[发明专利]具有MICP功能纺锤形赖氨酸芽孢杆菌在尾矿覆绿修复中的应用

说明书

具有MICP功能纺锤形赖氨酸芽孢杆菌在尾矿覆绿修复中的应用。根据区域生态环境特点，在矿区尾矿周边采取定量矿渣，带回实验室进行液体瑶培，筛选具有MICP功能的微生物；根据显色剂结果和16S分析结果确认并使用的一株是纺锤形赖氨酸芽孢杆菌，并确认其分解尿素诱导碳酸钙沉淀的功能；根据该菌株的理化性质，特别是碳酸钙沉淀反应，确定其MICP功能；在MICP固化客土复绿复合生态修复技术上，采用客土种植植物改善矿区生态环境达到尾矿复绿效果。本发明固化尾矿效果良好，该菌种不仅能固化矿渣，同时对区域植物种子萌发具有促进效果即种子增强效应，有利于区域矿山修复技术成本的降低。

技术领域

本发明属于被破坏山体-重金属尾矿治理及恢复技术领域，尤其涉及一种具有MICP功能纺锤形赖氨酸芽孢杆菌在尾矿覆绿修复中的应用技术。

背景技术

工业化进程和经济快速发展加速了自然资源的浩劫并伴随着环境污染。西部经济欠发达地区，高新技术和新型能源产业匮乏，一些地方以突破环境承载力获取经济效益的发展模式大行其道。铜银矿的乱采、滥挖，使得处于生态过渡带，本就脆弱的山体千疮百孔，自然景观、地质遗迹、旅游资源和生态环境遭到严重破坏，造成严重的视觉污染和环境污染，特别是对土壤和地下水源的污染岌岌可危。因此，环境修复就显得非常重要，微生物已被广泛用于土壤修复中，其中微生物土体加固技术发展迅速。目前来看，胶结效果最好的是微生物成矿作用，这种成矿作用被称为微生物诱导方解石沉积(Microbiologicallyinduced calcite precipitation，简称MICP)。西部干旱地区高风蚀矿山，干旱缺水、风蚀强度大、坡度高、尾矿分布区土壤重金属超标、植被覆盖度低造成的尾矿土污染扩散严重、治理难度大，MICP技术诱导的碳酸钙晶格促进重金属原位钝化，固定矿渣的飘逸的同时阻止土壤中重金属的游离，减少游离重金属对周边土壤和水质的污染。但是广谱的MICP矿区修复技术目前还存在以下问题：

(1)微生物靶向性不强和工业发酵条件有待优化。

具有MICP功效的微生物很多，不同区域，不同类别矿区中存在不同的MICP菌株。微生物选育的前提条件是从自然界获得相应的原始菌种，特别是在生态脆弱区，由于自然环境的恶劣，MICP菌株更需要优化，尽可能是乡土菌株。且根据发酵的材料价格，需要对工业发酵条件进行优化，降低成本。

(2)MICP反应体系优化，缺乏对不同粒径矿渣施用量的标准。

MICP反应体系，除了具有MICP功能的菌株，其反应体系中还包括Ca²⁺和尿素，研究学者对MICP反应体系配比有比较多的研究，确定当菌液用量和胶结液体积比为1:1是最优比，成本最低。但对于不同矿渣颗粒大小，MICP反应体系用量没有明确的意见。矿渣是在开采过程中的废料，其状态、颗粒大小不一致，因此，确定不同颗粒大小矿渣对用菌剂施用量，有助于高效修复工程的开展。

(3)单纯的MICP尾矿修复技术，导致景观格局单一，生态效益低下。

单纯的MICP固化技术虽然使得破坏山体矿渣固定，固化游离重金属，但对区域植被恢复无实际意义，固化后的表层形成硬壳，在生态环境脆弱的西北地区，不利于土壤水分的蓄积，营养物质的循环，甚至造成大面积地表径流，存在水分的流失，不利于植被恢复，造成土体修复可持续性和景观修复的漏洞。

(4)缺乏MICP菌株对种子增强技术的探究，限制矿区植物恢复技术。

西北地区的部分铜银矿区尾矿，干旱少雨风蚀强烈，土壤退化严重，而种子增强技术能使种子在退化的环境中发芽，缩短种子发芽的时间并促进生长，在困难立地植被恢复方面发挥关键作用。目前的MICP修复土体技术，仅仅局限在重金属原位钝化和矿渣表层的粉尘固定，在复合MICP生物修复技术上存在缺陷，不利于尾矿环境的可持续生态修复。

发明内容

本发明的目的是针对现有广谱的MICP矿区修复技术存在的问题，提供一种具有MICP功能的纺锤形赖氨酸芽孢杆菌菌株在尾矿覆绿修复中的应用。