CN106282064A - 修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂、制备方法及修复方法 - Google Patents

修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂、制备方法及修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂、制备方法及修复方法。微生物复合菌剂的微生物主体包括铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌，嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌。将菌种进行增菌培养后冷冻干燥得的菌粉混合即得。将污染土壤粉碎后，加入绿豆粉和微生物复合菌剂翻耕后覆塑料膜，之后定期翻耕和检测有机氯含量，完成污染土壤的修复。本发明的微生物复合菌剂成本低，四种菌种相互协同作用，对OCPs的降解效果明显优于单一菌种的降解效果之和。利用本发明菌群在夏季自然环境条件下，在45天的修复过程中的污染土壤的降解率远远超出单一菌种的降解率，15天内菌群降解率达到20％以上，效果显著。且工艺简单，成本低。

Description

修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂、制备方法及修 复方法
技术领域
本发明涉及污染土壤用微生物菌剂技术领域，尤其涉及修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂、制备方法及修复方法。
背景技术
农药是重要的农用物资，在世界农业生产中扮演着重要角色，对防治病、虫、草、鼠害、保证农业高产稳产有着非常重要的作用。有机氯农药(OrganochlorinePesticides，OCPs)，也被称为典型的持久性有机污染物，由于其突出的持久性、生物积累性和生物毒性等特征而受到全世界的广泛关注是20世纪80年代前应用的最主要和最有效的农药品种之一，由于其具有价格低廉，高效广谱等特点，在世界范围内得到了广泛应用，可以通过食物链富集，逐级上去，最终在哺乳动物，特别是人体脂肪组织中蓄积，对人类的健康构成威胁。
降解有机氯的方法有很多种，如化学法、物理法和生物法。其中物理法和化学法，如焚烧、电化学法等都普遍存在着处理成本高，易造成二次污染，去除效果差等缺点，而生物法则主要利用微生物对OCPs的特异性降解机理进行降解，该法处理效果明显，在降解残留农药过程中发挥着重要作用，成为目前治理残留农药污染的主要手段之一。目前，生物法中大多采用单一种类的微生物对OCPs进行特异性降解，降解效率低，而且也没有研究表明复合微生物可以起到协同增效的作用，故目前仍以单一微生物对土壤进行降解修复。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂、制备方法及修复方法。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂，该微生物复合菌剂的微生物主体包括铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)，嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)和栖稻黄色单胞菌(Flavimonasoryzihabitans)。
进一步地，所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比为0.5-5﹕0.5-3﹕1﹕0.5-4。
优选地，所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比为0.5-1﹕1.1-2﹕1﹕1.1-2。更优的质量比为1﹕1.5﹕1﹕1.5。
优选地，所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比为1.1-1.8﹕0.5-1﹕1﹕0.5-1。更优的质量比为1.6﹕0.6﹕1﹕0.5。
优选地，所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比2-5﹕2.1-3﹕1﹕2.1-4。更优的质量比为2﹕3﹕1﹕4。
本发明的修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂的制备方法，包括以下步骤：
首先，分别将铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌利用增菌培养基进行振荡培养后，过滤，再进行冷冻干燥，得到相对应的菌粉；然后将四种菌种按配方量混合，得到微生物复合菌剂。
