專利名稱：利用茈菰與嗜油微生物聯(lián)合修復(fù)油污濕地的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油污濕地的修復(fù)方法，特別是一種利用植物茈菰(fegii teria sagittifolia L.)聯(lián)合嗜油菌群修復(fù)油污濕地的方法。
背景技術(shù)：
石油類污染物排入土壤環(huán)境后，能破壞土壤結(jié)構(gòu)，堵塞土壤孔隙，影響土壤的通透性，改變土壤有機(jī)質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，降低土壤質(zhì)量。石油類物質(zhì)在土壤中的殘留性、累積性較強(qiáng)，能顯著影響土壤同外界環(huán)境的物質(zhì)、能量交換；石油在向地下滲透過程中還沿地表擴(kuò)散、侵蝕土層，使之鹽堿化、浙青化、板結(jié)化，在重力作用下沿土壤深部遷移，由于石油的粘度大，粘滯性強(qiáng)，在短時間內(nèi)形成小范圍的高濃度污染，改變土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，土壤性質(zhì)的改變會直接影響土壤中化合物的行為，破壞土壤的生產(chǎn)功能。石油類污染物主要通過動物取食、生物放大以及呼吸、皮膚滲透等方式進(jìn)入體內(nèi)，能破壞生物體細(xì)胞膜性結(jié)構(gòu)的脂溶性，有選擇性地?fù)p害機(jī)體的神經(jīng)系統(tǒng)等。生化方法一直是水處理工藝中的重要方法，因石油類污染的特殊性，一般的傳統(tǒng)活性污泥法、SBR法、生物濾池等都不適用于會在水體表面形成油膜的油污濕地環(huán)境的處理，因此需要具有特殊性能的微生物處理體系。近年來，國內(nèi)外已有嗜油菌處理含油污水的報道，但對高濃度柴油污水有高效降解率的微生物處理方法尚未見報道；而且利用植物與高效微生物降解高濃度油類污染濕地環(huán)境的處理方法亦未見報道。利用對油類有機(jī)物具有很強(qiáng)的分解代謝能力的特種微生物對石油類污染環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，具有其它方法不可替代的優(yōu)勢。在生物修復(fù)中以微生物的作用占優(yōu)勢，多種細(xì)菌和真菌都表現(xiàn)出利用石油烴的特性，被實踐用來處理海洋溢油事件，廢棄物處理以及油的生物乳化等。因此獲得優(yōu)良的微生物，并研究其降解特性，對于成功實施環(huán)境修復(fù)十分重要。 土著微生物相對于外源混合菌在石油污染土壤的生物修復(fù)中可以發(fā)揮更重要的作用。植物是一個有效的土壤污染處理系統(tǒng)，主要通過直接吸收石油污染物、釋放分泌物和酶、刺激根區(qū)微生物的活性并強(qiáng)化生物轉(zhuǎn)化作用；植物促進(jìn)有機(jī)污染物的降解一方面是由于根際作用增加了微生物降解菌的數(shù)量，另一方面是因為植物分泌有機(jī)物為微生物共代謝提供了基質(zhì)底物。微生物的活動也促進(jìn)了根系分泌物的釋放；另外，植物還可為微生物提供生存場所和可轉(zhuǎn)移氧氣，使根區(qū)的好氧轉(zhuǎn)化作用得以正常進(jìn)行；不同植物由于不同的根系特性，具有不同的修復(fù)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用茈菰(5’^"iiiaria sagittifolia Ζ.)與嗜油微生物聯(lián)合修復(fù)油污濕地的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種利用茈菰和微生物聯(lián)合修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于該方法的具體步驟為 將幼苗期的茈菰移植在油污濕地中，待其適應(yīng)后，在土壤中加入嗜油菌的菌懸液，在嗜油菌與植物根系的協(xié)同作用下，除去土壤中的油污；所述的茈菰移植密度1(Γ50株/m2 ；所述的土壤和菌懸液的體積比為1:100 5:100。上述的嗜油菌的菌懸液的配制方法為將嗜油菌在30°C下培養(yǎng)至對數(shù)期；離心后收集菌體，用生理鹽水反復(fù)洗滌后懸浮在生理鹽水中，調(diào)節(jié)吸光度(OD66tl)為1. 5 ；
