，其在微生物作用下的形态转化能够引起重金属砷赋存形态的变化，从而影响重金属砷的活性及生物有效性。因此，以铁循环的生物地球化学过程为基础，研制具有应用价值的产品降低土壤砷的移动性和生物有效性是切实可行的技术思路。

厌氧/微氧条件下，微生物驱动的铁循环对于砷的迁移有着重要的作用。如异化铁还原微生物会诱导铁氧化物和铁氢氧化物的还原溶解，使吸附态的砷释放到环境中，从而促进砷的迁移；砷还原微生物将As（Ⅴ）还原成As（Ⅲ），不仅增加了砷的移动性，还降低了其在金属氧化物表面的吸附能力。因此，厌氧/微氧条件下微生物对砷和铁的还原将导致砷的移动性增强，从而造成水体和土壤的污染。厌氧/微氧环境中为了有效的固定砷，必须加强亚铁及砷的再氧化，从而减少砷的移动性。事实上，在有氧条件下生物氧化亚铁及砷并固定砷已经被用于矿山废水的治理。但由于环境中含有的有机质、硫化物及其他还原性化合物大量消耗氧，使得溶解氧浓度急剧下降，导致需氧微生物活动受到限制。因此，对于厌氧/微氧条件下生物亚铁氧化成矿机制的研究有助于砷污染水体或土壤治理新方法的建立。

近年来，越来越多的研究表明在微氧或厌氧条件下，生物催化亚铁氧化在砷的固定中起着重要的作用。砷的固定不仅降低了其在土壤中的移动性，同时也降低了生物有效性。中性铁氧化菌（FeOB）氧化亚铁的产物主要为结晶度较差的水铁矿，其中以二线水铁矿形态为主，形成的铁氧化物由于有较高的零电荷点，使其表面带正电荷可作为吸附剂固定重金属。在土壤或者水体中，铁氧化物对砷有很强的吸附作用，且可以降低其生物可利用性，因此可利用亚铁氧化成矿过程降低砷的潜在风险。微氧型FeOB（Gallionella和Leptothrix）形成的铁氧化物通过表面吸附及共沉淀可以固定地下水中90 %的砷。同时，吸附在铁氧化物表面的砷可能进入铁氧化物的晶格中形成Fe-As次生矿物，使其更稳定的被固定在矿物中。

根据以上分析，利用铁的生物氧化成矿过程耦合砷固定研发降低土壤中砷的移动性及生物有效性的技术方法，达到砷污染土壤治理的目的，对重金属污染土壤修复和生态安全保障具有重要的社会意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种微好氧铁氧化菌团治理砷污染土壤的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括微好氧铁氧化菌团的富集与纯化，其步骤如下：

1）反向梯度培养管的配置

1.1）将硫化亚铁悬液按1:5的体积比加入到含有MWMM培养基的玻璃管中形成反向铁氧浓度梯度，玻璃管中形成环状铁氧化带；