[发明专利]一种放射性锶-90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，具体涉及一种放射性锶微污染土壤的处理方法。

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。

1922年Waksman等分离得到嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans，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。

周顺桂等对生物淋滤法的作用机理及高效去除污泥中重金属的操作程序进行了深入研究，并通过驯化分离和加富培养源自污泥自身的A.t菌，初步研究表明其对污泥中的Cu、Zn、Cd、Cr、Ni和Pb等多种重金属均有较好的生物淋滤效果。周立祥等人采用嗜酸性硫杆菌并添加硫粉为能源物的生物淋滤技术，用于制革污泥中铬的去除，结果表明，污泥中铬的去除率可高达80～100％。沈镭等利用A.t菌去除污泥中重金属的研究也取得了可喜的进展。

沙峰等以放射性核素铯-137污染的土壤为去污研究对象，按土壤粒径筛选分组，测定了污染核素的分布情况，然后采用去离子水和化学去污剂淋洗工艺进行去污研究，确定化学去污配方，并考察温度与时间等因素对去污效果的影响。结果表明：土壤中放射性核素的活度分布与土壤粒径成反比；物理去污的效率与土壤粒径成正比，但去污效率有限；化学淋洗剂对土壤中铯-137的去污效果可高达99％以上，去污效率与淋洗剂的浓度、去污时间、温度和淋洗剂流速等因素有关。

在厌氧条件下硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria，SRB菌)可以通过称之为异化的硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原成为H₂S。废水中的重金属离子可以和所产生的H₂S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而去除。另外，SRB菌的硫酸盐还原作用的结果可将硫酸根转化为S^2-而使被处理废水的pH值升高，因许多重金属离子的氢氧化物的溶解度很小，pH值的升高有利于重金属离子形成氢氧化物沉淀而去除；此外SRB菌代谢过程中分解有机物会生成二氧化碳。部分重金属还可以和碳酸根反应转化成不溶性的碳酸盐而去除。在某些情况下SRB菌还可通过菌体细胞对金属离子的直接吸附作用去除废水中的重金属。可见，硫酸盐还原菌完全可用于沉淀由A.t菌活性菌液溶出至液相中的放射性锶。

综上所述，目前国内外对微污染土壤中放射性核素的处理工艺尚未成熟，已有技术存在如下问题：一是物理去污效率有限，二是化学淋洗法易造成二次污染。

针对放射性锶微污染土壤的特点和处理现状，本发明提出以具有较强促溶功能的嗜酸氧化硫硫杆菌能够快速、高效去除微污染土壤中的放射性锶，而且处理效果稳定，处理成本低廉。