CN104694428A - 一种用于去除土壤中硝基甲苯的微生物制剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微生物技术领域，公开了一种用于去除土壤中硝基甲苯的微生物制剂，由如下重量份的原料制备而成：复合菌液1-2份，辅料1-2份，天然矿物质3-4份，生物有机质10-15份。本发明微生物制剂能够有效地处理硝基甲苯污染土壤，处理效果好，成本低廉，制备方法简单可行。

Description

一种用于去除土壤中硝基甲苯的微生物制剂
技术领域
本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种用于去除土壤中硝基甲苯的微生物制剂。
背景技术
TNT(2，4，6三硝基甲苯)是一种无色或淡黄色晶体，溶点为354K(80.9℃)。TNT是目前产量最高的生产炸药，近年来弹药车间中TNT的制造、加工和包装已经导致土壤高浓缩的污染，最终将导致地下水的污染。人长期暴露于硝基甲苯会增加患贫血症和肝功能不正常的机会。注射了或吸入三硝基甲苯的动物亦发现会影响血液和肝脏、脾脏发大和其他有关免疫系统的坏影响。亦有证据证明了TNT对男性的生殖功能有不良影响，而TNT也被列为一种可能致癌物。目前，该类污染物处理难度较大。
现有技术中对硝基甲苯污染处理的方式主要有：物理方法：吸附法和萃取法；化学法：浓缩焚烧法、紫外照射法、臭氧及组合臭氧氧化法等；然而，物理方法、化学方法处理三硝基甲苯废水，操作复杂，费用贵，治理不彻底，效果令人不堪满意。生物法是利用生物的新陈代谢作用对废水中的污染物进行转化，使之无害化的处理方式。硝基甲苯类化合物降解菌对硝基甲苯的彻底降解是十分必需的。许多化工厂已经应用降解性微生物处理硝基甲苯，并且已经取得了显著的效果。中国专利CN102864108A公开了一种修复硝基甲苯污染土壤的复合菌剂，该菌剂具备一定的修复功能，但是部分菌株的繁殖速率慢，以及对二硝基甲苯的处理效果差，不能兼做肥料。因此，我们需要开发研制一种用于去除土壤中硝基甲苯的新型微生物制剂。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，克服了现有技术中存在的不足之处，提供了一种用于去除土壤中硝基甲苯的微生物制剂，该微生物制剂包含多种菌株，配伍合理，协同作用强，能够有效地去除土壤中的硝基甲苯，而且还可以作为一种生物菌肥，大大提高了粮食产量；本发明微生物制剂投入成本低廉，可大规模推广使用。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种用于去除土壤中硝基甲苯的微生物制剂，其由如下重量份的原料制备而成：复合菌液1-2份，辅料1-2份，天然矿物质3-4份，生物有机质10-15份。
所述微生物制剂的制备方法包括如下步骤：将复合菌液和生物有机质混合搅拌均匀，30℃培养12小时，然后添加辅料和天然矿物质，100转/min搅拌3min，最后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为8％，即得。
所述复合菌液按照如下方法制备而成：将鲍曼不动杆菌、蜡状芽孢杆菌、赤红球菌、藤黄微球菌以及粪肠球菌分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照1∶1∶2∶3∶3的体积比混合搅拌均匀即得。
所述辅料按照如下方法制备而成：
首先控制锯末和壳聚糖的粒径均为50-100目，然后将锯末、壳聚糖和甘油按照1∶1∶1的质量比混合均匀，即得。
所述天然矿物质按照如下方法制备而成：
首先将沸石进行粉碎处理，得到粒径在50-100目之间的沸石粉，然后与腐植酸和草炭按照1∶1∶1的重量比混合均匀，即得；所述腐植酸和草炭的粒径均控制在50-100目之间；
所述生物有机质按照如下方法制备而成：将豆粕按1∶1的重量比加水，搅拌均匀，90℃提取1h，过滤，取上清液即为豆粕浸提液；将花生壳晒干，用粉碎机粉碎成花生壳粉；将花生壳粉和豆粕浸提液添加到搅拌罐中，500转/分钟的速度搅拌15分钟后，将搅拌罐中的物料送入反应器中，往反应器中通入水蒸汽，维持反应器的温度在95℃以上，保温反应30分钟，最后自然冷却即得；花生壳粉和豆粕浸提液质量比为1∶2。
所述鲍曼不动杆菌为鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumanii)为ATCC 19606；所述蜡状芽孢杆菌为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)ATCC 10876；所述赤红球菌为赤红球菌(Rhodococcus ruber)ATCC 15906；所述藤黄微球菌为藤黄微球菌(Micrococcus luteus)ATCC 49442；所述粪肠球菌为粪肠球菌(Enterococcus faecalis)为ATCC 29212.
