堿茅與微生物組聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種堿茅與微生物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法，步驟如下：將石油降解菌劑與土壤以重量比按1:5比例混合均勻，撒入堿茅種子，澆水待植物發(fā)芽，按照植物正常生長(zhǎng)要求管理；所述用于種植堿茅的土壤為總石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10000+5000mg/kg的污染土壤。本方法是在石油污染的鹽堿土壤中加入菌劑并混勻，然后播種堿茅種子，定期澆水，使得植物與微生物協(xié)同降解土壤中石油污染物質(zhì)。堿茅除具有促進(jìn)石油烴降解的作用外，還具有綠化的作用，加入微生物菌劑使得降解率和降解速度都得到提高，且微生物降解后得到的有機(jī)質(zhì)可以作為植物肥料，植物與微生物互利共生，降解時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng)，使得石油烴類(lèi)污染物質(zhì)具有較好的去除效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】堿茅與微生物組聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境污染修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種堿茅與微生物組聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油是現(xiàn)代社會(huì)主要的能源之一，素有“工業(yè)血液”之稱(chēng)。現(xiàn)在產(chǎn)油的國(guó)家和地區(qū)已有150多個(gè)，發(fā)現(xiàn)的油氣田4萬(wàn)多個(gè)。其中我國(guó)找到的有400多個(gè)，年產(chǎn)石油近2億噸，是世界十大產(chǎn)油國(guó)之一。然而，石油在開(kāi)采、冶煉和運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)因?yàn)橥话l(fā)事故、泄露或操作不當(dāng)，造成周?chē)寥来罅课廴?。石油進(jìn)入到土壤以后，會(huì)吸附在土壤顆粒表面，堵塞土壤空隙，降低土壤透水性，改變土壤有機(jī)質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，從而阻礙植物生長(zhǎng)；并且可能會(huì)透過(guò)土壤縫隙而污染到地下水，威脅人類(lèi)健康。
[0003]鑒于石油污染對(duì)土壤造成的嚴(yán)重影響，世界各國(guó)很早就制定了土壤修復(fù)計(jì)劃，進(jìn)行各種修復(fù)方法研究。主要包括:物理法、化學(xué)法和生物法修復(fù)。傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法由于費(fèi)用高，易產(chǎn)生二次污染，不適合大規(guī)模應(yīng)用。生物修復(fù)包括植物修復(fù)和微生物修復(fù)，相對(duì)于物理化學(xué)修復(fù)，生物修復(fù)操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，不易造成二次污染，且能夠改善土壤質(zhì)量，因此得到人們的廣泛重視。
[0004]我國(guó)許多油田都處于濱海鹽堿地帶及生態(tài)環(huán)境惡劣地區(qū)，這對(duì)生物修復(fù)效果產(chǎn)生很大負(fù)面影響。選取耐鹽堿植物-微生物聯(lián)合修復(fù)方法，可以有效改善修復(fù)過(guò)程中鹽堿的負(fù)面影響。微生物可以將有機(jī)大分子物質(zhì)分解為小分子供植物吸收，植物根際分泌物可以刺激微生物生長(zhǎng)繁殖，植物腐敗后的腐殖質(zhì)可以改良土壤，增加土壤養(yǎng)分含量。因此，開(kāi)發(fā)耐鹽堿植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)對(duì)我國(guó)鹽堿區(qū)石油污染土壤修復(fù)具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種堿茅與微生物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法，微生物降解后得到的有機(jī)質(zhì)可以作為植物肥料，植物根系分泌物或酶類(lèi)物質(zhì)可為微生物提供培養(yǎng)基質(zhì)，植物與微生物互利共生，降解時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng)，使得石油烴類(lèi)污染物質(zhì)具有較好的去除效果。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案是:
