一种铬还原混合菌及其协同Fe的制作方法

一种铬还原混合菌及其协同fe
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修复铬污染土壤的方法
技术领域
1.本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种铬还原混合菌及其协同fe
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修复铬污染土壤的方法。


背景技术：

2.目前，我国历史遗留铬污染场地多数采用化学方法(添加硫酸亚铁、多硫化钙、亚硫酸钠等)进行修复，化学修复具有周期短、见效快、经济性高等优势，但大量化学药剂的添加也引入了fe
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、ca
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、so
42-等离子，而且随时间的延长铬污染土壤中的六价铬源源不断地返溶，场地出现返黄现象，形成二次污染。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明的第一个目的在于提供一种铬还原混合菌，该菌种可在好氧条件下高效还原可溶性高毒性六价铬为低毒性三价铬。
4.本发明的第二个目的在于提供一种可以扩大培养该铬还原混合菌的共培养培养基。
5.本发明的第三个目的在于提供一种铬还原混合菌协同fe
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修复化学修复后六价铬返溶污染土壤的方法。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种铬还原混合菌，该铬还原混合菌由微杆菌grinml swg1、铬还原杆菌grinml swg2、芬式纤维微菌grinml swg3按照1：1：1混合而成；
7.其中，该微杆菌grinml swg1的分类命名为：microbacterium sp.grinml swg1，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址为：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2021年8月6日，保藏编号为：cctcc no：m2021992；
8.该铬还原杆菌grinml swg2的分类命名为：leucobacter chromiireducens grinml swg2，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址为：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2021年8月6日，保藏编号为：cctcc no：m2021991；
9.该纤维微菌grinml swg3的分类命名为：芬式纤维微菌(cellulosimicrobium sp.)grinml swg3；保藏单位为：中国典型培养物保藏中心；地址为：中国武汉武汉大学；保藏日期为：2021年8月6日，保藏编号为：cctcc no：m2021990。
10.本发明还提供了一种用于放大培养上述的铬还原混合菌的共培养培养基，该共培养培养基配方为：葡萄糖4.0g/l，玉米浆干粉7.0g/l，na2hpo
4 3.0g/l，kh2po
4 3.0g/l，nacl 0.5g/l，mgso4·
7h2o 0.246g/l，cacl
2 0.5g/l。
11.本发明还提供一种铬还原混合菌的共培养方法，步骤包括：分别将上述微杆菌grinml swg1、铬还原杆菌grinml swg2、芬式纤维微菌grinml swg3接种到上述的共培养培养基中，在30℃、150rpm培养2周，分别得到微杆菌grinml swg1菌液、铬还原杆菌grinml swg2菌液、芬式纤维微菌grinml swg3菌液；然后将该微杆菌grinml swg1菌液、铬还原杆菌grinml swg2菌液、芬式纤维微菌grinml swg3菌液按照体积百分比5％接种到同一所述共
培养培养基中，30℃、150rpm培养2周得到铬还原混合菌的菌液。
12.本发明还提供了一种协同fe
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原位修复铬污染土壤的微生物还原方法，包括如下步骤：
13.1)将现场采集的硫酸亚铁修复后六价铬“返溶”的铬污染土壤添加到三角瓶中；
14.2)将权利要求1所述的铬还原混合菌采用如权利要求3所述的方法进行共培养后，将铬还原混合菌的菌液接种至添加有铬污染土壤的三角瓶中，继续加入共培养培养基形成质量体积比g：ml为1:1的土壤-菌液混合体系；
15.3)将三角瓶置于15～30℃、150rpm的摇床进行修复；
16.4)在修复过程中定时检测三角瓶土壤和水溶液中ph、eh、总铬、六价铬含量的变化，直至六价铬的浓度降低速度明显变缓，同时修复体系维持稳定的还原态。
17.进一步地，步骤1)中所述铬污染土壤fe
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的含量为2％～10％。
18.进一步地，步骤2)中所述混合菌的接种量为5％～10％。
19.本发明提供的铬还原混合菌可以将六价铬还原为三价铬，同时还可以将部分fe
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还原为fe
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，然后fe
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还原六价铬为三价铬实现铬还原混合菌对六价的间接还原。
20.本发明的有益效果在于：
21.本发明提供一种铬还原混合菌，该铬还原混合菌能够协同化学修复后产生的fe
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，通过直接还原结合间接还原的方式将游离态的六价铬还原转化为不溶性的cr(oh)3及其螯合物等沉淀，维持长效稳定的修复效果，防止化学修复后土壤中三价铬再次被氧化为六价铬，为我国铬污染的修复提供生物修复材料，具有良好的工业应用前景。
附图说明
22.图1为硫酸亚铁修复后铬污染土壤中铬的形态分布图。
23.图2为本发明提供的铬还原混合菌协同不同浓度fe
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对土壤中六价铬的去除率。
具体实施方式
24.下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
25.下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
26.相较于传统的修复技术，微生物修复技术具有安全性、非破坏性和长效性等优势。微生物修复机制主要包括两种：(1)通过功能酶直接催化还原六价铬；(2)通过产生具有还原性的中间产物间接还原六价铬。基于化学修复后土壤中积累了大量fe