上述微生物制剂的使用方法包括：首先将土壤翻松平整，翻土深度为30-40cm，喷洒水，保持土壤含水量为30％，然后按照每立方米土壤使用200g微生物制剂的添加量播撒微生物制剂。
本发明所述菌种均可以从美国模式培养物集存库(ATCC)等商业渠道购买得到。本发明的菌株的扩大培养方法可按照文献记载或者现有技术的记载进行，此处不是本发明的创新点，限于篇幅，并不一一赘述。
本发明取得的有益效果主要但不限于以下几个方面：
本发明微生物制剂能够有效地处理硝基甲苯污染土壤，处理效果好，成本低廉，制备方法简单可行；
本发明微生物制剂还具备一定的肥效，可作为一种微生物肥料，可提高粮食作物的产量；
本发明微生物制剂中各菌种之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，活性高，生物量大，繁殖快；
本发明充分利用了农业废弃物和天然矿物质，既可作为微生物养料，还可以作为肥料养分，一举两得，变废为宝。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于去除土壤中硝基甲苯的微生物制剂，其由如下重量份的原料制备而成：复合菌液1份，辅料1份，天然矿物质3份，生物有机质10份；
所述微生物制剂的制备方法包括如下步骤：将复合菌液和生物有机质混合搅拌均匀，30℃培养12小时，然后添加辅料和天然矿物质，100转/min搅拌3min，最后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为8％(w/w)，即得；
所述复合菌液按照如下方法制备而成：
将鲍曼不动杆菌、蜡状芽孢杆菌、赤红球菌、藤黄微球菌以及粪肠球菌分别培养成浓度为1×108个/m1的菌液，按照1∶1∶2∶3∶3的体积比混合搅拌均匀即得；
所述辅料按照如下方法制备而成：
首先控制锯末和壳聚糖的粒径均为50目，然后将锯末、壳聚糖和甘油按照1∶1∶1的质量比混合均匀，即得；
所述天然矿物质按照如下方法制备而成：
首先将沸石进行粉碎处理，得到粒径在50目的沸石粉，然后与腐植酸和草炭按照1∶1∶1的重量比混合均匀，即得；所述腐植酸和草炭的粒径均控制在50目；
所述生物有机质按照如下方法制备而成：
将豆粕按1∶1的重量比加水，搅拌均匀，90℃提取1h，过滤，取上清液即为豆粕浸提液；将花生壳晒干，用粉碎机粉碎成花生壳粉；将花生壳粉和豆粕浸提液添加到搅拌罐中，500转/分钟的速度搅拌15分钟后，将搅拌罐中的物料送入反应器中，往反应器中通入水蒸汽，维持反应器的温度在95℃，保温反应30分钟，最后自然冷却即得；花生壳粉和豆粕浸提液质量比为1∶2。
微生物制剂的使用方法包括：首先将土壤翻松平整，翻土深度为30cm，喷洒水，保持土壤含水量为30％，然后按照每立方米土壤使用200g微生物制剂的添加量播撒微生物制剂。
实施例2
一种用于去除土壤中硝基甲苯的微生物制剂，其由如下重量份的原料制备而成：复合菌液2份，辅料2份，天然矿物质4份，生物有机质15份；
所述微生物制剂的制备方法包括如下步骤：将复合菌液和生物有机质混合搅拌均匀，30℃培养12小时，然后添加辅料和天然矿物质，100转/min搅拌3min，最后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为8％(w/w)，即得。
所述复合菌液按照如下方法制备而成：
将鲍曼不动杆菌、蜡状芽孢杆菌、赤红球菌、藤黄微球菌以及粪肠球菌分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照1∶1∶2∶3∶3的体积比混合搅拌均匀即得；
所述鲍曼不动杆菌为鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumani i)为ATCC 19606(Infect Immun.2012Mar；80(3)：1015-24)；
所述蜡状芽孢杆菌为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)ATCC 10876(例如New J.Chem.，2007，31，748-755)；
所述赤红球菌为赤红球菌(Rhodococcus ruber)ATCC 15906(J.Bacteriol.November 2001)；所述藤黄微球菌为藤黄微球菌(Micrococcus luteus)ATCC 49442(APPLIED ANDENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY1992，p.3423-3425)；
所述粪肠球菌为粪肠球菌(Enterococcus faecalis)为ATCC 29212(In Vivo.2009Jan-Feb；23(1)：81-7.)；
所述辅料按照如下方法制备而成：
首先控制锯末和壳聚糖的粒径均为100目，然后将锯末、壳聚糖和甘油按照1∶1∶1的质量比混合均匀，即得；
