本發(fā)明涉及一種利用微生物聯(lián)合電動(electrokinetic,ek)-可滲透反應墻（permeablereactivebarrier,prb）修復重金屬污染土壤的方法，屬于環(huán)境保護技術領域。

技術背景

在我國城市化和城居環(huán)境的改善過程中，因產業(yè)結構升級、城市布局調整以及污染擾民等企業(yè)搬遷而遺留在城市區(qū)域的工業(yè)污染的土壤，嚴重地威脅了周邊環(huán)境和居民健康。尤其是發(fā)達地區(qū)的重污染行業(yè)遺留工業(yè)土壤，在土壤中常見的復合重金屬污染物，例如鎘、鉻、鎳、鉛等元素，會危及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，尤其是對人體健康有嚴重威脅和其他生物的生存，因此，污染土壤的修復迫在眉睫。

目前，國外采取的污染土壤修復方法較多，但是，都因其弊端而存在一定的局限性。在異位修復中，需要把污染土壤搬運和輸送到其它地方進行處理，一般耗費較高，而且各種方法都受到土地資源和污染物排放的限制:在原位修復中,將重金屬污染物固化、掩埋易造成二次污染、污染土壤修復的周期長；

近年來，重金屬電動修復方法具有高效、快速、適宜于黏性土壤，以及對環(huán)境不會產生大的擾動等優(yōu)點，受到了廣泛關注。雖然電動法常用于原位修復土壤中的重金屬以及水溶性較好的有機物。但是由于各種影響因素綜合作用致使傳統(tǒng)電動法修復效率差，因此，如何提高電動法的修復效率是目前土壤電動修復的研究熱點。重金屬的電動修復技術是一種主動修復技術，其基本原理是利用電場產生的各種電動效應增強地下環(huán)境中污染物的生物可利用性、微生物的活性直接礦化有機物。因為該技術具有修復成本低、去除效率高等特點，受到了國內外土壤修復專家的廣泛關注。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的在于提出一種利用微生物聯(lián)合ek-prb修復重金屬污染土壤的方法，該方法操作簡單、成本低廉、方便，對重金屬污染土壤可實地開展修復，修復效率高，修復過程中不產生新的污染。

為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種利用微生物聯(lián)合ek-prb修復重金屬污染土壤的方法，其特征在于：采用電動(ek)修復裝置對重金屬污染的土壤進行修復，所述的電動修復裝置由反應槽、兩個電極、兩個可滲透反應墻(prb)和直流電源組成，兩個電極前分別設置有可拆卸的可滲透反應墻(prb)，在兩個可滲透反應墻(prb)之間有用于放置重金屬復合污染土壤、腐殖質和微生物的反應槽，使兩個電極被其隔開，在兩個電極處分別施加恒流穩(wěn)定直流電壓，使反應槽內混合物所受電壓梯度為1v/cm，通電4-8天后，移除可滲透反應墻(prb)，重金屬離子從土壤中去除，其具體步驟如下：

(1).選取一定量的重金屬污染土壤和腐殖質，按照重金屬污染土壤與腐殖質質量比(g：g)為10:1的比例混合均勻，并添加入去離子水，制得含水率為30%的混合重金屬污染土壤備用；

(2).選取一定量的微生物菌種凝結芽孢桿菌(bacilluscoagulans)或鉻還原菌(microbacterium)，將凝結芽孢桿菌和鉻還原菌接種至液體lb培養(yǎng)基中,該培養(yǎng)基的成分為氯化鈉5gl^-1，酵母提取物5gl^-1,胰蛋白胨10gl^-1，ph7.0，在溫度為30℃，以轉速為160rpm的振蕩器振蕩培養(yǎng)24h，獲得菌液備用；

(3).將步驟(1)所得的混合重金屬污染土壤與步驟(2)所得菌液按照質量體積比(g：ml)為10:1的比例混合，混合后放入電解槽內進行活化培養(yǎng)1-2天，活化后，將一極陽極接通電源正極，將一極陰極接通電源負極，接通直流電對重金屬污染土壤進行修復，在電壓梯度為1v/cm條件下通電3-8天，得到去除重金屬污染的土壤；

(4).通電結束后移除土壤和可滲透反應墻(prb)，進而獲得去除重金屬的土壤。

優(yōu)選地，所述微生物為凝結芽孢桿菌(bacilluscoagulans)、鉻還原菌(microbacterium)中的一種或二種。

優(yōu)選地，所述腐殖質為天然腐殖土、腐殖酸中的一種或二種。

優(yōu)選地，所述可滲透反應墻(prb)內置有填充的生態(tài)吸附材料，生態(tài)吸附材料為采用300℃于馬弗爐中高溫焙燒5h所得改性天然凹凸棒土。

本發(fā)明的基本原理是利用是，首先，利用微生物凝結芽孢桿菌產生的乳酸可將吸附固定于土壤膠粒上的難以用水介質溶出的重金屬從酸性環(huán)境中溶解出來；其次，利用鉻還原菌與有高風險、高致癌性的cr(vi)發(fā)生氧化還原作用，使重金屬鉻價態(tài)降低，降為對人體健康威脅較小，風險較低的cr(iii)，起到了活化土壤中鉻和快速解毒的作用；利用腐殖質中不僅含有大量微生物生長繁殖所需的營養(yǎng)元素可以支持微生物的生命和活動，提高其抵抗污染物和電流的毒害作用，而且其中還含有大量電子穿梭體，在微生物與重金屬發(fā)生作用，提供了大量電子。被微生物活化了的重金屬離子在電遷移、電滲析等電動力作用下能穿低滲透的、致密的土壤進行定向遷移，移動至兩極與可滲透反應墻(prb)中的生態(tài)吸附材料進行反應，被固定在其中，最終通過移除可滲透反應墻(prb)，以達到重金屬離子徹底從土壤中去除。

