專利名稱：利用蘆葦與微生物聯(lián)合修復石油類污染濕地的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及受石油類污染濕地的植物-微生物聯(lián)合修復技術(shù)，具體說是一種利用禾本科植物蘆葦(J%ragmites amirdis)聯(lián)合嗜油菌群修復石油類有機污染濕地的方法。
背景技術(shù)：
石油的大規(guī)模開采、冶煉、運輸、使用和處理過程中，污染、遺漏、井噴、輸油管道泄漏等事故頻發(fā)，導致嚴重的土壤污染。我國石油污染的土壤和水體面積也不斷擴大，污染程度日趨嚴重。船只突發(fā)性污染泄漏事故的風險較高，溢油事件時有發(fā)生，使濱海與一些湖泊附近濕地生態(tài)系統(tǒng)也受到了一定程度的污染。石油對土壤污染主要集中在20cm左右的表層，進入土壤后，會破壞土壤結(jié)構(gòu)，分散土粒，使土壤透水性降低，其富含的反應基能與無機氮、磷結(jié)合并限制硝化作用和脫磷酸作用，從而使土壤有效氮、磷的含量減少。使土壤中的新鮮有機碳含量大幅度增加，而有效氮、有效磷量卻沒有相應的變化，致使土壤碳氮磷比例嚴重失調(diào)。石油在土壤中的代謝中間產(chǎn)物是很復雜的，降解產(chǎn)物的一些官能團，能吸收和絡(luò)合金屬離子，從而影響重金屬在土壤一植物系統(tǒng)中的遷移變化。其中的多環(huán)芳烴等，因具有 “三致”效應和通過食物鏈在生物體內(nèi)富集。對生態(tài)環(huán)境、食品安全和人身健康構(gòu)成嚴重威脅，成為困擾環(huán)境領(lǐng)域重要的社會與環(huán)境問題。在土壤中的石油含量較高時，對植物的生長有抑制作用。石油破壞土壤一植物一水分子之間的關(guān)系，對氣體的排斥，引起厭氧條件的發(fā)生，使根不能正常呼吸和吸收水分。不同的植物種類，其受到石油類污染物的抑制效果是不一樣的。近年來，國內(nèi)外對于土壤中石油類污染物的降解研究較多，但針對濕地的石油污染生態(tài)修復研究，還處于薄弱環(huán)節(jié)。利用自然界廣泛存在的微生物對有機物很強的分解代謝能力對石油烴污染環(huán)境進行修復，具有其它方法不可替代的優(yōu)勢。生物修復中微生物的作用占優(yōu)勢，多種細菌和真菌都表現(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，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中可以發(fā)揮更重要的作用。故主要是采用從石油污染土壤中篩選出各種嗜油微生物，然后將其投加到油污土壤中的生物修復方法。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)微生物的活性并強化生物轉(zhuǎn)化作用。植物促進有機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)移的氧氣，使根區(qū)的好氧轉(zhuǎn)化作用得以正常進行。不同植物由于不同的根特性，具有不同的修復效果。利用生物修復污染土壤是一種安全及環(huán)境友好型的土壤治理方法。該修復技術(shù)不僅能修復被石油污染的土壤，而且對更多種有毒有害污染的土壤修復有效。研究證明，生物修復油污土壤是一項實用性和有效性很強的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用禾本科植物蘆葦O^ra^siiM austral!S^聯(lián)合嗜油微生物修復石油類污染濕地的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種利用蘆葦與微生物聯(lián)合修復石油類污染濕地的方法，其特征在于該方法的具體步驟為在石油類污染濕地的土壤中蘆葦，，待其適應后，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，除去土壤中的石油類油污；所述的種植蘆葦?shù)拿芏瓤刂圃?160^400株/m2 ；所述的菌懸液與土壤的體積質(zhì)量比為廣5:100ml/g。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)。上述的石油類油污為汽油、柴油、重油、煤油或原油油污。