上述的嗜油菌的 菌懸液由假單胞菌HPM1、假單胞菌HPM3和產(chǎn)堿桿菌屬HPM2按1 1 1 的菌懸液體積比配制成的混合液。上述的油污濕地的油污含量為20000mg/kg以內(nèi)。上述的油污濕地為受柴油類污染的濱海濕地。本發(fā)明所采用的茈菰(fegiiteria sagittifolia L.)為多年生沼生草本植物，纖匐枝頂端膨大為球莖狀，呈卵圓形或長圓形。葉形變異較大，沉水葉帶狀，浮水或突出水面葉通常為三角形狀箭形，兩側(cè)裂片較頂端裂片略長，頂端裂片長5 25cm，寬5 20cm。兩側(cè)裂片尾狀長漸尖，葉柄三棱形，長2(T40cm?；ㄇo高15飛0cm，總狀花序頂生，少為圓錐花序； 花單性，雌雄同株，下部為雌花，具短梗；上部為雄花，梗細(xì)長，苞片披針形，先端鈍或尖，基部稍連合；花被片6，排成2輪，外輪3，綠色，花萼狀，果時宿存；內(nèi)輪3，近圓形，花瓣狀，白色，基部常帶紫色，較外輪的大；雄蕊多數(shù)，花絲線形，花藥卵形，深紫色；心皮多數(shù)，密集于球形的花托上呈球狀，子房扁平。瘦果斜倒卵形，扁平，邊緣有狹翅?；ü? 10月。繁殖與栽培茈菰喜溫暖的水溫，可以采用種植或分株法栽植的方法進(jìn)行繁殖，可在春季至夏季進(jìn)行，可以直接用富含腐殖質(zhì)的岸邊沉積物做繁殖基質(zhì)，種植或把茈菰幼苗直接栽植到基質(zhì)中即可，在新葉長出前的一段時間里，溫度最好保持在12°c 18°C的范圍內(nèi)比較有助于茈菰的順利萌芽、生長；栽植株距21cm、行距50cm，畝植4000株左右；栽植最好淺插，栽植深度掌握在10厘米以內(nèi)，有利于發(fā)育生長。茈菰整個生長期間要保持一定的水位，一定要防止其受到干旱，移栽后要淺水勤灌，以提高土溫和對水分的需要，移栽大約一個月以后，可排水減少水分供給，以利于茈菰的根向下發(fā)育深扎，有利植株大量抽生匍匐莖，到后期也還是應(yīng)維持淺水環(huán)境，保持球莖膨大及整個植株的生長需要。在石油烴污染土壤上種植或栽植茈菰，茈菰的生長及其根際微生物的活動以及分泌物和酶的作用，加入的嗜油菌對濕地水面及土壤中的石油烴類污染物都具有良好的降解效果，且茈菰能夠促進(jìn)嗜油菌對土壤中石油烴類污染物的降解，因此通過茈菰的代謝作用及其與微生物的協(xié)同作用可逐步去除濕地環(huán)境中過量的石油烴類污染物，從而達(dá)到清除濕地中石油類污染的目的，還可以避免二次污染。本發(fā)明通過種植或栽植修復(fù)植物茈菰與嗜油菌聯(lián)合作用來修復(fù)石油類污染的濕地環(huán)境。該方法與傳統(tǒng)濕地土壤治理方法相比，具有投資少、易操作、工程量小、技術(shù)要求不高等優(yōu)點，無二次污染。修復(fù)進(jìn)程不僅不會破壞土壤生態(tài)環(huán)境，還有助于改善因石油類污染而引起的土壤退化和生產(chǎn)力下降，恢復(fù)并提高其生物多樣性。另外，茈菰還具有較好的觀賞價值與經(jīng)濟(jì)價值。該方法具有經(jīng)濟(jì)價值和觀賞價值；用于進(jìn)行濕地石油類污染物的降解和去除，具有環(huán)境風(fēng)險小、成本低、操作性強(qiáng)等特點。


圖1茈菰與嗜油菌群對柴油污染物降解后的剩余含量。圖2茈菰與土著嗜油菌群降解對柴油污染物的去除率。
圖3茈菰與土著嗜油菌群對柴油污染物中鏈烴組分的降解特征。
具體實施例方式實施例子茈菰與土著嗜油菌群的除油戶外試驗
本實驗于2010年夏季進(jìn)行。實驗地點在上海大學(xué)環(huán)境與化工學(xué)院實驗樓五樓露天陽臺，該研究所處上海市寶山區(qū)，屬濕帶半濕大陸性季風(fēng)氣候，年降水量在50(T600mm左右。試驗用原始石油類污染土壤取自黃浦江_長江口濕地，并從中篩取出本實驗所采用的三種嗜油菌株。清潔土壤取自上海大學(xué)東區(qū)，過2mm篩后，按沙土比2 3均勻混合，并配置成不同柴油濃度梯度的土壤。配置成5個濃度梯度，分別為1000mg/kg，5000mg/kg, IOOOOmg/ kg，15000mg/kg及20000mg/kg。實驗共設(shè)三個處理，分別為油污土(空白組)、油污土接種菌(微生物組)、油污土接種菌種入茈菰(實驗組)。接種菌懸液為將嗜油菌在30°C下培養(yǎng)至對數(shù)期，離心后收集菌體，用生理鹽水反復(fù)洗滌后懸浮在生理鹽水中，調(diào)節(jié)吸光度(OD66tl) 為1.5，菌懸液為三種菌株的1:1:1混合液。每千克土壤中菌懸液的加入量為10ml。根據(jù)土壤水分豐缺狀況，不定期澆水，保持土壤飽和含水。實驗初期，由于土壤肥力低，將肥料溶于水，形成肥料溶液后噴灑于土壤中，每千克土壤中的肥料加入量為13. 6g尿素，5g過磷酸鈣。澆入菌液時利用小鐵鏟松動表土，松土?xí)r不要傷到茈菰的根，從而保證菌液的均勻分布與土壤中氧氣充足，有利于茈菰和微生物的生長繁殖與代謝。實驗共歷時60天，在實驗過程中間歇采取土樣測定其中油類污染物含量及其組分發(fā)生的變化。實驗結(jié)果如下
(1)不同處理濃度下嗜油菌群對柴油的降解效率
在不同污染物濃度處理下，茈菰對污染物顯示出了較強(qiáng)的耐受性，無表觀毒害特征，植株均生長良好。從圖1各組樣品的剩余殘油量可以看出，嗜油菌群對土壤中柴油有良好的降解效果，而且在茈菰與嗜油菌的共同作用下，土壤中的殘油量會進(jìn)一步降低。如圖2所示各組樣品的降解率，在各種污染物濃度下，茈菰與嗜油菌的共同作用使得降解率有了更大的提高；污染土壤植物根際微生態(tài)環(huán)境對微生物活性具有誘導(dǎo)作用，有利于石油烴的降解和污染土層的生物修復(fù)。嗜油菌對柴油的去除率達(dá)到45. (Γ67. 4%，在茈菰與嗜油菌的共同作用下，柴油去除率可達(dá)到60. 2^80. 3%。(2)茈菰聯(lián)合嗜油菌作用下對柴油組分的降解效果