其中，所述铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)购置于保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC NO:1.10452；恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)购置于保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC NO:1.3301；嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)购置于保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC NO:1.8094；栖稻黄色单胞菌(Flavimonasoryzihabitans)购置于美国ATCC菌种库，编号ATCC 52638。
使用上述的微生物复合菌剂对土壤进行修复的方法，包括以下步骤：
步骤一、污染土壤预处理：将污染土壤粉碎，并调节污染土壤的含水量为20％-45％；
步骤二、向步骤一处理后的污染土壤中加入绿豆粉和上述的微生物复合菌剂并翻耕混匀，得待降解土壤；其中，控制绿豆粉的加入量为污染土壤质量的0.5％-1.5％，微生物复合菌剂的加入量为污染土壤质量的2％-6％；
步骤三、将步骤二得到的待降解土壤覆盖塑料膜，保持36-48小时，然后去膜，重新翻耕1次；
步骤四、将经步骤三处理后的待降解土壤按每4-6天倒翻一次的频率进行翻耕；且每次翻耕后调节待降解土壤的含水量为20％-45％；同时，每15天-20天测试土壤的有机氯含量，直到有机氯含量达到土壤环境质量标准；完成污染土壤的修复。
优选地，步骤一中，将污染土壤粉碎至粒径小于2cm。更优的是小于1cm。
优选地，步骤一中，调节污染土壤的含水量为25％-40％。更优的是，调节污染土壤的含水量为30％-35％。
优选地，步骤二中，控制绿豆粉的加入量为污染土壤质量的0.5％-1％，微生物复合菌剂的加入量为污染土壤质量的2.5％-5％。
更优的是，步骤二中，控制绿豆粉的加入量为污染土壤质量的1％，微生物复合菌剂的加入量为污染土壤质量的3％。
本发明的有益效果是：本发明的微生物复合菌剂成本低，四种菌种相互协同作用，降解效果明显优于单一菌种的降解效果之和。利用本发明菌群在夏季自然环境条件下，在45天的修复过程中的污染土壤的有机氯降解率远远超出单一的微生物菌种对有机氯农药污染的降解率，15天内菌群降解率达到了20.3％-21.4％，比降解性能最强的铜绿假单胞菌降解率提高了14.6-15.7％；处理效果显著。采用本发明的修复方法，工艺简单，成本低，降解效果显著。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例1的修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂，该微生物复合菌剂的微生物主体包括铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)，嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)和栖稻黄色单胞菌(Flavimonas oryzihabitans)；其中，所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比为1﹕1.5﹕1﹕1.5。
使用本实施例1的微生物复合菌剂对土壤进行修复的方法，包括以下步骤：
步骤一、污染土壤预处理：将污染土壤粉碎至粒径小于2cm(优选小于1cm)，并调节污染土壤的含水量为25％-40％；
步骤二、向步骤一处理后的污染土壤中加入绿豆粉和上述的微生物复合菌剂并翻耕混匀，得待降解土壤；其中，控制绿豆粉的加入量为污染土壤质量的0.5％，微生物复合菌剂的加入量为污染土壤质量的2.5％；
步骤三、将步骤二得到的待降解土壤覆盖塑料膜，保持40小时，然后去膜，重新翻耕1次；
步骤四、将经步骤三处理后的待降解土壤按每4-6天倒翻一次的频率进行翻耕；且每次翻耕后测试污染土壤的含水率，并调节待降解土壤的含水量为25％-40％；同时，每15天测试土壤的有机氯含量，直到有机氯含量达到土壤环境质量标准；完成污染土壤的修复。
同时，本实施例1中，作为对比，进行了平行的4组对比试验：分别为单独采用铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌作为单一微生物菌剂进行修复的对比试验；修复方法与实施例1相同。
对比试验1：采用铜绿假单胞菌为单一微生物菌剂，加入污染土壤中的铜绿假单胞菌的用量与实施例1的微生物复合菌剂中该相应铜绿假单胞菌的用量一致。即对比试验1中铜绿假单胞菌的用量为：污染土壤质量×2.5％×1/5。
对比试验2：采用恶臭假单胞菌为单一微生物菌剂，用量为污染土壤质量×2.5％×1.5/5。
对比试验3：采用嗜麦芽寡养单胞菌为单一微生物菌剂，用量为污染土壤质量×2.5％×1/5。
对比试验4：采用栖稻黄色单胞菌为单一微生物菌剂，用量为污染土壤质量×2.5％×1.5/5。
本实施例1中，对实施例1和对比试验1-4中，在修复过程中每15天对污染土壤中有机氯的含量进行测试，并将测试结果换算为降解率。