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的现状，为了持久稳定的修复铬污染土壤，本发明通过微生物直接还原六价铬，并间接还原fe
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生成具有还原性的fe
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，fe
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进一步还原六价铬生成三价铬，将化学修复后所产生的fe
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转化为有利因素，从而实现化学修复后六价铬返溶污染土壤的修复。
27.本发明所涉及的用于协同fe
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修复铬污染土壤的微生物为微杆菌grinml swg1、铬还原杆菌grinml swg2、芬式纤维微菌grinml swg3按1:1:1的混合培养物。
28.本发明所涉及的三种铬还原菌已进行保藏，其中，该微杆菌grinml swg1的分类命名为：microbacterium sp.grinml swg1，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址为：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2021年8月6日，保藏编号为：cctcc no：m2021992，采集自青海省原海北化工厂。
29.该铬还原杆菌grinml swg2的分类命名为：leucobacter chromiireducens grinml swg2，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址为：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2021年8月6日，保藏编号为：cctcc no：m2021991，采集自青海省原海北化工厂。
30.该芬式纤维微菌grinml swg3的分类命名为：芬式纤维微菌(cellulosimicrobium sp.)grinml swg3，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，地址为：中国武汉武汉大学，保藏日期为：2021年8月6日，保藏编号为：cctcc no：m2021990，采集自青海省原海北化工厂。
31.实施例1硫酸亚铁化学修复后铬污染土壤的形态
32.在青海海北化工厂铬污染场地按照等区域法采集4个污染土壤样品a、b、c、d，利用tessier提取法分析硫酸亚铁修复后铬形态随土壤深度的变化情况，结果如图1所示。从图1可以看出，各层土壤铬均存在可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态，以铁锰氧化物结合态和残渣态为主要存在形态，铁锰氧化物结合态铬含量高与场地前期利用feso4修复和原化工厂生产原料为铬铁矿相关。相比较而言，有机结合态铬含量较低，与污染场地土壤贫瘠、植被覆盖量少、有机质含量低有关。
33.从铬形态的剖面分布来看，土壤可交换态或易迁移态铬(即可交换态+碳酸盐结合态)铬含量随深度的增加而降低，说明总体而言表层土壤铬的可迁移性较强，易被再次氧化造成六价铬返溶。
34.实验例2六价铬返溶后铬污染土壤的微生物修复方法
35.修复中所用培养基的成分为：葡萄糖4.0g/l，玉米浆干粉7.0g/l，na2hpo43.0g/l，kh2po
4 3.0g/l，nacl 0.5g/l，mgso4·
7h2o 0.246g/l，cacl
2 0.5g/l。
36.该培养基为碳氮源与无机盐优化后培养基，培养基价格低廉，所培养铬还原混合菌效果优异。
37.分别挑起微杆菌grinml swg1、铬还原杆菌grinml swg2、芬式纤维微菌grinml swg3菌落至单独培养基中，在30℃、150rpm条件下培养2周，按(体积)1:1:1分别接种5％(v/v)的菌液至共培养基中，在30℃、150rpm条件下培养2周，形成修复用菌液。
38.修复中所用污染土采自青海海北化工厂铬污染场地，该场地经硫酸亚铁修复半年后，六价铬逐渐返溶，土壤出现泛黄现象，现土壤污染状况：总铬470mg/kg，六价铬430mg/kg，总铁2.63％，三价铁2.45％。
39.1)将50g采集的污染土添加到500ml三角瓶中，设置对照组和修复组，修复组为加入45ml培养基，接种5ml菌液，分别加入0g/l、0.5g/l、1.0g/l、2.0g/l、4.0g/l、8.0g/l不同含量的fe
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，对照组为仅加入50ml培养基；
40.2)将对照组和修复组的三角瓶置于28℃、150rpm的摇床进行修复；
41.3)在修复过程中定时检测三角瓶土壤溶液中六价铬含量的变化，以确定微生物协同fe
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的修复效果。
42.结果如图2所示。与对照组相比，不同浓度fe
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均促进了铬还原混合菌去除六价铬的作用。随着fe
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投加量的增加，六价铬去除率也随之增加。当fe
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添加量达到8g/l，微生物修复21天后，体系六价铬的浓度降低至0.1mg/l以下。
43.在实际修复过程中，当土壤中fe
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的浓度适于与铬还原混合菌协同作用时，可以不加fe
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；对于六价铬污染严重，fe
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浓度不够的土壤，可以外加含fe
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的化合物、矿物等材料以促进铬还原混合菌与fe
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的协同作用。
44.从上述实施例可以看出，本发明提供的铬还原混合菌及其协同fe
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修复铬污染土壤的方法，能够基于化学修复后土壤中引入大量fe
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的现状，弥补化学修复后土壤中六价铬“返溶”的缺陷，利于实现环境的可持续发展。
45.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。