一种人工复配菌群及其制备方法和应用

本发明属于铀污染地下水生物修复的，具体涉及一种人工复配菌群及其制备方法及其应用。

背景技术：

1、我国铀矿冶普遍采用溶浸采铀工艺，产生的大量低浓度含铀放射性废水对环境构成严重潜在威胁。铀矿冶废水铀的浓度在1～10mg/l，ph约2～4，还含有so42-、no3-等离子。铀污染地下水修复常采用就地自然净化法或抽取处理法，前者通过水体稀释，或与岩石发生吸附沉淀、离子交换，使污染物缓慢降解或固定，效率低且放射性威胁长期存在；后者工艺复杂成本高，且不适用于浓度低、共存离子复杂的铀污染地下水处理。因而开发高效低耗的放射性污染地下水就地修复技术，是我国放射性污染防治的重大战略需求。与常规的处理法相比，微生物修复铀污染地下水体具有环境友好、操作简单、投资费用低等优点，微生物修复技术前景广阔。

2、原位生物还原是在还原条件下，添加电子供体(如乳酸、evo等)到污染水体中，激活土著还原菌群，把溶解度较高的六价铀还原为溶解度较低的沥青铀矿或者非结晶态的四价铀，降低铀的迁移能力，达到污染修复的目的。关于微生物还原机理原位修复地下水铀污染的研究已经有近30年的历史。铀还原微生物大多数为厌氧型，已发现的与u(ⅵ)还原相关的生物有硫酸盐还原菌(如desulfovibrio spp.等)、铁还原菌(如geobacterspp.、shewanella spp.等)、超嗜温性古细菌、嗜热菌、梭菌属(clostridium spp.)的发酵菌、耐酸菌和黏细菌等。许多学者对于单菌种铀污染废水治理的作用机理进行了大量深入研究，由于单一菌株对于很多复杂的生化过程难以处理，对环境的扰动适应性较差。微生物菌群由多种代谢功能的微生物组成，微生物之间可以形成互利共生的关系，相比单一微生物具有代谢多样性，对于复杂环境具有更高的稳定性。

3、techtmann等指出，铀等重金属会对污染地区的微生物多样性及功能产生影响。suriya等利用高通量测序发现铀污染对印度高韦里河微生物多样性及群落结构产生了重大影响，未污染区域的微生物多样性较丰富，而污染地区微生物多样性明显下降；未污染区域微生物主要是bacteroidetes(27.7％)和firmicutes(25.9％)；铀严重污染区域的微生物组成proteobacteria(47.5％)、bacteroidetes(22.4％)和firmicutes(14.6％)。因此，土著微生物菌群可能由于环境因子的影响缺失某些重要的功能微生物，从而影响固铀效果。是否可以根据微生物的代谢功能，人工复配还原菌群，并将其应用到铀污染地下水治理中，成为实现原位生物还原修复铀污染地下水的研究热点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种人工复配菌群，本发明将硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌、三价铁还原菌进行培养后再混合获得的人工复配菌群，用于修复铀污染地下水，可提高原位生物修复铀污染地下水的效果，具有修复成本低、修复周期短、修复效果好、无二次污染的优点。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种人工复配菌群，所述复配菌群包括硝酸盐还原菌brevundimonas spp.、硫酸盐还原菌desulfovibrio desulfuricans、三价铁还原菌clostridium sp.；所述硝酸盐还原菌brevundimonas spp.、硫酸盐还原菌desulfovibriodesulfuricans、三价铁还原菌clostridium sp.的菌浓度比为0.5～10：0.5～10：0.5～10。

4、优选地，所述硝酸盐还原菌brevundimonas spp.的保藏编号为cicc 24090；所述硫酸盐还原菌desulfovibrio desulfuricans的保藏编号为cgmcc 1.3469；所述三价铁还原菌clostridium sp.的保藏编号为cicc 10350。

5、优选地，所述复配菌群的总活菌浓度为1.0×106个/ml～1.0×1010个/ml。

6、本发明提供了一种所述人工复配菌群的制备方法，包括如下步骤：将硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌、三价铁还原菌分别加入厌氧瓶中，加入5mm乙醇以及含铀地下水，用氮气吹扫30～60min后培养富集硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌、三价铁还原菌，将富集后的硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌、三价铁还原菌混合得到人工复配菌群。

7、优选地，所述培养的温度为20～28℃。

8、优选地，所述培养的时间为30～40天。

9、优选地，所述培养次数≥10。

10、优选地，每次培养时，所述硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌、三价铁还原菌各菌的接种浓度均为8～15％v/v。

11、优选地，在传代培养过程中，由2mg/l逐渐提高反应体系的铀浓度至20mg/l。

12、本发明还提供了一种所述人工复配菌群在修复铀污染地下水中的应用。

13、与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

14、本发明通过投加人工复配菌群，提高了铀污染地下水的原位修复效果，铀去除率达到98％以上；本发明修复方法具有环境友好、治理成本低等优点，在修复过程中只需投加无毒碳源，不会对环境造成二次污染；本发明的人工复配菌群不仅适用于低浓度铀污染地下水的原位修复，同时也可用于其他有毒重金属污染地下水的原位修复。

技术特征：

1.一种人工复配菌群，其特征在于，所述复配菌群包括硝酸盐还原菌brevundimonasspp.、硫酸盐还原菌desulfovibriodesulfuricans、三价铁还原菌clostridiumsp.；所述硝酸盐还原菌brevundimonasspp.、硫酸盐还原菌desulfovibriodesulfuricans、三价铁还原菌clostridiumsp.的菌浓度比为0.5～10：0.5～10：0.5～10。

2.根据权利要求1所述的人工复配菌群，其特征在于，所述硝酸盐还原菌brevundimonasspp.的保藏编号为cicc24090；所述硫酸盐还原菌desulfovibriodesulfuricans的保藏编号为cgmcc1.3469；所述三价铁还原菌clostridiumsp.的保藏编号为cicc10350。

3.根据权利要求1所述的人工复配菌群，其特征在于，所述复配菌群的总活菌浓度为1.0×106个/ml～1.0×1010个/ml。

4.一种如权利要求1～3任意一项所述人工复配菌群的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌、三价铁还原菌分别加入厌氧瓶中，加入5mm乙醇以及含铀地下水，用氮气吹扫30～60min后培养富集硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌、三价铁还原菌，将富集后的硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌、三价铁还原菌混合得到人工复配菌群。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述培养的温度为20～28℃。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述培养的时间为30～40天。

7.权利权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述培养次数≥10次。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，每次培养时，所述硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌、三价铁还原菌各菌的接种浓度均为8～15％v/v。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在培养过程中，由2mg/l逐渐提高反应体系的铀浓度至20mg/l。

10.权利要求1～3任意一项所述人工复配菌群在修复铀污染地下水中的应用。

技术总结
本发明提供了一种人工复配菌群及其制备方法和应用，涉及铀污染地下水生物修复的技术领域。本发明所述的人工复配菌群包括硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌、三价铁还原菌，经过多次驯化后将三种还原菌混合而成。本发明的人工复配菌群，能够将铀污染地下水中的U(Ⅵ)转化为U(Ⅳ)并加以固定，以达到修复铀污染地下水的目的。本发明还通过人工复配菌群与待修复水体中土著还原菌群的协同作用，提高了原位生物修复铀污染地下水的效果，具有修复成本低、修复周期短、修复效果好、无二次污染等多重优点。

技术研发人员：王国华,王家莉,刘颖,章志悦,荣丽杉,樊军伟,张澜涛,彭堃,唐东辉
受保护的技术使用者：南华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15