[发明专利]一种钚或锶污染土壤的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种以微生物治理放射性核素钚或锶污染土壤的方法。 

背景技术

采矿作业、国防科研活动、放射性废物的处置，以及核武器试验基地的逐步对外开放等活动，导致环境放射性污染问题日益严重。其中，含有放射性核素的污染土壤的治理和修复日益受到关注。国际辐射防护委员会、国际原子能机构、美国环保局、美国核管理委员会和美国国安局等多家机构先后制订了放射性核素污染土壤的修复标准，我国的修复标准也在讨论中。有关放射性核素污染土壤的治理和修复技术很多，如工程、物理、化学以及生物方法。传统的治理方法如采用含有表面活性剂的机械清洗法、离子交换树脂法、膜分离法与酸浸法等，存在着基建投资高、处理费用大、处理效果不理想并易造成二次污染等诸多问题。近年来研究重点逐渐转向生化处理技术，研究发现许多微生物吸附剂都能用于重金属及放射性重金属废水的处理。但由于生物体自身受到诸多条件的限制，使其难以得到推广应用。 

钚是极毒元素，已知质量数为232～246的全部钚的同位素均为放射性核素。水溶液中钚的氧化态可为+3、+4、+5、+6、+7价，存在形式为Pu³⁺、Pu⁴⁺、PuO²⁺、PuO₂²⁺和PuO₅³⁺等，其中+4价最为稳定。金属钚在室温下干燥的空气中即可被氧化形成保护膜，但反应较为缓慢，在有水汽存在下则能迅速被氧化。钚能与除惰性气体以外的所有非金属元素反应。由于钚-238(或钚-239)的放射性强、半衰期长，对公众安全和环境的潜在危害很大。 

钚是制造核武器的重要元素之一，当金属态钚因发生核爆炸而散碎分布于土壤中，便形成了钚污染土壤。钚在土壤中有数种存在形态，而以离散、吸附、混合、凝聚、沉积和熔结等形态为主。钚污染土壤的处理有物理法、化学法和生物法等。物理法包括高梯度磁性分离、电动力学去污和就地玻璃固化等，化学法主要有土壤清洗去污和堆浸等。已有的生物方法则包括土壤原位生物修复和植物修复等综合技术。 

在Nevada核试验场钚污染场地的环境整治主要就是采用表土清除、污土完全清刮、沥青或路油覆盖、深层翻耕、永久性栅栏隔离以及污土固定(用金属铁、水解聚丙烯腈钠盐和油类物质等固定污染土壤，抑制钚的扩散)等物理、化学治理方法。至今，在Hanford、Oak Ridge、Chernobyl、Fernald和Nevada等放射性污染场地的修复技术已实现工程应用。 

罗伯特等人的专利(公开号为CN1157584)采用无水液氨单独处理或无水液氨和溶剂化电子共同处理包括被含钚核废料和/或危险的金属或非金属离子污染的砂和粘土在内的土壤，可实现其净化，但无水液氨价格高(约2800元/吨)，且具有腐蚀性、易挥发，事故风险性较高。 

杰克等人的专利(公开号为CN1053859)采用冠醚化合物回收钚(IV)， 但冠醚毒性大，价格昂贵。 

考奎尔等人的专利(公开号为CN1081530)采用微波加热将钚等放射性核素溶解于水溶液的方法，成本高、操作复杂。 

另外，国内外对于采用富集植物修复放射性核素微污染土壤的研究和应用得到了一定程度的开展，但是植物修复方法见效缓慢，如何处理富集大量放射性核素的植株以及选育耐性较强的富集植物尚待深入研究。 

1922年Waksman等分离得到嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillusthiooxidans，A.t菌)。A.t菌是一种矿质化能自养菌，专性好氧，高度嗜酸，革兰氏阴性，棒状。A.t菌以氧化单质硫或还原态的硫化物来获得自身细胞生长和代谢所需要的能量，以NH₄⁺为氮源，以空气中的CO₂为碳源。目前已经有许多国家对A.t菌的生物浸矿和微生物脱硫进行了大量研究。Idachaba等采用A.t菌从混凝土废物中浸取Cr³⁺的初步研究表明约50％的Cr³⁺可以被浸出。Sreekrishan等比较了微生物和化学方法从污水中浸取重金属Cd、Cu、Zn、Pb、Cr和Ni等的费用，发现利用A.t菌自污水中浸取重金属的费用最少。A.t菌还可以从废弃的旧电器中回收金属，Brand等发现废旧电器中约90％的Al、Ni、Pb、Cu和Zn能被A.t菌浸出。