利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法

利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法，該方法利用大腸桿菌，在好氧和厭氧條件下分別將大腸桿菌在營養肉湯培養基中富集培養至穩定生長期，然后將大腸桿菌接種到含二價汞和亞硒酸根的水中，同時以營養肉湯作為營養維持細菌生長，在室溫好氧和厭氧分別培養數天后，大腸桿菌將水中的亞硒酸根離子還原為負二價硒離子，再與二價汞離子結合生成硒化汞沉淀，硒化汞沉淀可以穩定的存在于水體中而不被生物體吸收利用，從而同時去除水體中的二價汞和亞硒酸根污染，減少對人體的危害，避免了二次污染，該方法還具有成本低，適用范圍廣等特點。
【專利說明】
利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和砸的方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法，屬 于環境保護領域污水凈化處理技術領域。
【背景技術】
[0002] 汞，常溫常壓條件下唯一以液態形式存在的重金屬元素。美國環保署把汞列為129 種危險化學品之一，也有人把汞列為三大最危險的重金屬元素之一，這主要是因為汞是一 種非必需元素，對生物體沒有任何有益的生物學功能，對人體危害極大。汞進入人體主要會 對中樞神經系統、腎臟、肝臟等造成損害，甚至危及生命安全。汞之所以會對人體造成巨大 的危害，主要是因為高度親電子性的二價汞離子(Hg 2+)可以和人體內含有硫、氧、氮等電子 供體的基團如巰基、羰基、羧基、羥基、氨基、磷酰基等以共價鍵的形式結合。上述這些基團 均是人體內最重要的活性基團，它們與Hg 2+以共價結合后即失去活性，從而對機體生理生化 功能產生巨大影響。而且汞還具有生物富集性，水體中的汞被水生生物攝取轉化為甲基汞， 通過食物鏈使得甲基汞在生物體的濃度遠高于環境中的濃度。如果攝入了被汞污染的水生 生物將會對人體健康產生嚴重的危害。
[0003] 汞在我們的日常生活中有著非常廣泛的用途，例如用于冶金、氯堿工業;制造生產 牙科材料、熒光燈、化妝品、溫度計、水泥、涂料、聚氯乙烯(PVC)以及農藥等。而且人類發現 并利用汞礦已有2300多年的歷史，正是由于長時間、大規模的汞使用過程中的排污導致了 嚴重的汞污染。聯合國環境規劃署將汞列為全球性污染物，這是因為汞和二氧化碳一樣可 以跨國轉移對全球范圍產生影響，因此汞污染是一個全球性的問題，汞已經成為全球范圍 廣泛關注的污染物之一。在水體中汞主要以二價汞的形式存在，水體中的汞污染不容忽視。 2013年上半年，12個地表水國控斷面(點位)共出現22次重金屬超標現象。從污染指標看，汞 超標頻次最多，占總超標次數的50.0%。這都表明我國的水體萊污染亟待解決。
[0004] 硒是生命系統最重要的微量營養元素之一，具有重要的生物學功能。人體缺硒會 導致心臟疾病、甲狀腺機能減退、免疫系統功能脆弱、引發多種地方性疾病(克山病、大骨節 病和地方性貧血等）。但是硒的有害劑量和有益劑量之間的差距很小，過量的硒對生命體是 有毒的。例如過量的硒可以導致化學性支氣管炎、化學性肺炎和肺水腫，進入眼內可引起結 膜炎，過量表現為指甲變厚、毛發脫落、肢端麻木、協調能力減弱，四肢知覺確實以及癱瘓等 神經系統障礙。水生條件下硒可導致魚類、鳥類的脊椎畸形和蛋卵異常，還會導致魚類、鳥 類、家畜中毒和死亡。美國、加拿大等國家出現過牲畜的飼料和人類的食物中硒過量情況， 并由此導致了牲畜的死亡和人類的發病。我國湖北恩施和陜西紫陽地區都曾發生過人體硒 中毒事件。硒易溶于水，在水體中硒主要以硒酸根和亞硒酸根的形式存在。亞硒酸根的毒性 略大于硒酸根，水體中亞硒酸根的修復也逐步引起了人們的關注。
[0005] 硒是汞礦的一種重要的伴生礦，而且硒也被認為是汞礦的一種重要的指示元素。 在上世紀70年代初湖南新晃上關溪首次發現硒汞礦以來，西秦嶺南亞帶以及貴州萬山等地 也陸續發現了硒汞礦的存在。歷史上汞礦的大規模開采和分選導致了汞礦周圍嚴重的汞和 硒污染。面對水體中硒和汞的復合污染，我們需要采取簡單有效的生物修復方法同時去除 水體中的汞、硒污染。在現實環境中水體表層一般是好氧環境，水體底部則為厭氧環境，兩 者的巨大差異對微生物修復提出了新的更高的要求。尋找一種能夠在好氧和厭氧條件下同 時修復汞和硒污染的兼性厭氧菌將極大地推動汞、硒污染修復技術的進展。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的是，提供一種利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒 的方法，該方法利用大腸桿菌，在好氧和厭氧條件下，將大腸桿菌在營養肉湯培養基中富集 培養至穩定生長期，然后將大腸桿菌接種到含二價汞和亞硒酸根的水中，同時以營養肉湯 作為營養維持細菌生長，在室溫好氧和厭氧條件分別培養數天后終止實驗。大腸桿菌將水 中的亞硒酸根離子還原為負二價硒離子，再與二價汞離子結合生成硒化汞沉淀，硒化汞沉 淀可以穩定的存在于水體中而不被生物體吸收利用，從而同時去除水體中的二價汞和亞硒 酸根污染，減少對人體的危害，避免了二次污染，該方法具有成本低，適用范圍廣等特點。
[0007] 本發明所述的一種利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法， 該方法利用大腸桿菌將水中的亞硒酸根離子還原為負二價硒離子，再與二價汞離子結合生 成硒化汞沉淀，具體操作按下列步驟進行：
