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1、第30卷第2期环境化学Vol.30,No.22011年2月ENVIRONMENTALCHEMISTRYFebruary2011铬污染土壤的微生物修复1,2＊1,21,2许友泽杨志辉向仁军(1.水污染控制技术湖南省重点实验室,长沙,410004;2.中南大学冶金科学与工程学院,长沙,410083)摘要采用淋溶实验研究微生物对铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的修复,研究培养基成分、培养基添加量及淋溶液pH值对修复效果的影响.结果表明,培养基淋溶能完全修复铬污染土壤中水溶性Cr(Ⅵ),浸出液中Cr(Ⅵ)-1浓度由初始的700.3mg·L降低至检出限以下.单独加入碳源作为培养基时,土壤中Cr(Ⅵ)不能得到完全修
2、复,碳源与氮源结合作为培养基时能完全修复土壤中Cr(Ⅵ).最佳碳源为葡萄糖,最佳碳源和氮源量分别为-1-14g·L和5g·L.最佳pH值范围为7.5—8.5.关键词铬污染土壤,土著微生物,淋溶,修复.铬是自然界中普遍存在的重金属元素,被广泛应用于钢铁、冶炼、电镀、制革、印染、造纸、纺织、制药等行业中.食用含铬过高的植物和粮食,人类和家畜的健康将受到不同程度的危害,甚至会导致癌[1-2][3]症.Cr(Ⅵ)是地下水、土壤和底泥中第二大危害重金属,铬及其化工生产过程中产生的废水、废渣[4]都能释放出Cr(Ⅵ),从而严重污染土壤和地下水.铬在自然界中主要以Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)两种形态存在,Cr(Ⅲ
3、)不容易迁移且毒性很低,而Cr(Ⅵ)在环境中易溶于水、迁移能力强且毒性在Cr(Ⅲ)的100[5]倍以上,因此,将土壤中Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)是一种有效的解毒Cr(Ⅵ)的方法.研究表明,将[6]Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)的方法主要有物理法、化学法和生物法,但物理法和化学法存在成本高、工艺复杂等缺点,因此需研究先进的铬污染土壤修复技术.近年来,利用微生物去除土壤中Cr(Ⅵ)危害的研究越来越多,微生物去除土壤中Cr(Ⅵ)有吸附和[3]还原两种方法.微生物吸附法去除土壤中Cr(VI)的研究较少,Srivastava等研究表明,土壤中Cr(Ⅵ)-1含量为250mg·kg,黑曲霉作为吸附剂时,15d内
4、Cr(Ⅵ)的去除率为75%.微生物还原修复土壤中[7-8][9][10][11]Cr(Ⅵ)研究较多,Pseudomonas,Bacillus,Escherichiacoli,Shewanellaputrefaciens,Pseudomonas[12][13][14]putida,Brucella都能直接将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ).瞿建国等研究表明硫酸盐还原菌能间接还[15]原土壤中Cr(Ⅵ).Wielinga等人发现ShewanellaalgaBry能通过酶的作用直接还原Cr(Ⅵ).本研究采用培养基淋溶土壤,具有Cr(Ⅵ)强还原能力的土著微生物得到激活,使土壤中Cr(Ⅵ)得到修复.本研究具有
5、成本低、操作简单、不产生二次污染的特点.1实验部分1.1供试土壤供试土样采自于湖南省铁合金厂内铬渣堆下的表层土壤(0—20cm),土壤为第四纪红土母质发育的旱-1地土壤,样品经风干、去除土壤侵入物后,进行简单破碎备用.土样pH值为10.60;有机质为8.1g·kg;阳-1-1-1离子交换量为13.2cmol·kg;总Cr(Ⅵ)为462mg·kg,水溶性Cr(Ⅵ)为381mg·kg.1.2Cr(Ⅵ)的淋溶修复实验采用PVC材料制成的淋溶柱,在柱底部装有一个多孔塑料板,防止柱内样品流出漏出.土柱底部连接培养基收集器,主要用于接收培养基,土柱底部安装阀门,用于收集培养基和控制流量.在土柱的底部装入2
6、cm左右厚度的石子,避免加入溶液之后土样堵塞,之后按照实地土壤容重填充1kg土壤,土壤上面再覆盖2cm左右厚度的卵石.调节培养基的pH值为9.5,按照土液比2∶1加入淋溶进行浸出,每天定时收集培养基,测定培养基中Cr(Ⅵ)、pH值,待修复实验之后测定土样中Cr(Ⅵ)并对其形态含量进行2010年1月21日收稿.＊通讯联系人,Tel:0731-84131667;E-mail:youzexing@163.com556环境化学30卷分析.通过单因素实验研究淋溶液成分及各成分的含量、培养基pH值对铬污染土壤修复效果的影响,从而确定最佳工艺参数.1.3分析方法溶液中Cr(Ⅵ)测定方法:溶液中Cr(Ⅵ)采用
7、二苯碳酰二肼分光光度法进行分析,所用波长为540nm.取适量无色透明试样置于50mL比色管中,用水稀释至标线,加入0.5mL硫酸溶液(1∶1)和0.5mL磷酸溶液(1∶1)摇匀,加入2mL显色剂,摇匀,5—10min后在540nm波长处用10min或30mm的比色皿以水做参比,测定吸光度.土壤中水溶性Cr(Ⅵ)的测定:土样按土液比1∶5的比例加入超纯水,在室温下振荡2h,然后于-110000r·m
