鉛鋅冶煉廢渣堆場土壤產(chǎn)黃青霉菌F1浸出修復(fù)研究.pdf

1、鉛鋅冶煉過程產(chǎn)生大量含重金屬的廢渣，并棄置于環(huán)境，導(dǎo)致渣場及附近土壤遭受重金屬的嚴(yán)重污染，治理廢渣堆場重金屬污染土壤是國內(nèi)外研究的焦點(diǎn)，我國尤為迫切。目前常采用的化學(xué)方法或植物修復(fù)法存在見效慢、成本高或具有二次污染潛在危害等不足。本論文對鉛鋅冶煉廢渣堆場土壤重污染的特征、微生物的分離篩選、浸出修復(fù)工藝及其機(jī)理等開展了較系統(tǒng)的研究，取得了如下成果:
　　研究闡明了典型鉛鋅冶煉廢渣堆場土壤的污染特征。鉛鋅冶煉廢渣堆場土壤遭受重金屬的重

2、度污染:表層土壤中Pb、Zn、Cd和Cu的含量分別為1889.6 mg·kg-1，5682 mg·kg-1，48.4 mg·kg-1和1848.6mg·kg-1，其中Pb超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)》二級標(biāo)準(zhǔn)限值的5.4倍，Zn超標(biāo)18.94倍，Cd超標(biāo)80.7倍，Cu超標(biāo)18.5倍。且廢渣堆場土壤Pb、Zn、Cd和Cu含量呈現(xiàn)隨土層深度的增加而降低，隨距污染源距離的增加而減少的空間分布規(guī)律。
　　基于微生物

3、在極端環(huán)境下生存的脅迫機(jī)制，從鉛鋅冶煉廢渣堆場重污染土壤中分離篩選出一株具產(chǎn)酸特性、能使浸出液pH值從6.7降到2.7的重金屬耐受菌，經(jīng)18S rDNA和ITS鑒定為產(chǎn)黃青霉菌(Penicillium chrysogenum)，命名為F1。產(chǎn)黃青霉菌F1生長受pH值和重金屬濃度的影響較大，能正常生長的pH值范圍為5.0-9.0，當(dāng)土液比在0-1∶13.3范圍內(nèi)時(shí)，產(chǎn)黃青霉菌F1的生長符合SGompertz和Logistic模型。

4、　　通過對鉛鋅冶煉廢渣堆場污染土壤微生物浸出條件的優(yōu)化，提出了“菌株培養(yǎng)產(chǎn)酸-重金屬浸出”的二步法浸出修復(fù)新方法。產(chǎn)黃青霉菌F1浸出修復(fù)的最佳條件為溫度28℃、土液比1∶20、pH7.0，碳源葡萄糖投加量為90g·L-1，氮源A投加量為3g·L-1。在最佳條件下，產(chǎn)黃青霉菌F1對重金屬含量高達(dá)12.62 g·kg-1重污染土壤中Cd、Cu、Pb、Zn、Mn和Cr的浸出率分別為74％、59％、24％、55％、57％和25％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于0.5

5、％的檸檬酸、草酸、蘋果酸和琥珀酸的浸出率。
　　闡述了鉛鋅冶煉廢渣堆場土壤產(chǎn)黃青霉菌F1浸出的作用機(jī)制。在浸出過程中，產(chǎn)黃青霉菌F1通過葡萄糖代謝，產(chǎn)生了葡萄糖酸、丙酮酸和草酸等有機(jī)酸。產(chǎn)黃青霉菌F1浸出修復(fù)土壤后，菌絲細(xì)胞壁外分泌大量胞外聚合物，且周圍吸附大量的金屬離子，表明產(chǎn)黃青霉菌F1對重金屬的抗性機(jī)理為重金屬通過胞外聚合物的截留。
　　揭示了產(chǎn)黃青霉菌F1對土壤中重金屬的形態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律。在浸出過程中，土壤中的Cd、Zn

6、和Mn主要以離子形態(tài)被浸出;Pb和Cr主要體現(xiàn)為形態(tài)的轉(zhuǎn)換，以鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和強(qiáng)有機(jī)態(tài)賦存的Pb轉(zhuǎn)化成了殘?jiān)鼞B(tài)，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)的Cr轉(zhuǎn)化成碳酸鹽結(jié)合態(tài);Cu既以離子形態(tài)被浸出，又有形態(tài)間的轉(zhuǎn)換，被產(chǎn)黃青霉菌F1浸出后，Cu的鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為水溶態(tài)和離子交換態(tài)。發(fā)現(xiàn)了重金屬和pH值對葡萄糖氧化酶活性的調(diào)控機(jī)理，為浸出修復(fù)時(shí)土液比的確定提供了科學(xué)依據(jù)。單一重金屬中，Pb、Cu、Cd、Mn和Cr對產(chǎn)黃青霉菌F1葡萄糖氧化酶活性具有抑