降解率＝(初始有机氯-有机氯含量D)/初始有机氯×100％。其中，初始有机氯为未处理的污染土壤中的有机氯含量，有机氯含量D为每15天的测试值。实施例1和对比试验1-4中，有机氯的降解率如下表1所示。
表1
样品 0天 第15天 第30天 第45天
对比试验1 0 5.4％ 5.6％ 5.6％
对比试验2 0 2.1％ 2.2％ 2.0％
对比试验3 0 1.3％ 1.5％ 1.6％
对比试验4 0 0.8％ 0.6％ 0.8％
单一加和 0 9.6％ 9.9％ 10.0％
实施例1 0 20.3％ 20.5％ 20.8％
可见，四种菌种单一的降解率之和明显小于实施例1微生物复合菌剂的降解率。
实施例2
本实施例2的修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂，该微生物复合菌剂的微生物主体包括铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌，嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌；其中，所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比为2﹕3﹕1﹕4。
使用本实施例2的微生物复合菌剂对土壤进行修复的方法，包括以下步骤：
步骤一、污染土壤预处理：将污染土壤粉碎至粒径小于2cm(优选小于1cm)，并调节污染土壤的含水量为25％-40％；
步骤二、向步骤一处理后的污染土壤中加入绿豆粉和上述的微生物复合菌剂并翻耕混匀，得待降解土壤；其中，控制绿豆粉的加入量为污染土壤质量的1％，微生物复合菌剂的加入量为污染土壤质量的5％；
步骤三、将步骤二得到的待降解土壤覆盖塑料膜，保持40小时，然后去膜，重新翻耕1次；
步骤四、将经步骤三处理后的待降解土壤按每4-6天倒翻一次的频率进行翻耕；且每次翻耕后测试污染土壤的含水率，并调节待降解土壤的含水量为25％-40％；同时，每20天测试土壤的有机氯含量，直到有机氯含量达到土壤环境质量标准；完成污染土壤的修复。
同时，本实施例2中，作为对比，进行了平行的4组对比试验，同实施例1相同。其中，对比试验5：采用铜绿假单胞菌为单一微生物菌剂，用量为污染土壤质量×5％×2/10。
对比试验6：采用恶臭假单胞菌为单一微生物菌剂，用量为污染土壤质量×5％×3/10。
对比试验7：采用嗜麦芽寡养单胞菌为单一微生物菌剂，用量为污染土壤质量×5％×1/10。
对比试验8：采用栖稻黄色单胞菌为单一微生物菌剂，用量为污染土壤质量×5％×4/10。
本实施例2中，对实施例2和对比试验5-8中，在修复过程中每20天对污染土壤中有机氯的含量进行测试，并将测试结果换算为降解率。降解率计算同实施例1相同。实施例2和对比试验5-8中，有机氯的降解率如下表2所示。
表2
样品 0天 第15天 第30天 第45天
对比试验5 0 5.7％ 5.8％ 5.6％
对比试验6 0 2.3％ 2.5％ 2.7％
对比试验7 0 1.2％ 1.2％ 1.3％
对比试验8 0 0.5％ 0.5％ 0.6％
简单加和 0 9.7％ 10.0％ 10.2％
实施例2 0 21.4％ 21.6％ 21.8％
可见，四种菌种单一的降解率之和明显小于实施例2微生物复合菌剂的降解率。
实施例3
本实施例3的修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂，该微生物复合菌剂的微生物主体包括铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌，嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌；其中，所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比为1.6﹕0.6﹕1﹕0.5。
使用本实施例3的微生物复合菌剂对土壤进行修复的方法，包括以下步骤：
步骤一、污染土壤预处理：将污染土壤粉碎至粒径小于2cm(优选小于1cm)，并调节污染土壤的含水量为25％-40％；
步骤二、向步骤一处理后的污染土壤中加入绿豆粉和上述的微生物复合菌剂并翻耕混匀，得待降解土壤；其中，控制绿豆粉的加入量为污染土壤质量的1％，微生物复合菌剂的加入量为污染土壤质量的3％；
步骤三、将步骤二得到的待降解土壤覆盖塑料膜，保持40小时，然后去膜，重新翻耕1次；
步骤四、将经步骤三处理后的待降解土壤按每4-6天倒翻一次的频率进行翻耕；且每次翻耕后测试污染土壤的含水率，并调节待降解土壤的含水量为25％-40％；同时，每20天测试土壤的有机氯含量，直到有机氯含量达到土壤环境质量标准；完成污染土壤的修复。
同时，本实施例3中，作为对比，进行了平行的4组对比试验，同实施例1相同。其中，对比试验9：采用铜绿假单胞菌为单一微生物菌剂，用量为污染土壤质量×2.5％×1.6/3.7。
对比试验10：采用恶臭假单胞菌为单一微生物菌剂，用量为污染土壤质量×2.5％×0.6/3.7。