在石油類污染濕地土壤中種植蘆葦，采用濕地戶外栽培，不定期澆水，保持土壤的飽和含水率，待適應期過后，將從濕地油污土中篩選出的嗜油菌群制成菌懸液加入根系土壤中，并補加營養(yǎng)，在嗜油菌群與植物根系的共同作用下，實驗除去土壤中石油類污染物的方法。在石油類污染土壤環(huán)境中種植蘆葦，蘆葦發(fā)達的根際及其根際微生物的活動以及分泌物和酶的作用，加入土壤的嗜油菌也對石油烴有良好的降解效果，可強化蘆葦對土壤中石油烴類污染物的降解作用，該方法可以有效地避免二次污染的發(fā)生。本發(fā)明所采用的蘆葦(Phragmites australis)為多年水生或濕生的高大禾草植物，生長在灌溉溝渠旁、河提沼澤地等濕地環(huán)境中，世界各地均有生長，蘆葦植株高大，地下有發(fā)達的匍匐根狀莖。莖稈直立，稈高廣3米，節(jié)下常生白粉。葉鞘圓筒形，無毛或有細毛。葉舌有毛，葉片長線形或長披針形，排列成兩行。葉長15 45厘米，寬廣3. 5厘米。夏秋開花，圓錐花序分枝稠密， 向斜伸展，花序長l(T40cm，小穗有小花4 7朵；穎有3脈，一穎短小，二穎略長；第一小花多為雄性，余兩性；花期為纊12月。第二外樣先端長漸尖，基盤的長絲狀柔毛內(nèi)稃長約4mm，脊上粗糙。具長、粗壯的匍匐根狀莖。繁殖與栽培在水深2(Γ50厘米，流速緩慢的河、湖，可形成高大的禾草群落，上海地區(qū)3月中、下旬從地下根莖長出芽，4飛月大量發(fā)生，9^10月開花，11月結(jié)實。在黑龍江5 月出苗，當年只進行營養(yǎng)生長，7、月形成越冬芽，越冬芽于次年5月萌發(fā)，7、月開花，8、 月成熟。本發(fā)明通過栽植蘆葦與嗜油菌聯(lián)合作用來修復石油烴類污染的濕地土壤環(huán)境。該方法與傳統(tǒng)濕地土壤治理方法相比，具有投資少、工程量小、技術(shù)要求低、操作簡單等優(yōu)點， 無二次污染。修復進程不僅不會破壞土壤生態(tài)環(huán)境，還有助于改善因石油烴污染而引起的土壤退化和生產(chǎn)力下降，恢復并提高其生物多樣性。另外，蘆葦還是保土固提的優(yōu)良植物， 而且蘆葦也是一種適應性廣、抗逆性強、生物量高的植物，對于有機污染物具有良好的降解效果。葦稈可作造紙和人造絲、人造棉原料，也供編織席、簾等用；蘆葦?shù)幕ㄐ蚩勺鲯咧?；花絮可填枕頭使用。


圖1蘆葦與嗜油菌群對柴油污染物降解后的剩余含量； 圖2蘆葦與土著嗜油菌群降解對柴油污染物的去除率；
圖3蘆葦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蘆葦與土著嗜油菌群的除油戶外試驗
本實驗于2009年8月進行。實驗地點在上海大學環(huán)境與化學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氣候，年降水量在50(T600mm左右。 試驗用原始石油污染土壤取自黃浦江-長江口濕地土壤，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東區(qū)花壇，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， 10000mg/kg, 15000mg/kg，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)、油污土接種菌種入蘆葦(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，用生理鹽水反復洗滌后懸浮在生理鹽水中，調(diào)節(jié)吸光度 (00_)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，使土壤飽和含水。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，松土時不要傷到蘆葦?shù)母瑥亩ＷC菌液的均勻分布與土壤中氧氣充足，利于蘆葦和微生物的生長繁殖。實驗共歷時60天，在實驗過程中間歇采取土樣測定其中柴油含量與組分發(fā)生的變化。 實驗結(jié)果如下
