CN105312317A - 一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法 - Google Patents

一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其工序包括：①酵母菌活化培养，②酵母菌富集培养至生物量达到1010cfu/ml以上，③酵母菌菌体收获，④酵母菌菌体投放修复土壤。本发明提供的土壤修复方法为环境友好型生物技术，无二次污染与生物安全性问题，可抵抗土壤中其它有毒有害有机物的侵害，降解酸性土壤中石油烃，去除重金属，无需对土壤预先调节pH，省去药剂投加过程，节约成本，为复合污染土壤原位修复提供新方法，具有更广阔的应用前景。

Description

一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法
技术领域
本发明涉及土壤生物修复技术领域，具体涉及一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法。
背景技术
土壤污染是由于人类活动致使某些有害成分的含量明显高于土壤的原有含量而超过土壤的自净能力，由此引起土壤的组成、结构和功能发生变化，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累，达到危害人体健康的程度。其中，石油烃与重金属是土壤污染中两大类重要污染物，主要来源于污水灌溉、工业废渣、城市垃圾、工业废弃物堆放及大气颗粒物沉降。石油烃类污染物如、多环芳烃类(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、卤代烃等结构复杂，难降解，具有较强的生物毒性，一般的微生物很难直接将其降解；重金属污染主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)等元素，重金属污染元素一般只能发生形态的转变和迁移，难以降解。
中国已成为环境问题最严重的国家之一。据统计截至上世纪末，我国受污染的耕地面积达2000多万顷，约占耕地面积的五分之一。每年因土壤污染粮食减产就达1000万吨，还有1200万吨粮食受污染。污染土壤的修复治理有多种途经：一是物理治理，例如翻土、换土，但实施复杂，费用高和易降低土壤肥力；二是化学治理，效果和费用都适中，缺点是容易引起二次污染；三是生物治理，易操作耗费较低，但周期长，效果不显著。
随着全球工业化进程加快，土壤中污染物种类越来越多，成分越来越复杂，加之酸雨的增多，土壤酸化日趋严重，一般的微生物法多采用细菌处理，对环境的抗性差，尤其在修复酸性土壤时必须投洒药剂调节土壤pH值，并且需要利用多种微生物构建菌群达到协同去除污染物的目的。
酵母菌是人类利用最早的微生物之一，其来源广，安全性佳，环境适应性好，被广泛用于人类生产生活中，在环保领域亦显示出巨大的优势。相关文献显示，酵母菌在水处理方面表现出较强的处理效果，对苯系物、酚类化合物、醇醚类化合物、农药、染料、油类、磷、重金属等均具有较好的去除作用。与细菌相比，作为真菌的酵母菌环境抗性更强，且适宜生长pH为4-7，因此更适合于修复酸性土壤，无需通过投加药剂调节土壤pH值。
发明内容
本发明公开了一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其目的在于解决现下土壤中复合污染物去除问题，提供一种简单高效的土壤原位修复技术。
一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其详细工序包括：
①将酵母菌于YPD液体培养基活化培养24-48h，DO维持在2-4mg/L获得种子液；
②将种子液转移至发酵罐中发酵培养，DO维持在2-4mg/L，采用流加方式更换培养液，旧培养液通过膜流出发酵罐，酵母菌被截留在发酵罐内，直至酵母菌富集培养至生物量达到1010cfu/ml以上停止；
③发酵罐内旧培养液通过通过膜流出发酵罐，酵母菌被截留在发酵罐内，收获酵母菌菌体；
④修复土壤时，可将酵母菌菌泥直接投洒于目标受污染土壤，亦可将酵母菌溶解于去离子水中，通过喷壶喷洒于目标受污染土壤，维持生物量≥1010cfu/ml。
优选地，功能微生物为且仅为酵母菌，如酿酒酵母、深红酵母等，既可单为单一菌株，也可为多种复合酵母菌。
优选地，酵母菌富集培养时生物量达到1010cfu/ml。
优选地，生物强化手段为生物富集培养。
优选地，酵母菌对于石油烃的去除作用机制为生物降解，对于重金属的去除作用机制为生物吸附。
优选地，酵母菌具有生物活性。
优选地，目标土壤pH在4-7。
优选地，酵母菌菌体富集与最终收获时采用膜过滤截留菌体。
优选地，酵母菌菌体收获时状态为菌泥状。
优选地，修复土壤时菌体投加方式既可直接投洒菌泥，也可溶于去离子水中喷洒。
本发明中酵母菌修复土壤时对DO无任何要求，无需对土壤调节pH值，安全、高效、经济，为复合污染土壤原位修复提供新方法，具有更广阔的应用前景。
附图说明
附图为本发明的工艺流程示意图；
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的解释。下述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均处于本发明的保护范围之中。由于菌株准备工作步骤相同，故只对修复时做具体实施陈述。
以酿酒酵母为功能菌株，菌株准备详细工序包括：
①将酵母菌于YPD液体培养基活化培养24-48h，DO维持在2-4mg/L获得种子液；
②将种子液转移至发酵罐中发酵培养，DO维持在2-4mg/L，采用流加方式更换培养液，旧培养液通过膜流出发酵罐，酵母菌被截留在发酵罐内，每4h取样检测其中酵母菌生物量，直至生物量达到1010cfu/ml以上停止富集培养；
③将发酵罐内培养液全部排出，发酵罐内旧培养液通过膜(精度1μm)流出发酵罐，酵母菌被截留在发酵罐内，收获酵母菌菌体。
实施例1
田间试验土壤(pH约为5.5)受多环芳烃(516mg/kg)、金属镍(732mg/kg)污染，将酵母菌泥按5％剂量投加于受试土壤(土壤翻耕以混合均匀效果更佳)，每隔5天重复投加一次，经过25天，检测土壤中多环芳烃含量为102.9mg/kg，锰含量为71.3mg/kg，石油醚去除率达80％，锰去除率为90％。
实施例2
盆栽土壤(pH约为6.5)受苯酚(166mg/L)、金属铬(97mg/kg)污染，将酵母菌溶解于去离子水中(维持生物量≥1010cfu/ml)，按5％剂量喷洒于受试土壤，每隔5天重复喷洒一次，经过25天，检测土壤中苯酚含量为21.07mg/L，铬含量为4.83mg/L，苯酚去除率达87％，钴去除率为95％。