[0007]一種堿茅與微生物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法，步驟如下:
[0008]將石油降解菌劑與土壤以重量比按1:5比例混合均勻，撒入堿茅種子，澆水待植物發(fā)芽，按照植物正常生長(zhǎng)要求管理；所述用于種植堿茅的土壤為總石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10000+5000mg/kg 的污染土壤。
[0009]所述石油降解菌劑的制備方法為:將兩菌種分別活化培養(yǎng)，將活化后的菌種按照I?5%的比例接種到發(fā)酵罐中擴(kuò)大培養(yǎng)，把麥麩在滅菌箱中高壓蒸汽滅菌，冷卻后，將所得發(fā)酵液與麥麩按I?1.5g/mL混合均勻,風(fēng)干,制成降解菌劑。
[0010]所使用的菌種為:使用的菌種之一保藏于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心CGMCCJia:北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路I號(hào)院3號(hào)，中國(guó)科學(xué)院研究所，保藏編號(hào):CGMCC8646,施氏假單胞菌Pseudomonas stutzeri ;另外一種保藏于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心CGMCCJia:北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路I號(hào)院3號(hào)，中國(guó)科學(xué)院研究所，保藏編號(hào):CGMCC8647,分類(lèi)號(hào)為谷氨酸棒桿菌Corynebacterium glutamicum,混合比例為1:1，保藏日期2013年12月27日。
[0011]而且，所述土壤水分保持在60?70%。
[0012]而且，所述活化培養(yǎng)基組成:牛肉膏0.5%，蛋白胨1%，NaCl0.5%，pH為7.0?7.2，121°C蒸汽滅菌20min。
[0013]而且，所述發(fā)酵培養(yǎng)基組成:水解糖2.5%，玉米漿2.5%，磷酸氫二鉀0.15%，硫酸鎂
0.04%,尿素 0.4%, pH 為 6.8 ?7.0。
[0014]而且，所述堿茅種子的播種量為1.5?2.0kg/畝，上部覆土 1.0?2.0cm0
[0015]本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)是:
[0016]1、本方法是在石油污染的鹽堿土壤中加入菌劑并混勻，然后播種堿茅種子，定期澆水，使得植物與微生物協(xié)同降解土壤中石油污染物質(zhì)。堿茅是一種耐鹽堿植物，加入微生物菌劑使得降解率和降解速度都得到提高，且微生物降解后得到的有機(jī)質(zhì)可以作為植物肥料，植物根系分泌物或酶類(lèi)物質(zhì)可為微生物提供培養(yǎng)基質(zhì)，植物與微生物互利共生，降解時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng)，使得石油烴類(lèi)污染物質(zhì)具有較好的去除效果。
[0017]2、本發(fā)明選取堿茅作為修復(fù)植物，其特點(diǎn)為喜濕潤(rùn)，抗寒力強(qiáng)，耐_30°C低溫，并能順利越冬；耐旱，干旱時(shí)葉片卷成筒狀，減少了水分蒸發(fā)，對(duì)土壤要求不嚴(yán)；喜光不耐蔭，特別抗鹽堿，在鹽分1.85%?4.24%，pH為8.6?8.8條件下仍能生存，使用的堿茅除具有促進(jìn)石油烴降解的作用外，還具有綠化的作用。
[0018]3、本申請(qǐng)通過(guò)試驗(yàn)證實(shí)在石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10000mg/kg的土壤中，堿茅生物量基本沒(méi)有受到抑制，利用發(fā)達(dá)的根系及根系微生物聯(lián)合作用可以有效地降解污染土壤中總石油烴，通過(guò)連續(xù)種植該植物，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)降解石油污染土壤的總石油烴，直到達(dá)到環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)，具有工程量小，無(wú)二次污染且同時(shí)可以美化環(huán)境。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為不同石油烴濃度對(duì)堿茅株高影響效果圖；
[0020]圖2為不同處理組對(duì)石油烴的降解效果圖；
[0021]圖3為不同處理組土壤的DGGE條帶圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023]一種堿茅與微生物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法，具體步驟如下:
[0024]將石油降解菌劑與石油污染土壤按一定比例混合均勻，然后在其上種植堿茅，堿茅生長(zhǎng)過(guò)程中，與石油降解菌聯(lián)合作用，降解土壤中總石油烴，通過(guò)對(duì)堿茅的修剪亦可以去除部分石油烴，從而達(dá)到修復(fù)石油污染土壤的目的。
