[发明专利]一种超细铁粉协同微生物修复铬污染土壤的方法

说明书

本发明属于生态修复技术领域，公开了一种超细铁粉协同微生物修复铬污染土壤的方法。所述方法为：将超细铁粉和混合菌与铬污染土壤充分混合培养，完成对铬污染土壤的修复；所述混合菌包括铬还原菌、铁还原菌和硫酸盐还原菌。本发明方法充分利用了超细铁粉在修复过程中腐蚀释放H₂的特性，诱导以H₂为电子供体的微生物在其表面生长繁殖，使微生物获得能量，将高价态、高毒性的六价铬还原为低价态、低毒性三价铬并使其从水溶态、可交换态和碳酸盐结合态转化成铁锰结合态、有机结合态和残渣态等难以生物利用的赋存形态，降低铬在土壤中的迁移能力和生物利用性。

技术领域

本发明属于生态修复技术领域，具体涉及一种超细铁粉协同微生物修复铬污染土壤的方法。

背景技术

铬作为一种重要原材料广泛应用于电镀、制革、金属加工、涂料和木材防腐等行业。由于铬渣的露天堆放和渗漏，铬在使用过程中的滴漏、废水不达标排放和含铬污泥渗滤等，导致大量铬进入场地周边和下游土壤环境中，致使土壤铬污染严重。在土壤环境中，铬常以六价铬(Cr(VI))和三价铬(Cr(III))两种形态存在。三价铬由于带正电荷极易被土壤胶体吸附而形成沉淀，对生物毒性相对较小。六价铬(CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-)由于带负电荷，具有很强的水溶性和迁移能力，对人体有致癌作用，毒性为Cr(III)的100倍以上。六价铬进入土壤后，常与土壤矿物表面的氢键结合形成络合物或半盐类，实现宏观上吸附与解吸、氧化与还原、沉淀与溶解、络合与离散等过程的动态平衡即动力学稳定性，长久停留在土壤颗粒中。因此常采用五步连续提取法把铬在土壤中的赋存分为以下6种形态：水溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态、有机结合态和残渣态，其中起毒性作用主要是前3种形态的铬。

近年来人们主要从两种途径修复铬污染土壤。一是将铬从被污染土壤中清除，如客土法、化学清洗法、电动修复法、植物修复法等。另一种途径是将六价铬原位还原为三价铬，降低其在环境中的迁移能力和生物可利用性。此途径可不破坏土壤结构、处理过程简单且费用低，因此受到国内外研究者们的青睐。常用的化学还原剂有S₂O₄^2-、SO₃^2-、Fe²⁺和S^2-等，可在短时间内把Cr(VI)还原成Cr(III)。但这些还原剂在南方天气条件下使用可能被雨水冲走从而影响修复的效果，因此需要其他工艺配合，由此增加了修复工艺的复杂性和操作难度。

投加零价铁对污染土壤进行原位修复是近年来提出的一个新概念，逐渐成为国际上受到较多关注的污染修复方法之一。作为一种可工业化大量生产的环境友好材料，Fe⁰与水反应的氧化还原电位为-440mV，可使土壤由有氧变成无氧或厌氧环境，让CrO₄^2-成为电子受体得以还原，反应式如下：

CrO₄^2-+Fe⁰+4H₂O→Cr³⁺+Fe³⁺+8OH^-。