【摘要】： 我國(guó)是世界鉻鹽生產(chǎn)大國(guó),年產(chǎn)量已超過16萬噸,然而在其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含鉻廢渣。全國(guó)每年新排放鉻渣約60萬噸,歷年累積堆存鉻渣近400萬噸。鉻渣中含有0.3～1.5%可溶性Cr(VI),經(jīng)降雨和地表水的沖刷,Cr(VI)進(jìn)入周圍土壤和地下水,對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染,目前我國(guó)受Cr(VI)嚴(yán)重污染的土壤達(dá)1250多萬噸。鉻渣堆場(chǎng)已經(jīng)列為我國(guó)土壤污染重點(diǎn)治理對(duì)象。我們國(guó)家目前急需修復(fù)鉻渣污染土壤的關(guān)鍵技術(shù)。因此,本文以湖南某工廠鉻渣堆場(chǎng)所引起鉻污染特點(diǎn)為基礎(chǔ),以修復(fù)鉻污染土壤為目標(biāo),進(jìn)行系統(tǒng)的研究,獲得如下結(jié)果: 湖南某廠鉻渣堆場(chǎng)、渣堆周圍以及廠外農(nóng)業(yè)用地三個(gè)區(qū)域表層土壤總鉻平均含量分別是我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的5.6、7.6和5.O倍;這三個(gè)區(qū)域剖面土壤中總鉻分別在土壤剖面40-60cm、20-40cm、O-20cm深度累積;鉻渣淋溶出的鉻可遷移至底土層;鉻渣堆場(chǎng)土壤總鉻以鐵錳結(jié)合態(tài)為主,而鉻渣堆場(chǎng)周圍土壤總鉻以殘?jiān)鼞B(tài)為主;鉻渣堆場(chǎng)和其周圍表層土壤水溶性六價(jià)鉻平均含量分別是對(duì)照區(qū)的137.5和30.1倍;廠外農(nóng)作物芹菜、白菜及萵筍分別有50%、100%及75%的樣品中可食部分鉻含量超過我國(guó)食品鉻限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn);工廠附近居民飲用水(井水)50%的樣品中六價(jià)鉻含量超過我國(guó)飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。 鉻污染已嚴(yán)重抑制鉻渣堆場(chǎng)土壤三大微生物區(qū)系(細(xì)菌、真菌和放線菌)的活性。與對(duì)照區(qū)相比,鉻渣堆場(chǎng)土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量分別下降89.9%、99.8%和99.9%。污染土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量均與土壤總鉻和水溶性六價(jià)鉻含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)也表明,六價(jià)鉻均不同程度地抑制了土壤可培養(yǎng)細(xì)菌、真菌和放線菌的生長(zhǎng)和降低其多樣性,其中放線菌對(duì)鉻污染最敏感。鉻污染對(duì)土壤多酚氧化酶和過氧化氫酶活性沒有明顯抑制,對(duì)土壤堿性磷酸酶的活性有輕度抑制,而土壤脫氫酶的活性嚴(yán)重受到抑制,可見土壤脫氫酶活性對(duì)鉻污染較敏感,可用于土壤鉻污染生物學(xué)預(yù)警指標(biāo)。 基于微生物在極端環(huán)境下生存的脅迫機(jī)制,從鉻渣堆場(chǎng)鉻污染土壤中分離出4株六價(jià)鉻耐受菌,均為嗜堿性細(xì)菌;4株Cr(VI)耐受菌中只有一株具有較強(qiáng)的還原Cr(VI)的能力,24h內(nèi)基本還原500mg/LCr(VI)。該細(xì)菌生長(zhǎng)曲線表明其生長(zhǎng)與其對(duì)Cr(VI)的還原并非同步進(jìn)行,細(xì)菌的鉻耐受力與其鉻還原能力無直接關(guān)聯(lián);用掃描電鏡對(duì)該鉻還原菌還原Cr(VI)前后進(jìn)行形貌觀察,結(jié)果顯示該細(xì)菌呈桿狀,尾部生有鞭毛,表面附有少量絲狀物質(zhì),還原Cr(VI)后,部分菌體末端黏附著一團(tuán)不定形物質(zhì),細(xì)菌介質(zhì)中也有大量的不定形物質(zhì)聚積;采用EDAX和XPS對(duì)該菌還原Cr(VI)后的產(chǎn)物成分進(jìn)行鑒定,結(jié)果表明Cr是產(chǎn)物中主要元素,Cr(VI)還原為Cr(III),且以Cr(OH)_3形式存在;細(xì)菌生理生化特性的測(cè)試以及16S rDNA的測(cè)序及比對(duì)均顯示該鉻還原菌屬Pannonibacter phragmitetus。 通過對(duì)培養(yǎng)基的優(yōu)化,提出并研究了直接添加培養(yǎng)基激活Pannonibacter phragmitetus的活性來進(jìn)行鉻污染土壤的原位微生物修復(fù)新方法。在溫度為30℃、土液比為1:1、碳源葡萄糖投加量為5g/kg、氮源化合物A投加量為5g/kg的情況下,該細(xì)菌能在4d內(nèi)去除土壤總六價(jià)鉻的效率達(dá)到92%,其中水溶性六價(jià)鉻可基本上去除;5d后土壤中交換態(tài)六價(jià)鉻去除率達(dá)到89%;10d后土壤碳酸鹽結(jié)合態(tài)六價(jià)鉻去除率達(dá)到84%。 鉻渣堆場(chǎng)土壤的修復(fù)是由Pannonibacter phragmitetus對(duì)Cr(VI)還原作用的結(jié)果,有機(jī)質(zhì)、鐵氧化物和錳氧化物等土壤固相組分并未參與Cr(VI)的還原;同時(shí)細(xì)菌代謝產(chǎn)物及其胞外酶也未表現(xiàn)出對(duì)Cr(VI)的還原作用。細(xì)菌對(duì)Cr(VI)還原機(jī)理是其胞內(nèi)酶的直接還原作用,且胞內(nèi)酶在NADH的參與下完成對(duì)Cr(VI)的還原。鉻還原酶是菌體本身的組成酶而不是誘導(dǎo)酶,即組成酶具有還原Cr(VI)的能力。
【圖文】：

