CN102172610A

CN102172610A - 利用茈菰与嗜油微生物联合修复油污湿地的方法

Info

Publication number: CN102172610A
Application number: CN2011100443383A
Authority: CN
Inventors: 王珍珍; 刘晓艳; 王君; 张新颖; 刘发辉; 陈丽莎; 刘珊珊; 田翔; 顾谷晶
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2011-09-07

Abstract

本发明涉及利用植物茈菰联合嗜油菌群修复油污湿地的方法。该方法采用茈菰协同专用菌群来治理油污土壤的方法，具体为：将幼苗期的茈菰移植在油污湿地中，待其适应后，在土壤中加入嗜油菌的菌悬液，在嗜油菌与植物根系的协同作用下，除去土壤中的油污。该方法与传统湿地土壤治理方法相比，具有投资少、易操作、工程量小、技术要求不高等优点，无二次污染。修复进程不仅不会破坏土壤生态环境，还有助于改善因石油类污染而引起的土壤退化和生产力下降，恢复并提高其生物多样性。另外，茈菰还具有较好的观赏价值与经济价值。该方法具有经济价值和观赏价值；用于进行湿地石油类污染物的降解和去除，具有环境风险小、成本低、操作性强等特点。

Description

利用茈菰与嗜油微生物联合修复油污湿地的方法

技术领域

本发明涉及一种油污湿地的修复方法，特别是一种利用植物茈菰（Sagittaria sagittifolia L.）联合嗜油菌群修复油污湿地的方法。

背景技术

石油类污染物排入土壤环境后，能破坏土壤结构，堵塞土壤孔隙，影响土壤的通透性，改变土壤有机质的组成和结构，降低土壤质量。石油类物质在土壤中的残留性、累积性较强，能显著影响土壤同外界环境的物质、能量交换；石油在向地下渗透过程中还沿地表扩散、侵蚀土层，使之盐碱化、沥青化、板结化，在重力作用下沿土壤深部迁移，由于石油的粘度大，粘滞性强，在短时间内形成小范围的高浓度污染，改变土壤的物理化学性质，土壤性质的改变会直接影响土壤中化合物的行为，破坏土壤的生产功能。石油类污染物主要通过动物取食、生物放大以及呼吸、皮肤渗透等方式进入体内，能破坏生物体细胞膜性结构的脂溶性，有选择性地损害机体的神经系统等。

生化方法一直是水处理工艺中的重要方法，因石油类污染的特殊性，一般的传统活性污泥法、SBR法、生物滤池等都不适用于会在水体表面形成油膜的油污湿地环境的处理，因此需要具有特殊性能的微生物处理体系。近年来，国内外已有嗜油菌处理含油污水的报道，但对高浓度柴油污水有高效降解率的微生物处理方法尚未见报道；而且利用植物与高效微生物降解高浓度油类污染湿地环境的处理方法亦未见报道。

利用对油类有机物具有很强的分解代谢能力的特种微生物对石油类污染环境进行修复，具有其它方法不可替代的优势。在生物修复中以微生物的作用占优势，多种细菌和真菌都表现出利用石油烃的特性，被实践用来处理海洋溢油事件，废弃物处理以及油的生物乳化等。因此获得优良的微生物，并研究其降解特性，对于成功实施环境修复十分重要。土著微生物相对于外源混合菌在石油污染土壤的生物修复中可以发挥更重要的作用。植物是一个有效的土壤污染处理系统，主要通过直接吸收石油污染物、释放分泌物和酶、刺激根区微生物的活性并强化生物转化作用；植物促进有机污染物的降解一方面是由于根际作用增加了微生物降解菌的数量，另一方面是因为植物分泌有机物为微生物共代谢提供了基质底物。微生物的活动也促进了根系分泌物的释放；另外，植物还可为微生物提供生存场所和可转移氧气，使根区的好氧转化作用得以正常进行；不同植物由于不同的根系特性，具有不同的修复效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用茈菰（Sagittaria sagittifolia L.）与嗜油微生物联合修复油污湿地的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种利用茈菰和微生物联合修复油污湿地的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：将幼苗期的茈菰移植在油污湿地中，待其适应后，在土壤中加入嗜油菌的菌悬液，在嗜油菌与植物根系的协同作用下，除去土壤中的油污；所述的茈菰移植密度10~50株/m²；所述的土壤和菌悬液的体积比为1:100~5:100。

