CN106479506A - 一种治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品及其制造方法；该粉末制品由含菌玉米粉50‑70份，含菌米糠粉15‑25份，含菌花生饼粉10‑20份，含菌豆饼粉5‑10份组成；含菌玉米粉内培养有节杆菌属细菌，细菌浓度为100亿cfu/g‑200亿cfu/g；米糠粉内培养有枯草芽孢杆菌，细菌浓度为50亿cfu/g‑200亿cfu/g；含菌花生饼粉内培养有白腐真菌，白腐真菌浓度为10亿cfu/g‑100亿cfu/g；含菌豆饼粉内培养有侧孢短芽孢杆菌，细菌浓度为50亿cfu/g‑200亿cfu/g；本发明还公开了该细菌粉末制品的制造方法。本发明的细菌粉末制品适用于干燥的重金属污染土壤。

Description

一种治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品及其制造 方法

技术领域

本发明涉及重金属防治领域，尤其涉及一种治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品及其制造方法。

背景技术

干燥土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能自然降解、稀释、流动，会随着时间的延长在土壤中越发富集，危害土壤中种植的植物。近年来人们对于土壤的污染问题日益重视，为减轻重金属对土壤的污染，人们做了许多研究，开发出了各种不同的处理技术，一是活化作用，主要利用不同的手段增加土壤中重金属的活动性，最终将重金属从土壤中排除出去；二是固定化作用，利用不同的手段将土壤中的重金属转变为更稳定的组分，使其难以被作物利用而达到保护作物的目的。

目前的修复方法主要包括电动修复方法、化学淋洗方法以及植物修复方法等，这类方法的优点是能够清除土壤中的重金属，但是应用中存在着耗能高、难于实现原位修复等缺点。相对于活化方法来说，固定方法虽然不能实现重金属的去除，但是操作简便、成本低廉，易于实现原位修复，传统的的固定化方法主要是向土壤中添加不同类型的化学物质，与重金属发生吸附、螯合和沉淀作用来实现重金属的固定化。

在国内已申请的相关专利中，并没有专门针对干燥土壤进行微生物治理的相关技术资料。在相近领域中，专利《一种重金属污染土壤的微生物修复方法》（申请号：201110122739.6，公开日：2011-11-16）公开了一种利用球形红细菌制剂配合淹水治理土壤的方法，其工作原理主要为利用球形红细菌在富水厌氧环境下大量繁殖后吸附重金属，再经由水渗入地下降低土壤中的重金属浓度，但其在治理过程中土壤不能用于种植作业，经济成本高，另一方面，也不适用于缺水、沙化或盐碱化的土壤，应用范围有限；专利《重金属污染土壤微生物修复剂及其应用》（申请号：201410682558.2，公开日：2015-04-22）公开了一种采用枯草芽孢杆菌和热带假丝酵母作为有效成份的重金属污染土壤治理剂，该发明的生物修复剂可以吸附一定比例的重金属，并可在土壤中存留一段时间，但热带假丝酵母属厌氧菌类，在干燥通风的土壤中无法长期存活，另一方面，有效菌株类太少，由于每种微生物都有其局限，因此其治理土壤的效果既不长效、也不全面。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种适用于干燥或沙化的中性或碱性土壤，同时具有降解重金属和促植物生长作用，长期有效用，有效成份功能互补的治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明的治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品由以下重量份的粉末机械混合而成：含菌玉米粉50-70份，含菌米糠粉15-25份，含菌花生饼粉10-20份，含菌豆饼粉5-10份；所述含菌玉米粉内培养有处于生长对数期的节杆菌属细菌，细菌浓度范围为100 亿cfu/g-200亿cfu/g；所述米糠粉内培养有处于生长对数期的枯草芽孢杆菌，细菌浓度范围为50亿cfu/g-200亿cfu/g；所述含菌花生饼粉内培养有白腐真菌，白腐真菌浓度范围为10亿cfu/g-100亿cfu/g；所述含菌豆饼粉内培养有处于生长对数期的侧孢短芽孢杆菌，细菌浓度范围为50亿cfu/g -200亿cfu/g。

上述的治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品，其中：所述节杆菌属细菌为从干燥沙土中提取的节杆菌属细菌，优选采集地为新疆。

上述的治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品，其中：所述白腐真菌为经含Pb²⁺、Cu²⁺的溶剂水驯化的白腐真菌，优选为多孔菌属白腐真菌。

上述的治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品，其中：所述枯草芽孢杆菌为采用平板划线法进行纯化后获得。

上述治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品的制造及使用方法，包括以下步骤：

①准备营养基粉：选用玉米、米糠、花生、黄豆，经过榨油、干货提取、烘干制饼、机械磨粉等步骤分别制得玉米粉、米糠粉、花生饼粉和豆饼粉，所述烘干制饼为低温烘培制饼，将获得的玉米粉、米糠粉、花生饼粉和豆饼粉进行分装，再高温杀菌后封存待用；

