一种治理沉积物中重金属污染物的微生物及其应用

专利2025-12-06  3


本发明涉及沉积物修复领域,具体是涉及一种治理沉积物中重金属污染物的微生物及其应用。


背景技术:

1、工业发展所产生的重金属主要包括镉(cd)、铅(pb)、铜(cu)和锌(zn)。这些重金属过量进入环境会导致人类和环境产生健康问题。

2、沉积物作为水生生态系统的重要组成部分,因重金属的沉积和吸附作用成为水体污染的汇。沉积物中重金属含量是水体重金属含量的数十万倍,且沉积物成分具有异质性和复杂性。沉积物中含有大量的阴离子元素和碳酸盐物质,与之结合的这部分重金属会通过外界的环境变化很容易释放到上覆水体,对水体环境进一步产生威胁,因此受工业生产影响的重金属污染潮间带沉积物的实际修复面临着技术上的挑战。

3、当前重金属污染沉积物处置技术主要包括:客换土法、植物富集修复法、化学淋洗法、固化稳定化法。其中,固化稳定化法因操作简便、次生污染小、易于推广等特点,使用最为广泛。而近几年,固定稳定化方法中的微生物固定方法成为了治理重金属污染的研究热点,微生物固定方法具有无二次污染,速度快,成本低,高效率等优点。

4、采用微生物固定稳定化的方式进行污染沉积物修复优势突出,沉积物的厌氧环境主要是由硫酸盐还原菌调控,土著硫酸盐还原菌能够通过自身的电子转移促进硫化物还原,有利于固定稳定化重金属。但由于重金属污染沉积物情况复杂,一些功能微生物对于重金属污染尤其是重金属复合污染的耐性较差,单靠有效高活性微生物消耗体系中的氧气不足以维持还原环境,以至在修复过程中难以高效固定稳定化污染沉积物中重金属。因此,亟需一种可高效修复典型重金属污染沉积物的强化微生物原位成矿修复技术来解决上述问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种治理沉积物中重金属污染物的微生物及其应用。

2、为实现上述目的,本发明采用技术方案为:

3、一种治理沉积物中重金属污染物的菌剂,菌剂含凝结芽孢杆菌;其中,凝结芽孢杆菌bacillus coagulans,其于2023年3月31日,保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,cgmcc no:26971。北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

4、所述菌剂为含所述菌株的发酵液、发酵培养物、发酵分离液,发酵菌悬液。

5、所述发酵液为所述菌株发酵培养即得发酵液;发酵液经分离沉淀即为发酵培养物;沉淀经重悬即为发酵菌悬液;分离液即为发酵分离液。

6、所述菌液为将凝结芽孢杆菌活化后按照1%~3%的比例传代,进行震荡培养,经过连续3~4次传代培养后,凝结芽孢杆菌细胞数在1×108cells/ml时,获得稳定的凝结芽孢菌液。

7、所述菌株活化为将保存的凝结芽孢杆菌菌种加入锥形瓶,在锥形瓶中加入200mllb培养基将菌种进行活化,在140rpm/min,28℃的恒温摇床中进行震荡培养。

8、一种所述的治理沉积物中重金属污染物的菌剂应用,所述菌剂在治理沉积物中重金属污染物中的应用。

9、一种针对重金属污染沉积物的强化微生物原位成矿修复技术:向待处理沉积物中加入菌剂进而实现原位修复沉积物中重金属污染物;或向待处理沉积物中加入所述的菌剂、碳源和橄榄石,进而实现原位修复沉积物中重金属污染物。

10、所述菌剂的加入量为沉积物中加入的凝结芽孢杆菌菌剂浓缩物,每克沉积物加入的浓缩物中细菌数达到108。

11、所述向待处理污染沉积物中加入所述的菌液、含碳源的培养基和橄榄石时为向权利要求1所述菌剂中加入其质量1wt%的甘薯粉,混合后浓缩至原混合液体积的三分之一至二分之一,将浓缩物加入至沉积物中,使得每克沉积物中添加含细菌数达到108的浓缩物;所述橄榄石均匀铺设在沉积物表面。

12、所述菌液为将凝结芽孢杆菌活化后按照1%~3%的比例传代,进行震荡培养,经过连续3~4次传代培养后,凝结芽孢杆菌细胞数在1×108cells/ml时,获得稳定的凝结芽孢菌液。

13、所述廉价碳源为甘木薯粉;橄榄石来自废弃的橄榄石矿粉,在常温下保存。正式使用前,将橄榄石于1%的盐酸中浸泡一夜,然后将其用去离子水反复冲洗备用。

14、所述含碳源的培养基为lb培养基中加入培养基质量10%的甘薯粉。

15、所述lb培养基包括:酵母提取物5g/l、蛋白胨10g/l、氯化钠10g/l。

16、本发明的有益效果是:

