一种环境砷污染的风险消减方法

    专利2026-03-03  5


    本发明属于土壤修复领域,具体涉及到一种环境砷污染的风险消减方法。


    背景技术:

    1、砷(as)是一种普遍的存在于地下水、地表水、沉积物和土壤中的有毒类金属,其存在于地壳中的200多种矿物中,主要以砷酸盐形式存在,少部分以亚砷酸盐、砷化物、氧化物和元素砷形式存在,元素形态可以显示该元素的毒性和生物有效性,在土壤中砷以不同的形式存在,包括游离砷、固体形式(沉淀)、吸附形式和交换形式,土壤中砷主要以as(iii)和as(v)的无机形式和少量有机形式存在,而砷的毒性主要取决于价态和化学组成;

    2、砷的价态和化学组成是砷毒性的主要影响因素,无机砷在化学性质和生物毒性方面存在显著差异,毒性最强的砷化合物之一的亚砷酸盐(as(iii)),俗称信石、砒霜,亚砷酸盐对线粒体呼吸作用有明显影响,当人体摄入含砷的食物后,它主要通过血液循环分布在肝脏、指甲等部位与蛋白质结合,抑制蛋白酶的相关活性和dna的修复,其导致细胞代谢失调、营养障碍,并且对神经系统造成最大危害,最严重的是急性砷中毒可能导致发热、食欲减退、肝肿大、心率不齐等症状,甚至可能导致死亡,而慢性接触砷中毒,则可能引起周围神经系统的损害,表现为感觉丧失、麻痹、肌肉痉挛等症状,甚至影响血液系统;

    3、土壤砷污染对农业生产和人类健康造成严重威胁,砷是一种有毒的重金属元素,可通过自然过程或人为活动(如采矿、工业排放等)进入土壤,长期积累会导致土壤质量下降,农作物生长受阻,甚至引发人体中毒事件,因此改良受砷污染的土壤至关重要,目前,对于砷污染的土壤通常采用物理方法、化学方法、生物方法进行修复,其中,改变耕作方式、淋洗土壤、添加拮抗剂及改良剂等物理(化学)方法实施时,仍然存在二次污染的现象,在实施后发现工程量大、耗时费力,难以从根本上消除砷造成的危害。

    4、以此本申请提出一种环境砷污染的风险消减方法,对上述缺陷进行改进。


    技术实现思路

    1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供具有从根本上消除砷造成危害功能的一种环境砷污染的风险消减方法。

    2、为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:

    3、一种环境砷污染的风险消减方法,包括培养基制备、固氮微生物菌群的耐砷培养及固氮微生物菌群与砷污染土壤共培养,本发明的一种环境砷污染的风险消减方法包括以下步骤:

    4、s1.培养基制备,选用 lb培养基作为固态、液态培养基,并通过称取10g胰蛋白胨、5g酵母提取物、5g氯化钠,用超纯水定容到1l,需加入15g琼脂使其凝固,分装至锥形瓶,覆上封口膜密封锥形瓶。

    5、作为优选,将完成密封后的锥形瓶放入高压灭菌锅,在121℃、100kpa下灭菌20分钟,可制得液态、固态培养基,并冷却备用。

    6、s2.固氮微生物菌群的耐抗生素培养,将固氮菌置于lb液态培养基中,在恒温振荡培养箱中以25℃,160r/min的条件下培养,12h后若培养基浑浊,则固氮菌生长。取上述固氮菌菌液1ml,放置于加有10mg/l的土霉素和加有10mg/l的磺胺嘧啶培养基内培养,12h后若培养基浑浊,则固氮菌生长。逐渐增加培养基中的抗生素浓度,以50mg/l、100mg/l、200mg/l、500mg/l、1000mg/l的抗生素浓度梯度培养训练固氮菌对抗生素的抗性,最终得到能在1000mg/l土霉素和1000mg/l磺胺嘧啶的条件下生长的固氮菌为实验用菌。

    7、作为优选,所述固氮微生物菌群主要包括根瘤菌和自由生活固氮菌。

    8、s3.固氮微生物菌群与砷污染土壤共培养,将筛选到的耐1000mg/l的土霉素和耐1000mg/l的磺胺嘧啶中较好的固氮微生物菌株以及非培养抗性固氮菌株分别添加到已外源添加三价砷浓度为100mg/kg、300mg/kg、500mg/kg的土壤中进行长达35天的共同培养,其中无菌培养基处理作为对照,并在培养的第35天进行取样测定砷的存在形态及其浓度。

    9、根据上述提出的技术方案,本发明一种环境砷污染的风险消减方法,具有如下有益效果:

    10、(1)本发明通过一种环境砷污染的风险消减方法,通过对培养基制备、固氮微生物菌群的耐抗生素培养、固氮微生物菌群与砷污染土壤共培养,结合土壤砷转化效率的影响分析,使得土壤中砷含量达到显著降低的效果,并能使固氮微生物菌群的耐砷性达到500mg/kg,降低土壤砷酸盐的危害,能够实现砷污染土壤的安全管控。

    11、(2)本发明通过一种环境砷污染的风险消减方法,借助固氮微生物菌群能够显著降低土壤中三价砷含量,促使土壤中的毒性较强的三价砷更多的转化成毒性较弱的五价砷,且其转化效率能达到94.36% 以上,并成功地构建了环境砷污染的风险消减方法,功能性强,推广性好。



    技术特征:

    1.一种环境砷污染的风险消减方法,其包括培养基制备、固氮微生物菌群的耐砷培养及固氮微生物菌群与砷污染土壤共培养,环境砷污染的风险消减方法步骤如下:

    2.根据权利要求1所述的一种环境砷污染的风险消减方法,其特征在于:所述称取的胰蛋白胨、酵母提取物、氯化钠为10g胰蛋白胨、5g酵母提取物、5g氯化钠,用超纯水定容到1l,后加入15g琼脂使其凝固。

    3.根据权利要求1所述的一种环境砷污染的风险消减方法,其特征在于:所述抗生素浓度以50mg/l、100mg/l、200mg/l、500mg/l、1000mg/l的抗生素浓度梯度培养训练固氮菌对抗生素的抗性。

    4.根据权利要求1所述的一种环境砷污染的风险消减方法,其特征在于:所述固氮微生物菌群主要包括根瘤菌和自由生活固氮菌。

    5.根据权利要求1所述的一种环境砷污染的风险消减方法,其特征在于:所述已外源添加三价砷的浓度为100mg/kg、300mg/kg、500mg/kg。

    6.根据权利要求1所述的一种环境砷污染的风险消减方法,其特征在于:所述固氮微生物菌株以及非培养抗性固氮菌株分别添加到已外源添加三价砷浓度的土壤中共同培养天数为35天,并在培养的第35天进行取样测定砷的存在形态及其浓度。


    技术总结
    本发明涉及土壤修复技术领域,公开了一种环境砷污染的风险消减方法,本发明通过对培养基制备、固氮微生物菌群的耐抗生素培养、固氮微生物菌群与砷污染土壤共培养,结合土壤砷转化效率的影响分析,使得土壤中砷含量达到显著降低的效果,并能使固氮微生物菌群的耐砷性达到500mg/kg,降低土壤砷酸盐的危害,能够实现砷污染土壤的安全管控,而后借助固氮微生物菌群能够显著降低土壤中三价砷含量,促使土壤中的毒性较强的三价砷更多的转化成毒性较弱的五价砷,且其转化效率能达到94.36%以上,并成功地构建了环境砷污染的风险消减方法,功能性强,推广性好。

    技术研发人员:许平凡,闫苗苗
    受保护的技术使用者:福州大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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