[0025]具體操作如下:將菌劑與土壤以重量比按1:5比例混合均勻(菌劑濃度約為106?109CFU/g)，撒入堿茅種子，播種量為1.5?2.0kg/畝，上部覆土 1.0?2.0cm，澆水使土壤水分保持在65%左右，待植物發(fā)芽，按照植物正常生長(zhǎng)要求管理。
[0026]石油降解菌劑的制備方法為:將兩菌種分別保存在斜面培養(yǎng)基中的菌種轉(zhuǎn)接到IOOmL牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中活化培養(yǎng)，將活化后的菌種按照1%的比例接種到發(fā)酵罐中擴(kuò)大培養(yǎng)，把麥麩在滅菌箱中高壓蒸汽滅菌，冷卻后，將所得發(fā)酵液與麥麩按V (mL):ff (g)為1:1混勻，自然風(fēng)干，裝袋封口，制成生物固體菌劑。
[0027]活化培養(yǎng)基組成:牛肉膏0.5%，蛋白胨1%，NaCl0.5%，pH為7.0?7.2，121°C蒸汽滅菌20min。
[0028]發(fā)酵培養(yǎng)基組成:水解糖2.5%，玉米漿2.5%，磷酸氫二鉀0.15%，硫酸鎂0.04%,尿素 0.4%, pH 為 6.8 ?7.0。
[0029]所述用于種植堿茅的土壤為總石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10000+5000mg/kg的污染土壤。
[0030]所述的利用草坪草堿茅與微生物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法，所使用的菌種為:本發(fā)明使用的菌種之一保藏于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心CGMCCjia:北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路I號(hào)院3號(hào)，中國(guó)科學(xué)院研究所，保藏編號(hào):CGMCC8646,施氏假單胞菌Pseudomonas stutzeri,另外一種保藏于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心CGMCCJia:北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路I號(hào)院3號(hào)，中國(guó)科學(xué)院研究所，保藏編號(hào):CGMCC8647,分類(lèi)號(hào)為谷氨酸棒桿菌Corynebacterium glutamicum?；旌媳壤秊?:1。
[0031]實(shí)施例1
[0032]實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在天津科技大學(xué)河口、海岸帶環(huán)境與生態(tài)學(xué)研究室內(nèi)，盆栽試驗(yàn)土壤為石油污染土壤與清潔土壤配置后的土壤，即在中海油環(huán)保技術(shù)服務(wù)分公司儲(chǔ)油池附近采集的石油污染土壤(O?20cm)與天津科技大學(xué)泰達(dá)校區(qū)花池內(nèi)采集的自然無(wú)污染土壤(O ?20cm)。
[0033]植物對(duì)石油烴耐受性試驗(yàn):共設(shè)五種土壤對(duì)照，分別為CK(清潔土壤)、石油烴污染土壤土壤 A (5000mg/kg)、土壤 B (10000mg/kg)、土壤 C (20000mg/kg) 土壤 D (30000mg/kg)。
[0034]通過(guò)重量配比成總石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5000mg/kg、10000mg/kg、20000mg/kg和30000mg/kg的污染土壤。每個(gè)培養(yǎng)皿中添加200g土壤樣品,堿茅種子經(jīng)過(guò)水培膨脹出芽后點(diǎn)播于培養(yǎng)皿中(每個(gè)培養(yǎng)皿中種植20粒)，覆土 1.0?2.0cm后噴灑自來(lái)水使土壤充分濕潤(rùn)，定期澆水，使土壤水分保持在65%左右，定期觀察植物發(fā)芽情況，30天后測(cè)量植物株高。
[0035]降解試驗(yàn):選取石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10000mg/kg的土壤為受試土壤。每種石油烴污染土壤分別進(jìn)行三種處理試驗(yàn)，為只添加細(xì)菌、只種植堿茅和堿茅-細(xì)菌聯(lián)合處理并設(shè)置空白對(duì)照。每個(gè)處理重復(fù)3次。將微生物固體菌劑與受試土壤以1:5的比例混合均勻，每盆(12cmX12cm)裝入1.0kg 土壤。堿茅種子經(jīng)過(guò)水培膨脹出芽后點(diǎn)播于實(shí)驗(yàn)花盆中(每盆中種植40粒),覆土 1.0?2.0cm后噴灑自來(lái)水使土壤充分濕潤(rùn),定期澆水,使土壤水分保持在65%左右，120天后測(cè)定土壤中總石油烴含量和石油烴各組分變化及用DGGE技術(shù)測(cè)定土壤微生物群落變化。