上述的嗜油菌的菌悬液的配制方法为：将嗜油菌在30℃下培养至对数期；离心后收集菌体，用生理盐水反复洗涤后悬浮在生理盐水中，调节吸光度（OD₆₆₀）为1.5；

上述的嗜油菌的菌悬液由假单胞菌HPM1、假单胞菌HPM3和产碱杆菌属HPM2按1:1:1的菌悬液体积比配制成的混合液。

上述的油污湿地的油污含量为20000mg/kg以内。

上述的油污湿地为受柴油类污染的滨海湿地。

本发明所采用的茈菰（Sagittaria sagittifolia L.）为多年生沼生草本植物，纤匐枝顶端膨大为球茎状，呈卵圆形或长圆形。叶形变异较大，沉水叶带状，浮水或突出水面叶通常为三角形状箭形，两侧裂片较顶端裂片略长，顶端裂片长5~25cm，宽5~20cm。两侧裂片尾状长渐尖，叶柄三棱形，长20~40cm。花茎高15~50cm，总状花序顶生，少为圆锥花序；花单性，雌雄同株，下部为雌花，具短梗；上部为雄花，梗细长，苞片披针形，先端钝或尖，基部稍连合；花被片6，排成2轮，外轮3，绿色，花萼状，果时宿存；内轮3，近圆形，花瓣状，白色，基部常带紫色，较外轮的大；雄蕊多数，花丝线形，花药卵形，深紫色；心皮多数，密集于球形的花托上呈球状，子房扁平。瘦果斜倒卵形，扁平，边缘有狭翅。花果期6~10月。

繁殖与栽培：茈菰喜温暖的水温，可以采用种植或分株法栽植的方法进行繁殖，可在春季至夏季进行，可以直接用富含腐殖质的岸边沉积物做繁殖基质，种植或把茈菰幼苗直接栽植到基质中即可，在新叶长出前的一段时间里，温度最好保持在12℃~18℃的范围内比较有助于茈菰的顺利萌芽、生长；栽植株距21cm、行距50cm，亩植4000株左右；栽植最好浅插，栽植深度掌握在10厘米以内，有利于发育生长。茈菰整个生长期间要保持一定的水位，一定要防止其受到干旱，移栽后要浅水勤灌，以提高土温和对水分的需要，移栽大约一个月以后，可排水减少水分供给，以利于茈菰的根向下发育深扎，有利植株大量抽生匍匐茎，到后期也还是应维持浅水环境，保持球茎膨大及整个植株的生长需要。

在石油烃污染土壤上种植或栽植茈菰，茈菰的生长及其根际微生物的活动以及分泌物和酶的作用，加入的嗜油菌对湿地水面及土壤中的石油烃类污染物都具有良好的降解效果，且茈菰能够促进嗜油菌对土壤中石油烃类污染物的降解，因此通过茈菰的代谢作用及其与微生物的协同作用可逐步去除湿地环境中过量的石油烃类污染物，从而达到清除湿地中石油类污染的目的，还可以避免二次污染。

本发明通过种植或栽植修复植物茈菰与嗜油菌联合作用来修复石油类污染的湿地环境。该方法与传统湿地土壤治理方法相比，具有投资少、易操作、工程量小、技术要求不高等优点，无二次污染。修复进程不仅不会破坏土壤生态环境，还有助于改善因石油类污染而引起的土壤退化和生产力下降，恢复并提高其生物多样性。另外，茈菰还具有较好的观赏价值与经济价值。该方法具有经济价值和观赏价值；用于进行湿地石油类污染物的降解和去除，具有环境风险小、成本低、操作性强等特点。