Claims (11)

1.一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其详细工序包括：
①将酵母菌于YPD液体培养基活化培养24-48h，DO维持在2-4mg/L获得种子液；
②将种子液转移至发酵罐中发酵培养，DO维持在2-4mg/L，采用流加方式更换培养液，旧培养液通过膜流出发酵罐，酵母菌被截留在发酵罐内，直至酵母菌富集培养至生物量达到1010cfu/ml以上停止；
③发酵罐内旧培养液通过通过膜流出发酵罐，酵母菌被截留在发酵罐内，收获酵母菌菌体；
④修复土壤时，可将酵母菌菌泥直接投洒于目标受污染土壤，亦可将酵母菌溶解于去离子水中，通过喷壶喷洒于目标受污染土壤，维持生物量≥1010cfu/ml。
2.根据权利要求1所述的一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其特征在于所述的微生物为且仅为酵母菌，如酿酒酵母、深红酵母等，既可单为单一菌株，也可为多种复合酵母菌。
3.根据权利要求1所述的一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其特征在于对于石油烃的去除作用机制为生物降解，对于重金属的去除作用机制为生物吸附。
4.根据权利要求1所述的一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其特征在于所述的强化手段为生物富集培养。
5.根据权利要求3所述的一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其特征在于酵母菌具有生物活性。
6.根据权利要求1所述的一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其特征在于酵母菌生物量达到1010cfu/ml(或菌浓度达到20g/L)以上。
7.根据权利要求1所述的一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其特征在于所处理土壤pH在4-7。
8.根据权利要求1所述的一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其特征在于酵母菌修复土壤过程中溶解氧DO无要求。
9.根据权利要求1所述的一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其特征在于酵母菌富集培养过程中通过膜过滤方式将酵母菌截留在发酵罐内。
10.根据权利要求1所述的一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其特征在于酵母菌菌体获得方式为膜过滤方式，所收获的酵母菌为菌泥状态。
11.根据权利要求1所述的一种利用强化酵母菌修复酸性受石油烃、重金属污染土壤的方法，其特征在于菌体投加方式既可直接投洒菌泥，也可溶于去离子水中喷洒。
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