(1)不同污染濃度下蘆葦聯(lián)合嗜油菌群對柴油的降解效果在不同污染物濃度處理下，蘆葦對污染物顯示出了較強的耐受性，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，嗜油菌群使土壤中柴油有較大的降解效果，而在蘆葦與嗜油菌的共同作用下，可使土壤中殘油量進一步減少。如圖2所示各組樣品的降解率，在各種油類污染物濃度下，蘆葦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作用，有利于石油烴的降解和污染土層的生物修復。 嗜油菌對柴油的去除率達到45. (Γ67. 4%，在蘆葦與嗜油菌的共同作用下，柴油去除率可以達到52. 7飛8. 4%。在低濃度柴油的土壤中，由于柴油揮發(fā)性與檢測分析域值的影響，降解率出現(xiàn)峰值。而現(xiàn)實情況是隨著土壤中柴油濃度的增大，在蘆葦與嗜油菌的共同作用下柴油的降解率提高。(2)蘆葦聯(lián)合嗜油菌作用下對柴油組分的降解效果剩余殘油經(jīng)氣相色譜分析發(fā)現(xiàn)(如圖3所示)，嗜油菌群降解作用下，柴油組分的相對含量發(fā)生了比較明顯的變化，正構(gòu)烷烴各組分的峰值在C19左右，而在植物蘆葦與嗜油菌的聯(lián)合作用下，從C12I31的正構(gòu)烷烴類各組分污染物的相對含量發(fā)生了更加明顯的降解。研究證明，利用蘆葦作為油污濕地環(huán)境的修復植物，在20000mg/kg以內(nèi)的油污濕地土壤中栽植蘆葦，密度控制在16(Γ400株/m2范圍內(nèi)，通過蘆葦生長及反復刈割過程，即可除去岸邊沉積物中的過量油類污染物。這種濕地岸邊沉積物油類污染的蘆葦植物修復方法具有原位修復、費用低、操作方便、修復效率高及環(huán)境風險小等特點。
權(quán)利要求
1.一種利用蘆葦與微生物聯(lián)合修復石油類污染濕地的方法，其特征在于該方法的具體步驟為在石油類污染濕地的土壤中蘆葦，，待其適應后，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，除去土壤中的石油類油污；所述的種植蘆葦?shù)拿芏瓤刂圃?6(Γ400株/m2 ；所述的菌懸液與土壤的體積質(zhì)量比為廣5:100ml/g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用蘆葦與微生物聯(lián)合修復石油類污染濕地的方法，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所述的利用蘆葦與微生物聯(lián)合修復石油類污染濕地的方法，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 的體積比配制成的混合液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用蘆葦與微生物聯(lián)合修復石油類污染濕地的方法，其特征在于所述的油污濕地的油污含量為20000mg/kg以內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的利用三棱草與微生物聯(lián)合修復石油類污染濕地的方法， 其特征在于所述的石油類油污為汽油、柴油、重油、煤油或原油油污。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用蘆葦(Phragmites australis)與微生物聯(lián)合修復石油類污染濕地的方法。該方法的具體步驟為在石油類污染濕地的土壤中蘆葦，待其適應后，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，除去土壤中的石油類油污；所述的種植蘆葦?shù)拿芏瓤刂圃?60~400株/m2；所述的菌懸液與土壤的體積質(zhì)量比為1~5:100ml/g。本發(fā)明采用篩選得到的降解菌群可強化蘆葦根際對于油類污染物的降解。具有對環(huán)境破壞小，而且可進行原位修復，不需要處理現(xiàn)場，不破壞土壤理化性質(zhì)，費用低且適于大規(guī)模操作，在治理污染的同時還有保土固岸及防止水土流失等優(yōu)點。
文檔編號B09C1/00GK102172613SQ20111006464
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者劉發(fā)輝, 劉曉艷, 劉珊珊, 周薇熠, 張新穎, 王君, 王珍珍, 陳麗莎, 顧蓓莉 申請人:上海大學