场地铬污染土壤微生物原位稳定化/固化机理研究

The pollution of Cr in polluted fields has severely influences on surface and ground water in China, and has largely potential harmful to human. Microorganisms in polluted situ have a superiority for stabling and solidifying Cr ions, the key points for this are microbial screening and the mechanism of adsorption. We will choose a typical site polluted by Cr, analyze the rule of migration, transformation and the combined form of Cr in the soil. We will screen out an dominant bacterium group that is able to metabolic chrome, identify its species, then domesticate and cultivate them, leading to microbial absorbing Cr. Next, the stabilize and solidify Cr of microorganism, the metabolic mechanism and the restrict factor of Cr in microorganism, the valent change of Cr before and after the metabolism of microorganism, and the aggregate form of the died microorganism and the combination form with soil, will be analyzed. We will clarify the actiojn mechanism of the microbial stabilize/solidify molecules of the microbials in situ; show the basic role of microorganisms solidify the pollution of Cr; realize the stabilization and fixation of Cr in the polluted situ using microorganisms, and largely reduce the risk of Cr pollution. Using microorganisms to restor of the soil polluted by heavy metal is a research hotspot and an effective way.And the study for these field s is urgent and necessary. It will provides the accemulation of information for Crpollution restotation research, gives rise to some prolongation of new technology and method for the restoration of polluted soil using ecologic method, and also offer some basis for environmental risk assessment.

我国场地铬污染形势严峻，污染地表水和地下水，对人体潜在危害较大。微生物原位稳定/固化铬污染具有较大优势，但其微生物筛选及吸附机理研究亟待突破。本项目将选择典型铬污染场地，分析铬在土壤中的迁移转化规律及与土壤的结合形态；筛选出污染场地中能够代谢铬的优势菌群，鉴定其种属关系，进而驯化、培养；促使微生物将铬摄入体内，开展铬污染微生物稳定化/固化研究，解析铬在微生物体内的代谢机制及制约因素；并分析铬在微生物体内经代谢后价态形态转变，以及微生物消亡后与土壤结合后的团聚体形态；明确阐述原位微生物稳定化/固化分子作用机理；揭示微生物固化铬污染的基本规律；实现铬污染场地微生物原位稳定化固化，有效降低铬污染风险值。微生物修复土壤重金属污染是土壤修复研究的热点和有效途径，对其研究是迫切和急需的，一方面可为铬污染修复研究提供一些资料积累，同时也可为污染场地修复技术和方法的拓展、环境风险评提供一些支撑。

本项目选择典型重金属铬污染场地，通过场地调查，首先分析了特征污染场地污染物在土壤中的迁移转化规律及与土壤的结合形态；通过风险评估，确定了场地修复目标；进而在场地污染土壤中取样，利用PCR -DGGE等分子生物学技术对土壤中的微生物种群进行分析鉴定，确定目标菌株，鉴定了其种属关系；用不同营养培养基共筛选出11株耐Cr微生物，其中4株菌为Cr(VI)还原菌，经驯化、培养，借助不同营养液，促使微生物将铬摄入体内，开展了铬污染微生物稳定化/固化研究和现实场地修复实验；明确了铬在微生物体内的代谢机制及（pH、外源Cr）制约因素，分析了铬在微生物体内经代谢后价态形态转变，以及微生物消亡后与土壤结合后的团聚体形态；明确了微生物可促进土壤中的铬从弱酸提取态向残渣态转变，降低其在土壤中的迁移性和生物有效性，四株菌对Cr(VI)的去除均以还原反应为主，阐明了原位微生物稳定化/固化分子作用机理，揭示了微生物固化铬污染的基本规律；同时也证明了不同外源营养物质、营养液pH及初始Cr(VI)浓度下均对微生物修复具有较大影响，微生物的去除效果在Cr(VI)的初始浓度为200mg/kg时最优，Cr(VI)的去除率可达96.7 %；研究表明，微生物对铬污染的土壤具有良好的修复效果，初步实现了铬污染场地微生物原位稳定化固化，可有效降低铬污染风险值。借助项目研究，构建了土壤污染数据库，系统构建了土壤污染修复全过程管理体系。项目累计发表科研论文29篇，申报发明专利5项，获批实用新型专利1项；出版了在全国土壤修复行业具有指导借鉴意义的专著1部、国内首部土壤污染学教材1部；研究成果分别获得省部级科技进步二等奖各2次，省部级创新成果一等奖1次；项目组主办国际会议1次，参加各类学术会议10次。取得的微生物修复技术已成为土壤修复研究的有效途径，构建的土壤修复管理体系在全国得到较大范围推广；为重金属污染修复研究提供了一些资料积累，同时也可为污染场地修复技术和方法的拓展、环境风险评提供一些支撑。