CN102174418A

CN102174418A - 一株能生物修复重金属污染土壤的菌株及生物修复方法

Info

Publication number: CN102174418A
Application number: CN201110050792XA
Authority: CN
Inventors: 李梦杰; 李荣春
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2011-09-07

Abstract

本发明公开了一株能生物修复重金属污染土壤的菌株及生物修复方法，利用GGHN08-116菌株固体发酵农作物废弃物，具有修复受汞、铅、铬污染土壤的能力，并且菌株具有菌丝生长速度快，抗杂能力强等特点。生物修复包括以下步骤：1.菌株的驯化选育；2.菌株最适宜营养条件；3.菌种扩繁；4.农业废弃物(玉米杆、玉米芯、棉籽壳、豆秸、稻草等)预处理；5.接种发菌；6.施入受重金属污染土壤。

Description

一株能生物修复重金属污染土壤的菌株及生物修复方法

技术领域

本发明涉及土壤原位修复领域以及微生物固体发酵领域，更具体的说，本发明涉及一种用低廉的农业废弃物固体发酵来处理受重金属污染土壤的方法，以及该方法所用的菌株。

背景技术

据统计目前我国受铬、铅、汞等重金属污染的耕地面积近2000万hm²，约占总耕地面积的1/5，土壤受污染后不仅降低了土壤肥力，破坏了土壤中微生物群落，而且由于土壤污染衍生出来的食品安全问题更是直接危害着人类的健康。微生物修复法是利用某些特殊微生物，通过新陈代谢作用，吸收去除土壤中的重金属或使重金属形态转化，降低重金属的毒性，净化土壤的一种方法，现今微生物修复受重金属污染土壤是国内外研究的一个热点，但很多从土壤中分离的微生物由于它们可以在土壤中不借助任何底物生存，所以往往造成二次污染，成为了微生物修复的瓶颈。本发明所用菌株GGHN08-116为白腐真菌类，必须在底物存在的条件下才能在土壤中生存，而随着底物养分的枯竭，该真菌也随之消失，不会造成二次污染，并且在修复重金属污染土壤的同时，由于将农业废弃物充分分解，明显提高土壤肥力。

发明内容

本发明是人工驯化了一株具有修复受汞、铅、铬重金属污染土壤的菌株，及一种利用农作物废弃物廉价固体发酵生物修复污染土壤的方法，当施入量为每亩1.5吨时，利用该法可以让土壤中交换态汞含量从0.3mg/kg降至0.04mg/kg，降解率为87％；土壤中交换铅含量从1000mg/kg降至428mg/kg，降解率为57.2％；土壤中交换铬含量从600mg/kg降至89.8％，降解率为85.03％。本发明具体内容包括以下几个方面：1.野生菌株收集及驯化。将野外菇木分离的大量菌株首先通过出菇实验印证，然后通过菌丝生长速度测定试验、抗杂能力试验、以及在高重金属离子浓度的培养基培养试验，最终筛选得到菌株为裂褶菌GGHN08-104。该菌株采自滇中地区，经纬度为23°34‘881”N；101°59‘882”E，海拔高度为395m，宿主植物为油松Pinus tabulaeformis Carr.。2.菌株最适宜营养条件。最理想碳源依次为葡萄糖和蔗糖，氮源为酵母粉、牛肉膏及蛋白胨，碳氮比为30∶1，无机盐为Mg8O₄和KH₂PO₄，最佳培养基为：葡萄糖2％，牛肉膏0.5％，MgSO₄ 0.3％，温度为12-28℃，最适宜为25℃。3.菌种扩繁。菌种可以是液体菌种，也可以使固体菌种。液体菌种：将不加琼脂的PDA培养基灭菌冷却接种，在液体发酵罐中培养，温度为25℃。固体菌种：将培养料高压灭菌2小时，冷却后接种，配方为玉米芯80％、稻草10％、麦麸8％、石灰1％、糖1％。12-28℃之间暗培养。4.农业废弃物(玉米杆、玉米芯、棉籽壳、豆秸、稻草等)预处理。将原料建堆，长、宽随意，高1.5m左右，含水量为50％-55％之间，水中加2％左右石灰，建好堆以后盖膜保温，3-4天翻堆一次，一共翻堆三次。5.接种发菌。每15cm高的原料上撒一层2cm厚的菌种，堆高在60cm左右，如果是液体菌种则直接撒在原料表面。接种以后再用薄膜覆盖，遮阴避光即可。6.气温在20℃以上时，8-10天菌丝就能全部长满，最后将长满菌丝的原料像施农家肥一样直接施入受重金属污染土壤即可。7.当施入量为每亩1.5吨时，可以将土壤中交换态汞含量从0.3mg/kg降至0.04mg/kg，降解率为87％；土壤中交换铅含量从1000mg/kg降至428mg/kg，降解率为57.2％；土壤中交换铬含量从600mg/kg降至89.8％，降解率为85.03％。8.由于该菌株属于中高温菌株，所以一般不提倡在冷凉季节发酵。