本發(fā)明與現有技術相比較，具有如下突出特質和顯著優(yōu)點：

1.該方法所用的微生物為常規(guī)微生物，容易獲??；

2.該方法利用微生物對重金屬進行活化，不會對土壤造成二次污染；對土壤修復具有可持續(xù)性、長效性；

3.該方法利用腐殖質進行協(xié)同作用，重金屬污染場地多為工業(yè)用地，土壤較為貧瘠，且經過修復治理后地塊多用于建設綠地，添加腐殖質不僅可以輔助微生物聯(lián)合電動修復，而且對土壤進行了改良，對有利于種植植物；

4.該方法通過移除可滲透反應墻(prb)，能將重金屬離子從土壤中徹底去除；

5.該方法操作簡單、成本低廉、方便、易開展實地修復，可達到高效、快速土壤，修復處理的成本低，對重金屬修復效率高。

具體實施方式

以下結合具體實施實例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

實施例1

一種利用微生物聯(lián)合ek-prb修復重金屬污染土壤的方法，采用電動(ek)修復裝置對重金屬污染的土壤進行修復，所述的電動修復裝置由反應槽、兩個電極、兩個可滲透反應墻(permeablereactivebarrier,prb)和直流電源組成，兩個電極前分別設置有可拆卸的可滲透反應墻，在兩個可滲透反應墻之間有用于放置重金屬復合污染土壤、腐殖質和使反應槽內混合物所受電壓梯度為1v/cm，通電4-8天后；移除可滲透反應墻，重金屬離子從土壤中去除，其具體步驟如下：

(1).稱取一定量的取自上海大學寶山校區(qū)東區(qū)實驗田表層土，其層厚為0-20cm，自然風干后放入研缽中進行粉碎，然后過2mm尼龍篩，得到土壤粉末備用，稱取一定量k2cr2o7、cdcl2用超純水將其溶解，然后放入容量瓶中定容至2.00l，隨后倒入之前所得土壤，使其充分混合，配置污染濃度分別為500mg/kg的cr（vi）目標土壤、100mg/kg的cd目標土壤，然后進行60天土壤老化；選取重金屬污染土壤和腐殖質，按照重金屬污染土壤與腐殖質質量比(g：g)為10:1的比例混合均勻，并添加入去離子水，制得含水率為30%的混合重金屬污染土壤備用；將其置于反應槽，使兩個電極被其隔開。

(2).選取一定量的微生物菌種選取一定量的凝結芽孢桿菌(bacilluscoagulans)或鉻還原菌(microbacterium)，凝結芽孢桿菌或鉻還原菌接種至液體lb培養(yǎng)基中，該培養(yǎng)基的成分為氯化鈉5gl^-1，酵母提取物5gl^-1,胰蛋白胨10gl^-1，ph7.0，在溫度為30℃，以轉速為160rpm的振蕩器振蕩培養(yǎng)24h，獲得菌液備用；

(3).將步驟(1)所得的混合重金屬污染土壤與步驟(2)所得菌液按照質量體積比(g：ml)為10:1的比例混合，混合后放入電解槽內進行活化培養(yǎng)1-2天，活化后，將一極陽極接通電源正極，將一極陰極接通電源負極，接通穩(wěn)定直流電壓對重金屬污染土壤進行修復，在電壓梯度為1v/cm條件下通電3-8天，土壤中鎘在電動力作用下向陰極遷移，被陰極前的可滲透反應墻(prb)吸附固定，土壤中鉻在電動力作用下向陽極遷移，被鉻向陽極前的可滲透反應墻(prb)吸附固定；

(4).通電結束后移除吸附固定重金屬離子的可滲透反應墻(prb)，進而得到去除重金屬離子污染的土壤。

為試驗驗證實施例1制得的去除重金屬污染的土壤效果，用化學分析儀對上述修復后的土壤進行測試，測得修復后土壤中六價鉻濃度為8.6mg/kg，去除率為98.3%；總鉻濃度為132.4mg/kg，去除率為73.5%；鎘濃度為39.8mg/kg，去除率為60.2%；達到很好的重金屬去除效果。

實施例2本實施例利用自然污染土壤進行實驗：

本實施例2與實施例1基本相同，特別之處在于：

本實施例2中步驟(1)中所述的選取自上海某工業(yè)遺留場地受污染的表層土壤，修復后得到去除重金屬污染的土壤。

用化學分析儀對上述修復后的土壤進行測試，測得土壤中六價鉻濃度為29.6mg/kg，去除率為94.6%；總鉻濃度為217.9mg/kg，去除率為65.3%；鎘濃度為8.9mg/kg，去除率為68.7%,達到很好的重金屬去除效果。