[发明专利]硫还原地杆菌在修复砷污染地下水环境中的应用

说明书

本发明公开了硫还原地杆菌在修复砷污染地下水中的应用，采用水铁矿对砷污染地下水环境中的砷进行负载，形成载砷水铁矿，且该载砷水铁矿已经老化和失活后，添加硫还原地杆菌进行培养，以对已经老化和失活后的载砷水铁矿所释放的砷进行再固定，并对水铁矿活性位点进行活化。本发明利用G.sulfurreducens的异化铁还原能力，能以水铁矿作为电子受体进行胞外电子传递，能将水铁矿进行还原性溶解，使大粒径，低表面活性的水铁矿转变为小粒径，高表面活性位点“新生”水铁矿，恢复了其固定砷的能力。

技术领域

本发明属于微生物环境修复技术领域，具体涉及硫还原地杆菌在修复砷污染地下水环境中的应用。

背景技术

砷(As)是一种众所周知的毒性元素，砷及其所有的化合物都是剧毒的，0.1g的As₂O₃即可致人死亡。近年来，人类采矿，冶金等工业活动的后遗排放和农业活动的杀虫剂、农药的使用是造成环境中砷污染的主要来源，释放出的砷会在土壤中富集，然后随着环境的变化进入水环境中，对人类健康造成严重威胁，我国有40多个县市超过1500万人面临严重的水环境砷污染问题。因此，水环境中的砷污染问题亟待解决，砷污染的修复治理具有重要的环境意义。

水铁矿由于其高比表面积，表面缺陷(活性位点)性是砷污染地下水修复中最常用、最有效的天然钝化剂，能对水环境中的砷有强烈的吸附和共沉淀作用。现有技术中对水铁矿固定砷的研究主要集中对水铁矿的修饰和负载，提高水铁矿及其复合物固砷效果，优化吸附工艺的性能。CN109453734A公开了一种MnO₂改性水铁矿的吸附材料，对As(V)有优良的吸附性能；CN108502962A公开了一种水铁矿-UF膜的组合工艺，同时去除了水中的三价砷和有机物(DOM)，控制了副产物并缓解了膜污染；CN107400515A公开了一种化学-生物钝化剂，将水铁矿与碳渣粉混合后与棘孢木霉菌共培养，干燥研磨后所得的钝化剂减少了农作物对土壤砷的吸收，降低了土壤砷的生物有效性。但上述现有技术并没有解决一个关键性问题：水铁矿由于其弱晶形，在水环境中不稳定，容易团聚为粒径更大矿物和发生转变，丢失大量活性位点，导致固定在表面的砷重新释放到环境，失去固砷能力，造成二次污染。目前现有技术中几乎没有对环境中水铁矿活性位点修复的研究，对砷的固定也仅仅停留在物理化学的吸附沉降，不仅成本高，而且有着二次污染的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供硫还原地杆菌(Geobactersulfurreducens)在修复砷污染地下水环境中的应用。

本发明的另一目的在于提供一种砷污染地下水环境的修复方法。

本发明的技术方案如下：

硫还原地杆菌在修复砷污染地下水环境中的应用，采用水铁矿对砷污染地下水环境中的砷进行负载，形成载砷水铁矿，且该载砷水铁矿已经老化和失活后，添加硫还原地杆菌进行共培养，以对已经老化和失活后的载砷水铁矿所释放的砷进行再固定，并对水铁矿活性位点进行活化。

在本发明的一个优选实施方案中，在所述砷污染地下水环境中添加乙酸钠作为硫还原地杆菌的碳源。

进一步优选的，所述乙酸钠在所述砷污染地下水环境中的浓度为18-25mM。

更进一步优选的，所述硫还原地杆菌在所述砷污染地下水环境中的共培养温度为25-33℃，时间为17-20d。

再进一步优选的，所述乙酸钠在所述砷污染地下水环境中的浓度为20mM，所述硫还原地杆菌在所述砷污染地下水环境中的共培养温度为30℃，时间为18d。

本发明的另一技术方案如下：

一种砷污染地下水环境的修复方法，采用水铁矿对砷污染地下水环境中的砷进行负载，形成载砷水铁矿，且该载砷水铁矿已经老化和失活，在该砷污染地下水环境中添加硫还原地杆菌进行共培养，以对已经老化和失活后的载砷水铁矿所释放的砷进行再固定，并对水铁矿活性位点进行活化。