②微生物培养：培养并纯化节杆菌属细菌、枯草芽孢杆菌、白腐真菌和侧孢短芽孢杆菌，至获得各菌种对数期的足够菌株；

③按权利要求1所述比例和配方将步骤②获得的菌株移植到步骤①制取的对应营养基粉当中，在28℃-32℃下保存1天，获得对应的含菌营养粉末；

④将步骤③获得的含菌营养粉末按权利要求1所述的重量份数进行混合及机械搅拌，搅拌速度为20-100r/min，制得所述治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品。

与现有技术比较，本发明由于采用了上述方案，具有以下优点：四种微生物均为好氧菌、需氧菌或兼性厌氧菌，能适应在干燥通风的土壤或沙土中长期生存；白腐真菌可将土壤中的植物根系、枯死的茎杆分解为植物可用的营养素，同时分泌出大量酶，可将重金属进行胞外沉淀，降毒后固化在土壤中，防止作物吸收，优选的经驯化的白腐真菌更是对铅、铜污染效果显著；枯草芽孢杆菌同样具有分解植物纤维、促进植物对营养素吸收的作用，另外其还可以胞外吸附较多种类的重金属，使重金属污染治理更加全面；侧孢短芽孢杆菌不仅能吸附较多种类的重金属，而且对线虫及翅目类昆虫的幼虫有明显的杀伤效果，有效地防止了病虫害的发生；节杆菌属细菌，尤其是优选的新疆沙土上采集的节杆菌属细菌，生命力顽强，存活时间长，耐缺水、干旱环境，同时能吸附多种重金属，尤其对是Cu、Zn、Cr和Pb降解率都在85%以上；枯草芽孢杆菌和白腐真菌在分解植物纤维时产生可代谢弱酸，处于盐碱地时可中和一部分碱，降低土壤PH值，并使其不易板结，或处于非碱性环境，该弱酸可自然水解，不会导至土壤PH值变化。

具体实施方式

实施例1：

本发明的治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品由以下重量份的粉末机械混合而成：含菌玉米粉50-70份，含菌米糠粉15-25份，含菌花生饼粉10-20份，含菌豆饼粉5-10份；所述含菌玉米粉内培养有处于生长对数期的节杆菌属细菌，该节杆菌属细菌为在新疆干燥沙土中提取的节杆菌属细菌，细菌浓度范围为100 亿cfu/g-200亿cfu/g；所述米糠粉内培养有处于生长对数期的枯草芽孢杆菌，所述枯草芽孢杆菌为采用平板划线法进行纯化后获得，细菌浓度范围为50亿cfu/g-200亿cfu/g；所述含菌花生饼粉内培养有经含Pb²⁺、Cu^{2 +}的溶剂水驯化的多孔菌属白腐真菌，白腐真菌浓度范围为10亿cfu/g-100亿cfu/g；所述含菌豆饼粉内培养有处于生长对数期的侧孢短芽孢杆菌，细菌浓度范围为50亿cfu/g -200亿cfu/g。

上述治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品的制造及使用方法，包括以下步骤：

①准备营养基粉：选用玉米、米糠、花生、黄豆，经过榨油、干货提取、烘干制饼、机械磨粉等步骤分别制得玉米粉、米糠粉、花生饼粉和豆饼粉，所述烘干制饼为低温烘培制饼，将获得的玉米粉、米糠粉、花生饼粉和豆饼粉进行分装，再高温杀菌后封存待用；

②微生物培养：培养并纯化节杆菌属细菌、枯草芽孢杆菌、白腐真菌和侧孢短芽孢杆菌，至获得各菌种对数期的足够菌株；

③按权利要求1所述比例和配方将步骤②获得的菌株移植到步骤①制取的对应营养基粉当中，在28℃-32℃下保存1天，获得对应的含菌营养粉末；

④将步骤③获得的含菌营养粉末按权利要求1所述的重量份数进行混合及机械搅拌，搅拌速度为20-100r/min，制得所述治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品。