17、(1)本发明筛选获得能够治理沉积物中重金属污染物的微生物,该微生物筛选自受冶炼厂重金属污染的潮间带沉积物,该菌种能够在28℃和ph=7.2的条件下能保持快速生长。

18、(2)本发明的强化微生物原位成矿修复技术将微生物与废弃橄榄石粉矿混合使用,橄榄石通过水化反应会在水土界面形成隔氧层,形成更还原环境,进而在此环境下促进了凝结芽孢杆菌强化待处理沉积物样品中土著硫酸盐还原菌生物成矿进而固定重金属,将污染沉积物中重金属有效固定,降低其迁移性和生物活性。对于复杂自然条件下的污染场地能够起到良好修复效果,更具有工程应用价值。



技术特征:

1.一种治理沉积物中重金属污染物的菌剂,其特征在于:菌剂含凝结芽孢杆菌;其中,凝结芽孢杆菌,其于2023年3月31日,保藏于中国普通微生物培养收藏中心cgmcc 26971。

2.根据权利要求1所述的治理沉积物中重金属污染物的菌剂,其特征在于:所述菌剂为含所述菌株的发酵液、发酵培养物、发酵分离液,发酵菌悬液。

3.根据权利要求2所述的治理沉积物中重金属污染物的菌剂,其特征在于:所述发酵液为所述菌株发酵培养即得发酵液;发酵液经分离沉淀即为发酵培养物;沉淀经重悬即为发酵菌悬液;分离液即为发酵分离液。

4.根据权利要求2所述的治理沉积物中重金属污染物的菌剂,其特征在于:所述菌液为将凝结芽孢杆菌活化后按照1%~3%的比例传代,进行震荡培养,经过连续3~4次传代培养后,凝结芽孢杆菌细胞数在1×108cells/ml时,获得稳定的凝结芽孢菌液。

5.一种权利要求1所述的治理沉积物中重金属污染物的菌剂的应用,其特征在于:所述菌剂在治理沉积物中重金属污染物中的应用。

6.一种针对重金属污染沉积物的强化微生物原位成矿修复方法,其特征在于:向待处理沉积物中加入权利要求1所述的菌剂进而实现原位修复沉积物中重金属污染物;或向待处理沉积物中加入权利要求1所述的菌剂、碳源和橄榄石,进而实现原位修复沉积物中重金属污染物。

7.根据权利要求6所述的针对重金属污染沉积物的强化微生物原位成矿修复方法,其特征在于:所述权利要求1所述菌剂的加入量为沉积物中加入的凝结芽孢杆菌菌剂浓缩物,每克沉积物加入的浓缩物中细菌数达到108。

8.根据权利要求6所述的针对重金属污染沉积物的强化微生物原位成矿修复方法,其特征在于:所述向待处理污染沉积物中加入权利要求1所述的菌剂、碳源和橄榄石时为向权利要求1所述菌剂中加入其质量1wt%的甘薯粉,混合后浓缩至原混合液体积的三分之一至分之一,将浓缩物加入至沉积物中,使得每克沉积物中添加含细菌数达到108的浓缩物;所述橄榄石均匀铺设在沉积物表面。

9.根据权利要求7或8所述的针对重金属污染水体沉积物的强化微生物原位成矿修复方法,其特征在于:所述菌液为将凝结芽孢杆菌活化后按照1%~3%的比例传代,进行震荡培养,经过连续3~4次传代培养后,凝结芽孢杆菌细胞数在1×108cells/ml时,获得稳定的凝结芽孢菌液。

10.根据权利要求6所述的针对重金属污染沉积物的强化微生物原位成矿修复方法,其特征在于:所述廉价碳源为甘薯粉;橄榄石来自废弃的橄榄石矿粉。


技术总结
本发明涉及沉积物修复领域,具体是涉及一种治理沉积物中重金属污染物的微生物及其应用。一种治理沉积物中重金属污染物的菌剂,菌剂含凝结芽孢杆菌;其中,凝结芽孢杆菌,其于2023年3月31日,保藏于中国普通微生物培养收藏中心CGMCC 26971。所述菌剂为含所述菌株的发酵液、发酵培养物、发酵分离液,发酵菌悬液。本发明筛选获得能够治理沉积物中重金属污染物的微生物,该微生物筛选自受冶炼厂重金属污染的潮间带沉积物,该菌种能够在28℃和pH=7.2的条件下能保持快速生长。

技术研发人员:贾永锋,史峻夷,高孟姗,曾祥峰,李伟明,王少锋
受保护的技术使用者:中国科学院沈阳应用生态研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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