附图说明

图1 茈菰与嗜油菌群对柴油污染物降解后的剩余含量。

图2 茈菰与土著嗜油菌群降解对柴油污染物的去除率。

图3 茈菰与土著嗜油菌群对柴油污染物中链烃组分的降解特征。

具体实施方式

实施例子：茈菰与土著嗜油菌群的除油户外试验

本实验于2010年夏季进行。实验地点在上海大学环境与化工学院实验楼五楼露天阳台，该研究所处上海市宝山区，属湿带半湿大陆性季风气候，年降水量在500~600mm左右。试验用原始石油类污染土壤取自黄浦江-长江口湿地，并从中筛取出本实验所采用的三种嗜油菌株。清洁土壤取自上海大学东区，过2mm筛后，按沙土比2:3均匀混合，并配置成不同柴油浓度梯度的土壤。配置成5个浓度梯度，分别为1000mg/kg，5000mg/kg，10000mg/kg，15000mg/kg及20000mg/kg。实验共设三个处理，分别为：油污土（空白组）、油污土接种菌（微生物组）、油污土接种菌种入茈菰（实验组）。接种菌悬液为：将嗜油菌在30℃下培养至对数期，离心后收集菌体，用生理盐水反复洗涤后悬浮在生理盐水中，调节吸光度（OD₆₆₀）为1.5，菌悬液为三种菌株的1:1:1混合液。每千克土壤中菌悬液的加入量为10ml。根据土壤水分丰缺状况，不定期浇水，保持土壤饱和含水。实验初期，由于土壤肥力低，将肥料溶于水，形成肥料溶液后喷洒于土壤中，每千克土壤中的肥料加入量为13.6g尿素，5g过磷酸钙。浇入菌液时利用小铁铲松动表土，松土时不要伤到茈菰的根，从而保证菌液的均匀分布与土壤中氧气充足，有利于茈菰和微生物的生长繁殖与代谢。

实验共历时60天，在实验过程中间歇采取土样测定其中油类污染物含量及其组分发生的变化。实验结果如下：

(1)不同处理浓度下嗜油菌群对柴油的降解效率

在不同污染物浓度处理下，茈菰对污染物显示出了较强的耐受性，无表观毒害特征，植株均生长良好。从图1各组样品的剩余残油量可以看出，嗜油菌群对土壤中柴油有良好的降解效果，而且在茈菰与嗜油菌的共同作用下，土壤中的残油量会进一步降低。如图2所示各组样品的降解率，在各种污染物浓度下，茈菰与嗜油菌的共同作用使得降解率有了更大的提高；污染土壤植物根际微生态环境对微生物活性具有诱导作用，有利于石油烃的降解和污染土层的生物修复。嗜油菌对柴油的去除率达到45.0~67.4%，在茈菰与嗜油菌的共同作用下，柴油去除率可达到60.2~80.3%。

(2)茈菰联合嗜油菌作用下对柴油组分的降解效果

剩余的残油经气相色谱分析结果如图3所示，在嗜油菌群降解作用下，柴油组分中的烃类污染物发生了明显的变化，烃类各组分含量显著降低，降幅最高达57.9%；而在湿地植物茈菰与嗜油菌的联合作用下，烃类各组分的相对含量发生了更加明显的变化，各烃类组分均有了很大程度的降低，降幅最高可达到70%。

研究证明，利用茈菰作为修复植物，在20000mg/kg以内的油污湿地土壤中种植或栽植茈菰幼苗，密度控制在10~50株/m²范围内，通过茈菰生长及反复刈割过程，即可除去湿地环境中的过量油类污染物。这种湿地岸边沉积物油类污染的茈菰植物修复方法具有修复效率高、费用低、可操作性强、环境风险小等特点，且具有良好的环境效益、经济效益和景观效益。

利用生物修复油污湿地污染环境是一种安全、环境友好型的治理方法。事实证明，生物修复油类污染湿地环境是一项有效性和实用性很强的技术。

Claims

1.一种利用茈菰和微生物联合修复油污湿地的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：将幼苗期的茈菰移植在油污湿地中，待其适应后，在土壤中加入嗜油菌的菌悬液，在嗜油菌与植物根系的协同作用下，除去土壤中的油污；所述的茈菰移植密度10~50株/m²；所述的土壤和菌悬液的体积比为1:100~5:100。

2.根据权利要求1所述的利用茈菰和微生物联合修复油污湿地的方法，其特征在于所述的嗜油菌的菌悬液的配制方法为：将嗜油菌在30℃下培养至对数期；离心后收集菌体，用生理盐水反复洗涤后悬浮在生理盐水中，调节吸光度（OD₆₆₀）为1.5；

3.根据权利要求2所述的利用茈菰和微生物联合修复油污湿地的方法，其特征在于所述的嗜油菌的菌悬液由假单胞菌HPM1、假单胞菌HPM3和产碱杆菌属HPM2按1:1:1的菌悬液体积比配制成的混合液。

3.根据权利要求1所述的利用茈菰和微生物联合修复油污湿地的方法，其特征在于所述的油污湿地的油污含量为20000mg/kg以内。

4.根据权利要求1或3所述的利用茈菰和微生物联合修复油污湿地的方法，其特征在于所述的油污湿地为受柴油类污染的滨海湿地。