对比试验11：采用嗜麦芽寡养单胞菌为单一微生物菌剂，用量为污染土壤质量×2.5％×1/3.7。
对比试验12：采用栖稻黄色单胞菌为单一微生物菌剂，用量为污染土壤质量×2.5％×0.5/3.7。
本实施例3中，对实施例3和对比试验9-12中，在修复过程中每20天对污染土壤中有机氯的含量进行测试，并将测试结果换算为降解率。降解率计算同实施例1相同。实施例3和对比试验9-12中，有机氯的降解率如下表3所示。
表3
可见，四种菌种单一的降解率之和明显小于实施例3微生物复合菌剂的降解率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂，其特征在于：该微生物复合菌剂的微生物主体包括铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)，嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)和栖稻黄色单胞菌(Flavimonas oryzihabitans)。
2.根据权利要求1所述的修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂，其特征在于：所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比为0.5-5﹕0.5-3﹕1﹕0.5-4。
3.根据权利要求2所述的修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂，其特征在于：所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比为0.5-1﹕1.1-2﹕1﹕1.1-2；
或者，所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比为1.1-1.8﹕0.5-1﹕1﹕0.5-1；
或者，所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比2-5﹕2.1-3﹕1﹕2.1-4。
4.根据权利要求3所述的修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂，其特征在于：所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比为1﹕1.5﹕1﹕1.5；
或者，所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比为1.6﹕0.6﹕1﹕0.5；
或者，所述铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌的质量比为2﹕3﹕1﹕4。
5.如权利要求1至4中任一项所述的修复有机氯农药污染土壤的微生物复合菌剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
首先，分别将铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和栖稻黄色单胞菌利用增菌培养基进行振荡培养后，过滤，再进行冷冻干燥，得到相对应的菌粉；然后将四种菌种按配方量混合，得到微生物复合菌剂。
6.使用如权利要求1至4中任一项所述的微生物复合菌剂对土壤进行修复的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、污染土壤预处理：将污染土壤粉碎，并调节污染土壤的含水量为20％-45％；
步骤二、向步骤一处理后的污染土壤中加入绿豆粉和上述的微生物复合菌剂并翻耕混匀，得待降解土壤；其中，控制绿豆粉的加入量为污染土壤质量的0.5％-1.5％，微生物复合菌剂的加入量为污染土壤质量的2％-6％；
步骤三、将步骤二得到的待降解土壤覆盖塑料膜，保持36-48小时，然后去膜，重新翻耕1次；
步骤四、将经步骤三处理后的待降解土壤按每4-6天倒翻一次的频率进行翻耕；且每次翻耕后调节待降解土壤的含水量为20％-45％；同时，每15天-20天测试土壤的有机氯含量，直到有机氯含量达到土壤环境质量标准；完成污染土壤的修复。
7.根据权利要求6所述的使用微生物复合菌剂对土壤进行修复的方法，其特征在于：步骤一中，将污染土壤粉碎至粒径小于2cm。
8.根据权利要求6所述的使用微生物复合菌剂对土壤进行修复的方法，其特征在于：步骤一中，调节污染土壤的含水量为25％-40％。
9.根据权利要求6所述的使用微生物复合菌剂对土壤进行修复的方法，其特征在于：步骤二中，控制绿豆粉的加入量为污染土壤质量的0.5％-1％，微生物复合菌剂的加入量为污染土壤质量的2.5％-5％。
10.根据权利要求9所述的使用微生物复合菌剂对土壤进行修复的方法，其特征在于：步骤二中，控制绿豆粉的加入量为污染土壤质量的1％，微生物复合菌剂的加入量为污染土壤质量的3％。
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