铬渣堆场重污染土壤微生物-化学耦合修复的基础研究

我国每年排放约60万吨铬渣,历年堆存量达400万吨，导致1250万吨土壤受铬（VI）的严重污染。铬渣污染土壤修复列入"十二五"环境保护重点治理工程。目前物理和化学方法修复铬（VI）重污染土壤，投资运行成本大，均没有得到工业应用。微生物原位修复新技术开发已成为实现铬重污染土壤修复的一项紧迫任务。项目组前期分离出一株铬（VI）还原菌Pannonibacter phragmitetus，对铬渣污染土壤具有很好修复效果。本项目拟在前期研究基础上，进行铬渣污染场地 Pannonibacter phragmitetus原位修复以及化学阻隔Cr（VI）迁移的基础研究，旨在形成铬（VI）重污染土壤微生物-化学耦合原位修复新技术原型。.拟研究：（1）Cr（VI）的微生物还原机理及其过程行为；（2）高效阻隔Cr（VI）迁移材料的优选与阻隔机制；（3）微生物-化学耦合原位修复方法的构建以及土壤微生物生态安全。

我国是世界铬盐生产大国，铬盐生产过程中产生大量的含铬废渣产生，对堆放场地土壤造成严重的污染，已经列为我国“十二五”环境保护重点治理工程。铬渣堆场因高污染、高碱度特征，化学固定、化学淋洗、电动修复和植物修复方法存在修复效率不高或存在二次污染等各种局限性，难以实现铬渣堆场污染土壤的彻底修复。项目围绕铬渣堆场重污染土壤微生物修复新方法及其基础理论，系统研究Cr（VI）的微生物还原机理及其过程行为，高效阻隔Cr（VI）迁移材料的筛选机阻隔机制，微生物-化学耦合修复方法的构建以及工艺特征等。通过项目研究，①明确了铬渣堆场土壤中微生物群落及其基因多样性，开展了Cr（VI）抗性菌株的筛选，揭示了各菌株之间的亲缘关系；②从抗性菌株中筛选出具有高效还原Cr（VI）能力的菌株Pannonibacter phragmitetus，研究了该菌株还原Cr（VI）的机理以及对Cr（VI）的抗性机制，并对还原产物进行了定性鉴定；③优化了菌株Pannonibacter phragmitetus还原Cr（VI）的条件，开展了铬渣堆场土壤中Cr（VI）还原动力学研究，建立了Cr（VI）在好氧和厌氧条件下的动力学方程；④揭示了铬渣堆场重污染土壤修复过程中微生物群落变化规律；⑤发明了铬渣堆场重污染土壤微生物循环喷淋修复新工艺，优化了工艺参数，并建立了25吨/批的中试示范工程，修复后的土壤Cr（VI）浸出毒性浓度为0.36-0.50 mg/L， 达到《铬渣污染治理环境技术规范》（HJ/T301-2007）中用作路基材料和混凝土骨料的标准限值；⑥筛选出对Cr（VI）具有较高吸附容量的生物质阻隔材料，研究了阻隔材料对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附热力学，并对生物质吸附材料进行改性研究；⑦ 建立了Cr(VI)重污染土壤微生物-化学耦合原位修复方法，并进行了模拟验证。.通过项目研究，授权国家发明专利3项；发表论文11篇，其中SCI 收录10篇，培养博士3名(毕业2名)，硕士2名（毕业2名），在站博士后2名。参加国内学术会议4人次，国际学术会议3人次。