[0008] a、菌種來源與培養:選取的兼性厭氧細菌大腸桿菌Escherichia coli，保藏號： GIMl. 223，購買自廣東微生物菌種保藏中心GM，將大腸桿菌接種到成分為蛋白胨10%。、牛 肉膏1.5%。、酵母浸粉1.5g/L、氯化鈉5%。的營養肉湯培養基中，在溫度20-30°C好氧和厭氧 條件下分別培養8-15小時至穩定生長期，以N2/H2作為氣體維持厭氧環境；
[0009] b、凈化過程:將步驟a穩定生長期的大腸桿菌按體積比為3%-10%的接種量加入 到含二價汞和亞硒酸根的水中，水中二價汞和亞硒酸根的初始濃度為40yg/L和50mg/L，同 時加入10-20g/L的營養肉湯作為大腸桿菌的營養維持細菌生長，然后置于溫度26 °C好氧和 厭氧條件下生化處理3-5天，大腸桿菌將水中的亞硒酸根離子還原為負二價硒離子后再與 二價汞離子結合生成硒化汞沉淀。
[0010] 本發明所述的一種利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法， 該方法利用大腸桿菌將水中的亞硒酸根離子還原為負二價硒離子，再與二價汞離子結合生 成硒化萊沉淀，當二價萊和亞硒酸根離子濃度為40yg/L和50mg/L時，厭氧條件下68.3%- 91.6 %的二價汞和89.7 %-100 %的亞硒酸根在5天后被去除;好氧條件下44.1 % -62.4 %的 二價萊和49.5%-70.5%的亞硒酸根在5天后被去除。硒化萊沉淀可以穩定的存在于水體中 而不被生物體吸收利用，從而同時去除水體中的二價汞和亞硒酸根污染。本發明所述方法 工藝簡單，操作方便，處理成本低，處理范圍大，無二次污染。
[0011] 本發明所述的一種利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法， 該方法中選取的兼性厭氧細菌大腸桿菌(Escherichia coli)，購買自廣東微生物菌種保藏 中心(GH0保藏號:G頂1.223，保藏單位地址：中國廣州市先烈中路100號廣東省微生物菌種 保藏中心，購買單位:中國科學院新疆生態與地理研究所王瀟男，購買時間：2015年5月。
【具體實施方式】 [0012]實施例
[0013] a、菌種來源與培養:選取的兼性厭氧細菌大腸桿菌Escherichia coli，保藏號： GIMl. 223,購買自廣東微生物菌種保藏中心(GH0，將大腸桿菌接種到成分為蛋白胨10%〇、 牛肉膏1.5%。、酵母浸粉1.5g/L、氯化鈉5%。的營養肉湯培養基中，在溫度20-30 °C好氧和厭 氧條件下培養8-15小時至穩定生長期，以N2/H2作為氣體維持厭氧環境，厭氧環境由 DWSDG250厭氧工作站提供；
[0014] b、凈化過程:將步驟a穩定生長期的大腸桿菌按體積比為3%-10%的接種量加入 到含二價汞和亞硒酸根的水中，水中二價汞和亞硒酸根的初始濃度為40yg/L和50mg/L，同 時加入10-20g/L的營養肉湯作為細菌大腸桿菌的營養維持細菌生長，然后置于溫度26 °C好 氧和厭氧條件下生化處理時間3-5天，大腸桿菌將水中的亞硒酸根離子還原為負二價硒離 子后再與二價汞離子結合生成硒化汞沉淀；當二價汞和亞硒酸根離子濃度為40yg/L和 50mg/L時，厭氧條件下68.3%-91.6%的二價萊和89.7%-100%的亞硒酸根在5天后被去 除;好氧條件下44.1 %-62.4 %的二價汞和49.5 %-70.5 %的亞硒酸根在5天后被去除；
[0015] 下面是利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的具體實施例：
[0017]本發明所述利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法，該方法 同時去除水體中的二價汞和亞硒酸根污染，減少對人體的危害，避免了二次污染。
【主權項】
1. 一種利用大腸桿菌在好氧和厭氧條件下凈化污水中汞和硒的方法，其特征在于該方 法利用大腸桿菌將水中的亞硒酸根離子還原為負二價硒離子，再與二價汞離子結合生成硒 化汞沉淀，具體操作按下列步驟進行： a、 菌種來源與培養：選取的兼性厭氧細菌大腸桿菌FscAericAia coii,保藏號： GIMl. 223，購買自廣東微生物菌種保藏中心GM，將大腸桿菌接種到成分為蛋白胨10%。、牛 肉膏1.5%。、酵母浸粉1.5 g/L、氯化鈉5%。的營養肉湯培養基中，在溫度20-30°C好氧和厭氧 條件下分別培養8-15小時至穩定生長期，以N2/H2作為氣體維持厭氧環境； b、 凈化過程:將步驟a穩定生長期的大腸桿菌按體積比為3%-10%的接種量加入到含二 價汞和亞硒酸根的水中，水中二價汞和亞硒酸根的初始濃度為40yg/L和50mg/L，同時加入 10-20 g/L的營養肉湯作為大腸桿菌的營養維持細菌生長，然后置于溫度26°C好氧和厭氧 條件下生化處理3-5天，大腸桿菌將水中的亞硒酸根離子還原為負二價硒離子后再與二價 汞離子結合生成硒化汞沉淀。
【文檔編號】C02F3/30GK105923785SQ201610307737
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月11日
【發明人】潘響亮, 王瀟男, 宋文娟
【申請人】中國科學院新疆生態與地理研究所