所述天然矿物质按照如下方法制备而成：
首先将沸石进行粉碎处理，得到粒径在100目的沸石粉，然后与腐植酸和草炭按照1∶1∶1的重量比混合均匀，即得；所述腐植酸和草炭的粒径均控制在100目；
所述生物有机质按照如下方法制备而成：
将豆粕按1∶1的重量比加水，搅拌均匀，90℃提取1h，过滤，取上清液即为豆粕浸提液；将花生壳晒干，用粉碎机粉碎成花生壳粉；将花生壳粉和豆粕浸提液添加到搅拌罐中，500转/分钟的速度搅拌15分钟后，将搅拌罐中的物料送入反应器中，往反应器中通入水蒸汽，维持反应器的温度在100℃，保温反应30分钟，最后自然冷却即得；花生壳粉和豆粕浸提液质量比为1∶2。
上述微生物制剂的使用方法包括：首先将土壤翻松平整，翻土深度为40cm，喷洒水，保持土壤含水量为30％，然后按照每立方米土壤使用200g微生物制剂的添加量播撒微生物制剂。
实施例3
本发明修复污染土壤试验：
采用本发明实施例2制备的微生物制剂处理某炸药厂附近的污染土壤，选取土壤面积为1亩地，首先将土壤翻松平整，翻土深度为40cm，喷洒水，保持土壤含水量为30％，然后按照每立方米土壤使用200g微生物制剂的添加量播撒微生物制剂，一周后，检测硝基苯的含量，见表1：
表1
指标 处理前g/m3 处理后g/m3
三硝基甲苯 298 0.13
二硝基甲苯 82 0.16
硝基甲苯 126 0.28
结论：经过检测发现，本发明微生物制剂能够有效地去除硝基甲苯类物质。
实施例4
本发明微生物制剂的肥效试验，以水稻为例：
试验田位于河东区水稻试验基地，种植水稻，设置两份试验田，分为实验组和对照组，面积均为10亩，施肥量和种植条件完全相同，实验组额外施加实施例2制备的微生物制剂，每亩施加10kg，水稻种植前均匀撒播。两组同时收获水稻，测定水稻亩产量以及增产率；同时检测水稻穗粒数、千粒重以及空秕粒数，见表2：
表2
结论：通过比较发现，实验组水稻空秕粒数、穗粒数、千粒重以及亩产量明显高于对照组。
上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种用于去除土壤中硝基甲苯的微生物制剂，其特征在于，所述微生物制剂由如下重量份的原料制备而成：复合菌液1-2份，辅料1-2份，天然矿物质3-4份，生物有机质10-15份。
2.根据权利要求1所述的微生物制剂，其特征在于，所述微生物制剂的制备方法包括如下步骤：将复合菌液和生物有机质混合搅拌均匀，30℃培养12小时，然后添加辅料和天然矿物质，100转/min搅拌3min，最后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为8％，即得。
3.根据权利要求1或2所述的微生物制剂，其特征在于，所述复合菌液按照如下方法制备而成：
将鲍曼不动杆菌、蜡状芽孢杆菌、赤红球菌、藤黄微球菌以及粪肠球菌分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照1∶1∶2∶3∶3的体积比混合搅拌均匀即得。
4.根据权利要求3所述的微生物制剂，其特征在于，所述辅料按照如下方法制备而成：
首先控制锯末和壳聚糖的粒径均为50-100目，然后将锯末、壳聚糖和甘油按照1∶1∶1的质量比混合均匀，即得。
5.根据权利要求1或2或4所述的微生物制剂，其特征在于，所述天然矿物质按照如下方法制备而成：
首先将沸石进行粉碎处理，得到粒径在50-100目之间的沸石粉，然后与腐植酸和草炭按照1∶1∶1的重量比混合均匀，即得；所述腐植酸和草炭的粒径均控制在50-100目之间。
6.根据权利要求1或2或4所述的微生物制剂，其特征在于，所述生物有机质按照如下方法制备而成：将豆粕按1∶1的重量比加水，搅拌均匀，90℃提取1h，过滤，取上清液即为豆粕浸提液；将花生壳晒干，用粉碎机粉碎成花生壳粉；将花生壳粉和豆粕浸提液添加到搅拌罐中，500转/分钟的速度搅拌15分钟后，将搅拌罐中的物料送入反应器中，往反应器中通入水蒸汽，维持反应器的温度在95℃以上，保温反应30分钟，最后自然冷却即得；花生壳粉和豆粕浸提液质量比为1∶2。
7.根据权利要求3所述的微生物制剂，其特征在于，所述鲍曼不动杆菌为鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumanii)为ATCC 19606；所述蜡状芽孢杆菌为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)ATCC 10876；所述赤红球菌为赤红球菌(Rhodococcus ruber)ATCC 15906；所述藤黄微球菌为藤黄微球菌(Micrococcus luteus)ATCC 49442；所述粪肠球菌为粪肠球菌(Enterococcus faecalis)为ATCC 29212。
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