应用本微生物粉末制品的具体步骤为：

①在被重金属污染的干旱土壤表面按10-20kg/亩的比例均匀施加微生物制品。

②对沙土进行耕犁、翻混，并以保持土地常规含水量不变的灌溉速度定期施水。

③每2-3个月重复步骤①-②一次，即可将被重金属污染的沙土地修复为相对良性的土壤。

本实施例在实验田里进行实地效果验证，情况如下：取宁夏省银川市某重金属污染沙地作为实验地，分别取间距十米以上的沙土进行测量后取平均值，其中Pb含量以重量计为73.26mg/kg，Cu含量为51.58mg/kg，Zn含量以重量计为153.13mg/kg，Cd含量为0.472mg/kg；经按本实施例配方以20kg/亩的比例撒于目标沙土表面，然后采用机械物理翻混，一个月后再以同样方式进行检测，结果为：其中Pb含量以重量计为30.25mg/kg，Cu含量为25.13mg/kg，Zn含量以重量计为87.04mg/kg，Cd含量为0.153mg/kg；以同样的方式继续治理一个月后再以同样方式进行检测，结果为：其中Pb含量以重量计为14.10mg/kg，Cu含量为12.07mg/kg，Zn含量以重量计为57.02mg/kg，Cd含量为0.108mg/kg。

国家标准为：Pb（铅）含量以重量计不大于35mg/kg，Cu（铜）含量以重量计不大于35mg/kg，Zn（锌）含量以重量计不大于100mg/kg，Cd（镉）含量以重量计不大于0.20 mg/kg。

本发明的重金属污染土壤的细菌粉末制品治理土壤的工作原理为：

本发明选用的有效成份菌株均可适应干燥、沙化、通风的土壤；其中，白腐真菌可将土壤中的植物根系、枯死的茎杆分解为植物可用的营养素，同时分泌出大量酶，可将重金属进行胞外沉淀，降毒后固化在土壤中，防止作物吸收，优选的经驯化的白腐真菌更是对铅、铜污染效果显著；枯草芽孢杆菌同样具有分解植物纤维、促进植物对营养素吸收的作用，另外其还可以胞外吸附较多种类的重金属，使重金属污染治理更加全面；侧孢短芽孢杆菌不仅能吸附较多种类的重金属，而且对线虫及翅目类昆虫的幼虫有明显的杀伤效果，有效地防止了病虫害的发生；节杆菌属细菌，尤其是优选的新疆沙土上采集的节杆菌属细菌，生命力顽强，存活时间长，耐缺水、干旱环境，同时能吸附多种重金属，尤其对是Cu、Zn、Cr和Pb降解率都在85%以上；枯草芽孢杆菌和白腐真菌在分解植物纤维时产生可代谢弱酸，处于盐碱地时可中和一部分碱，降低土壤PH值，并使其不易板结，或处于非碱性环境，该弱酸可自然水解，不会导至土壤PH值变化。

本发明尤其适用于缺水、干旱土壤，特别是附近有铅、铜相关的治金厂矿或重工厂的区域。

对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品，其特征在于：

该粉末制品由以下重量份的粉末机械混合而成：含菌玉米粉50-70份，含菌米糠粉15-25份，含菌花生饼粉10-20份，含菌豆饼粉5-10份；

所述含菌玉米粉内培养有处于生长对数期的节杆菌属细菌，细菌浓度范围为100 亿cfu/g-200亿cfu/g；所述米糠粉内培养有处于生长对数期的枯草芽孢杆菌，细菌浓度范围为50亿cfu/g-200亿cfu/g；所述含菌花生饼粉内培养有白腐真菌，白腐真菌浓度范围为10亿cfu/g-100亿cfu/g；所述含菌豆饼粉内培养有处于生长对数期的侧孢短芽孢杆菌，细菌浓度范围为50亿cfu/g -200亿cfu/g。

2.根据权利要求1所述的治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品，其特征在于：所述节杆菌属细菌为从干燥沙土中提取的节杆菌属细菌，优选采集地为新疆。

3.根据权利要求2所述的治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品，其特征在于：所述白腐真菌为经含Pb²⁺、Cu²⁺的溶剂水驯化的白腐真菌，优选为多孔菌属白腐真菌。

4.根据权利要求3所述的治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品，其特征在于：所述枯草芽孢杆菌为采用平板划线法进行纯化后获得。

5.根据上述任一权利要求所述治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

①准备营养基粉：选用玉米、米糠、花生、黄豆，经过榨油、干货提取、烘干制饼、机械磨粉等步骤分别制得玉米粉、米糠粉、花生饼粉和豆饼粉，所述烘干制饼为低温烘培制饼，将获得的玉米粉、米糠粉、花生饼粉和豆饼粉进行分装，再高温杀菌后封存待用；

②微生物培养：培养并纯化节杆菌属细菌、枯草芽孢杆菌、白腐真菌和侧孢短芽孢杆菌，至获得各菌种对数期的足够菌株；

③按权利要求1所述比例和配方将步骤②获得的菌株移植到步骤①制取的对应营养基粉当中，在28℃-32℃下保存1天，获得对应的含菌营养粉末；

④将步骤③获得的含菌营养粉末按权利要求1所述的重量份数进行混合及机械搅拌，搅拌速度为20-100r/min，即制得所述治理重金属污染干旱土壤的微生物粉末制品。