具体实施方式

1.菌株的驯化选育：

首先通过菇木分离的方法从野外获得大量菌种，具体措施：去除菇木上的子实体，用酒精棉球擦拭菇木、手、手术刀等用具，将擦拭过用具的棉球用火点燃灼烧手术刀，通红后冷却，轻轻削去着生子实体的菇木表皮，然后再一次灼烧手术刀，待冷却后，用手术刀在去皮后的菇木位置切取下块菇木接入装有PDA培养基的离心管中。

然后通过纯化及出菇试验验证，具体措施：将在野外菇木分离的菌种带回实验室转接到灭好菌的PDA培养基上，直至菌落纯净方可。将纯化后菌种接种到灭好菌的培养料上，配方为棉籽壳80％，麦麸18％，糖1％，石膏1％，25℃下暗培养，待菌丝长满菌袋移至出菇房出菇。

最后通过菌丝生长速度测定试验、抗杂能力试验、以及在高重金属离子浓度的培养基培养试验。具体措施：将野外采集的所有纯化菌株，在相同条件下培养，每日测量其生长速度；将菌株与其他真菌同时接种于一个培养皿上，检测其抗杂菌能力；将菌株接种于高浓度的重金属培养基(PDA培养基中添加氯化汞：3mg/L，硝酸铅：1000mg/L，重铬酸钾：600mg/L)，检测其抗重金属离子毒害的能力。

通过以上试验，最终筛选出该菌株(GGHN08-116)。

2.菌株最适宜营养条件：

经过对最佳碳源、氮源、无机盐的筛选试验。结果表明：最理想碳源依次为葡萄糖和蔗糖，氮源为酵母粉、牛肉膏及蛋白胨，碳氮比为30∶1，无机盐为MgSO₄和KH₂PO₄，最佳培养基为：葡萄糖2％，牛肉膏0.5％，MgSO₄ 0.3％。温度为12-28℃菌丝生长良好，最适宜为25℃

3.菌种扩繁：

利用食用菌栽培菌种扩繁程序：母种→原种→三级种，其中母种培养基为PDA培养基，原种培养基为玉米芯80％、麦麸18％、石灰1％、糖1％。18-28℃之间暗培养。三级种培养基为玉米芯80％、稻草10％、麦麸8％、石灰1％、糖1％。

4.农业废弃物(玉米杆、玉米芯、棉籽壳、豆秸、稻草等)预处理：

将原料建堆，长、宽随意，高1.5m左右，含水量为50％-55％之间，水中加2％左右石灰，建好堆以后盖膜保温，3-4天翻堆一次，一共翻堆三次。

5.接种发菌：

每15cm高的原料上撒一层2cm厚的菌种，堆高在60cm左右(建堆过高会由于温度过高形成杀菌)，如果是液体菌种则直接撒在原料表面。接种以后再用薄膜覆盖，遮阴避光即可。

6.施入受重金属污染土壤：

气温在20℃以上时，8-10天菌丝就能全部长满，最后将长满菌丝的原料像是农家肥一样直接施入受重金属污染土壤即可。

经此方法处理后的重金属污染土壤，三个月后，交换态重金属含量明显下降，其中汞、铬下降幅度大于铅，说明利用该菌株固体发酵修复受汞、铬污染土壤更有优势。

Claims

1.一株能生物修复重金属污染土壤的菌株及生物修复方法，其特征在于利用该菌株固体发酵农业废弃物，利用微生物的次生代谢产物以及微生物将农业废弃物分解成的大量具有络合和吸附作用的官能团，修复受汞、铅、铬污染的土壤，其内容包括：菌株的筛选和驯化；菌株适宜生长条件的确定；农业废弃物的预处理；接种发菌；施入受重金属污染土壤。所述菌株为裂褶菌GGHN08-116菌株。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于裂褶菌GGHN08-116菌株菌丝生长速度快，抗杂菌能力强并且该菌株能在高浓度的重金属培养基上正常生长。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵温度广泛，在12-28℃之间菌丝生长良好。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该菌株固体发酵产物广泛，可以用玉米杆、玉米芯、棉籽壳、豆秸、稻草等农业废弃物，农业废弃物预处理是指利用建堆发酵，让原料腐熟。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将菌种层播在腐熟的原料上，遮阴发菌。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将裂褶菌GGHN08-116菌株发酵产物施入土壤后能显著降低土壤中交换态重金属。