圖2一1研究區(qū)域采樣點(diǎn)位分布圖Fig.2一1DistributionofsoilsamPling共采集表層土壤樣品37個(gè)，剖面土壤樣品51個(gè)。所有表層及剖面土壤樣品

(l)土壤真菌數(shù)量變化采用傳統(tǒng)的平板計(jì)數(shù)法，對(duì)鉻渣堆場(chǎng)及其周邊土壤真菌數(shù)量進(jìn)行野外取樣分析，結(jié)果見表3一1及圖3一2。由表3一1及圖3一2可以看出，對(duì)照區(qū)土壤真菌數(shù)量在2.92~5.60(*10，eFu德)之間變動(dòng)，平均為5.56(*lo3eFu/g)。廠外農(nóng)業(yè)用地土壤真菌數(shù)量變動(dòng)在一62一19.50(*10，eFuzg)之間，平均為5.59(*一。，eFu/g)。鉻渣堆場(chǎng)土壤真菌數(shù)量變動(dòng)0.02一0.02(*一。，eFu/g)之間
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：X53

【引證文獻(xiàn)】

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1 閆鵬飛;孫英杰;郭慶園;王剛;;電動(dòng)修復(fù)技術(shù)處理鉻污染黏土試驗(yàn)研究[J];青島理工大學(xué)學(xué)報(bào);2012年02期

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1 王振興;重金屬Cr（Ⅵ）遷移模型及健康風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)預(yù)警研究[D];中南大學(xué);2011年

2 肖凱;鉻渣的礦物屬性框架及其化學(xué)處理方法[D];華中科技大學(xué);2012年

3 劉豪睿;鉻渣污染場(chǎng)地復(fù)電阻率法探測(cè)技術(shù)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）;2010年

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5 李喜林;鉻渣堆場(chǎng)滲濾液對(duì)土壤—地下水系統(tǒng)污染規(guī)律研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

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2 閆鵬飛;電動(dòng)修復(fù)技術(shù)處理鉻污染粘土試驗(yàn)研究[D];青島理工大學(xué);2010年

3 孫亞坤;鉻污染土壤電學(xué)特性及電阻率法監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2011年

4 李航彬;鉻渣中Cr（Ⅵ）溶解釋放及其在土壤中遷移規(guī)律研究[D];中南大學(xué);2011年

5 王翠玲;Cr（Ⅵ）在包氣帶中垂向運(yùn)移的實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué);2012年

6 鐘以蓉;鉻污染土壤微生物多樣性分析及Cr（Ⅵ）還原細(xì)菌特性研究[D];重慶大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：2675484