剩余的殘油經(jīng)氣相色譜分析結(jié)果如圖3所示，在嗜油菌群降解作用下，柴油組分中的烴類污染物發(fā)生了明顯的變化，烴類各組分含量顯著降低，降幅最高達(dá)57. 9% ；而在濕地植物茈菰與嗜油菌的聯(lián)合作用下，烴類各組分的相對含量發(fā)生了更加明顯的變化，各烴類組分均有了很大程度的降低，降幅最高可達(dá)到70%。研究證明，利用茈菰作為修復(fù)植物，在20000mg/kg以內(nèi)的油污濕地土壤中種植或栽植茈菰幼苗，密度控制在1(Γ50株/m2范圍內(nèi)，通過茈菰生長及反復(fù)刈割過程，即可除去濕地環(huán)境中的過量油類污染物。這種濕地岸邊沉積物油類污染的茈菰植物修復(fù)方法具有修復(fù)效率高、費(fèi)用低、可操作性強(qiáng)、環(huán)境風(fēng)險小等特點，且具有良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和景觀效益。利用生物修復(fù)油污濕地污染環(huán)境是一種安全、環(huán)境友好型的治理方法。事實證明， 生物修復(fù)油類污染濕地環(huán)境是一項有效性和實用性很強(qiáng)的技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種利用茈菰和微生物聯(lián)合修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于該方法的具體步驟為將幼苗期的茈菰移植在油污濕地中，待其適應(yīng)后，在土壤中加入嗜油菌的菌懸液，在嗜油菌與植物根系的協(xié)同作用下，除去土壤中的油污；所述的茈菰移植密度1(Γ50株/m2 ；所述的土壤和菌懸液的體積比為1:10(Γ5:100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用茈菰和微生物聯(lián)合修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于所述的嗜油菌的菌懸液的配制方法為將嗜油菌在30°C下培養(yǎng)至對數(shù)期；離心后收集菌體， 用生理鹽水反復(fù)洗滌后懸浮在生理鹽水中，調(diào)節(jié)吸光度(OD66tl)為1. 5 ；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用茈菰和微生物聯(lián)合修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于所述的嗜油菌的菌懸液由假單胞菌HPM1、假單胞菌HPM3和產(chǎn)堿桿菌屬HPM2按1 1 1的菌懸液體積比配制成的混合液。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用茈菰和微生物聯(lián)合修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于所述的油污濕地的油污含量為20000mg/kg以內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的利用茈菰和微生物聯(lián)合修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于所述的油污濕地為受柴油類污染的濱海濕地。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用植物茈菰聯(lián)合嗜油菌群修復(fù)油污濕地的方法。該方法采用茈菰協(xié)同專用菌群來治理油污土壤的方法，具體為將幼苗期的茈菰移植在油污濕地中，待其適應(yīng)后，在土壤中加入嗜油菌的菌懸液，在嗜油菌與植物根系的協(xié)同作用下，除去土壤中的油污。該方法與傳統(tǒng)濕地土壤治理方法相比，具有投資少、易操作、工程量小、技術(shù)要求不高等優(yōu)點，無二次污染。修復(fù)進(jìn)程不僅不會破壞土壤生態(tài)環(huán)境，還有助于改善因石油類污染而引起的土壤退化和生產(chǎn)力下降，恢復(fù)并提高其生物多樣性。另外，茈菰還具有較好的觀賞價值與經(jīng)濟(jì)價值。該方法具有經(jīng)濟(jì)價值和觀賞價值；用于進(jìn)行濕地石油類污染物的降解和去除，具有環(huán)境風(fēng)險小、成本低、操作性強(qiáng)等特點。
文檔編號B09C1/00GK102172610SQ201110044338
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者劉發(fā)輝, 劉曉艷, 劉珊珊, 張新穎, 王君, 王珍珍, 田翔, 陳麗莎, 顧谷晶 申請人:上海大學(xué)