[0036]具體試驗(yàn)結(jié)果如下:
[0037](I)不同處理濃度下堿茅對(duì)石油烴污染物的耐受性[0038]參見(jiàn)表1和圖1可知，在不同污染處理下，堿茅的發(fā)芽情況各不相同。當(dāng)石油烴污染質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10000mg/kg時(shí)，堿茅對(duì)污染物顯示出了較強(qiáng)的耐受性，植物發(fā)芽率對(duì)照清潔土壤沒(méi)有明顯差異，且石油烴污染物質(zhì)對(duì)植物的株高抑制作用也不明顯，生長(zhǎng)25天后石油污染對(duì)植物株高抑制率分別為6.87%和10.69%。當(dāng)石油烴污染質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于10000mg/kg時(shí)，石油烴對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制作用逐漸明顯，相對(duì)空白組它們發(fā)芽的抑制率分別為23.5%和28.84% ;植物株高抑制率分別為36.64%和47.33%。
[0039]表1不同處理濃度下堿茅對(duì)石油烴污染物的耐受性
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種堿茅與微生物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法，其特征在于:步驟如下: 將石油降解菌劑與土壤以重量比按1:5比例混合均勻，撒入堿茅種子，澆水待植物發(fā)芽，按照植物正常生長(zhǎng)要求管理；所述用于種植堿茅的土壤為總石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10000+5000mg/kg 的污染土壤； 所述石油降解菌劑的制備方法為:將兩菌種分別活化培養(yǎng)，將活化后的菌種按照I?5%的比例接種到發(fā)酵罐中擴(kuò)大培養(yǎng)，把麥麩在滅菌箱中高壓蒸汽滅菌，冷卻后，將所得發(fā)酵液與麥麩按I?1.5g/mL混合均勻,風(fēng)干,制成降解菌劑； 所使用的菌種為:使用的菌種之一保藏于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心CGMCCjia:北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路I號(hào)院3號(hào)，中國(guó)科學(xué)院研究所，保藏編號(hào):CGMCC8646,施氏假單胞菌Pseudomonas stutzeri ;另外一種保藏于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心CGMCCJia:北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路I號(hào)院3號(hào)，中國(guó)科學(xué)院研究所，保藏編號(hào):CGMCC8647,分類(lèi)號(hào)為谷氨酸棒狀桿菌Corynebacterium glutamicum,混合比例為1:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿茅與微生物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法，其特征在于:所述土壤水分保持在60?70%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿茅與微生物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法，其特征在于:所述活化培養(yǎng)基組成:牛肉膏0.5%，蛋白胨1%，NaCl0.5%，pH為7.0?7.2，121°C蒸汽滅菌20mino
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿茅與微生物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法，其特征在于:所述發(fā)酵培養(yǎng)基組成:水解糖2.5%，玉米漿2.5%，磷酸氫二鉀0.15%，硫酸鎂0.04%,尿素0.4%, pH 為 6.8 ?7.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿茅與微生物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的方法，其特征在于:所述堿茅種子的播種量為1.5?2.0kg/畝，上部覆土 1.0?2.0cm0
【文檔編號(hào)】B09C1/00GK104001712SQ201410071798
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】劉憲斌, 李廈, 田勝艷, 趙興貴 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)