CN106554086B - 一种基于蒲叶-真菌联合作用的镉污染食物链修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于蒲叶‑真菌联合作用的镉污染食物链修复方法，属于污染生态修复领域，包括以下步骤：（1）将枯黄的香蒲置于正常河流中让微生物分解者在蒲叶上定殖15天；（2）将定殖后的香蒲放入经过滤灭菌的河水进行培养富集15天；（3）配制加入小球藻和镉溶液的COMBO培养基，加入隆线溞，组成镉污染的食物链体系；（4）将步骤（2）经富集的香蒲加入镉污染的食物链体系中，记录隆线溞的生长情况，即隆线溞第一次怀卵时间、第一次生产时间、生产次数以及后代个数等生长繁殖指标。本发明具有环境友好、工艺流程简单、修复成本低廉等特点，能够为镉污染水体修复方法提供新的技术支持。

Description

一种基于蒲叶-真菌联合作用的镉污染食物链修复方法
技术领域
本发明属于污染生态修复领域，具体涉及一种基于蒲叶-真菌联合作用的镉污染食物链修复方法。
背景技术
近年来，由于我国工业化的快速发展，使得在矿产开发、冶炼以及其他工业生产过程中产生的废气、废水和废渣被无节制排放到自然界，造成了严重的重金属污染现象。其中，含有重金属镉的废水污染严重。重金属是一类具有潜在危害的重要污染物，由于具有隐蔽性、长期性和不可逆性，所以当重金属通过土壤-植物系统或水体-浮游植物-浮游动物-鱼贝类迁移转化，并经过食物链的积累和放大作用，就会对人类产生更大的毒害。金属镉是一种不可降解的，对人体有害的重金属污染物，不论是短期、长期暴露均会导致动物、植物、微生物和人类多个系统损害。目前水体被镉污染的事件不断增多，对人类的危害也相应变大，问题严峻，有待及时找到解决办法。由于微生物无法分解和转化重金属而对环境造成危险，是环境中潜在的主要污染物。随着工业的极速发展和三大废物的大量排放，每一年都很大部分的镉进入到环境中，使其成为现如今污染水域的重要金属元素之一，给农林牧渔业及人类生态环境造成严重危害和影响，尤其是水生动物通过层层食物链可富集水环境中的镉，从而影响水生生物的生长、繁殖等生理活动。因此非常有必要对镉污染进行深入的研究。
由于镉污染现象严重，对含镉废水进行有效处理、对含镉水域进行修复的问题成为环境治理的重点。随着工业的迅猛发展，镉污染水体的事件不断增多，水环境中的镉可以通过食物链富集到相当高的浓度。例如：跟水环境相比，藻类可以富集11-20 倍，而鱼类可以富集103-105 倍，同样的，贝类富集105-106 倍，并且更可怕的是，在非污染区螺贝类镉含量仅仅为0.05 mg/kg，而污染区螺贝类中镉含量可高达420 mg/kg，由此可见，通过一层又一层食物链的富集，最终可以带给人类的危害是极大的。通过查阅资料，我们知道，含镉废水的常用的处理方法主要有：化学沉淀法、漂白粉氧化法和离子交换法。但是这些比较传统的处理方法都存在着一些问题，例如二次污染、成本高、处理效果不明显等等。所以，经过近来几年科研人员的研究发现，生物材料在处理金属污染，特别是处理镉污染方面，以其具备有成本低、处理效果较好并且处理结果清洁并且无污染的优点，在重金属废水处理和修复方面展现出较强的优势，得到了广大研究人员和污水处理机构的关注。
发明内容
本发明的目的在于提供基于蒲叶-真菌联合作用的镉污染食物链修复方法。
基于上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于蒲叶-真菌联合作用的镉污染食物链修复方法，包括以下步骤：
（1）将枯黄的香蒲置于正常河流中让微生物分解者在蒲叶上定殖15天；
（2）将定殖后的香蒲放入经过滤灭菌的河水进行培养富集15天；
（3）配制加入小球藻和镉溶液的COMBO培养基，加入隆线溞，组成镉污染的食物链体系；
（4）将步骤（2）经富集的香蒲加入镉污染的食物链体系中，记录隆线溞的生长情况，即隆线溞第一次怀卵时间、第一次生产时间、生产次数以及后代个数等生长繁殖指标。
进一步地，所述COMBO培养基中镉离子的浓度为0.1 μg/L
进一步地，步骤（2）中，培养温度为18 ℃，培养的同时转动培养容器，转速为120rpm。
进一步地，所述香蒲经冲洗、烘干、裁剪后再装入孔径是0.5厘米的凋落物袋中，然后置于正常河流中让微生物分解者在蒲叶上定殖；所述香蒲为2厘米长的叶段。
进一步地，所述香蒲为狭叶香蒲。
本发明提供的方法从根本上解决了现有重金属污染水体治理技术存在的治理成本高、工程量大、易造成二次污染和治理周期长等不足，具有环境友好、工艺流程简单、修复成本低廉等特点，能够为镉污染水体修复方法提供新的技术支持。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1 准备实验
1、准备驯化狭叶香蒲
（1）将蒲叶洗去浮土放入烘箱恒温（40 ℃）烘干3天至恒重，取出已烘干的蒲叶分装两袋（120片/袋），运至济源砚瓦河，在河流中让微生物分解者在蒲叶上定殖15天。
（2）定殖完成的蒲叶取回，装入250 ml 的锥形瓶中，加入200 mL提前过滤灭菌晾至室温的河水，放入摇床中进行培养，温度18 ℃，转速120 rpm。蒲叶每四天换一水次。
（3）蒲叶在摇床中驯化培养15天后取出。用已灭菌的镊子从瓶中取出100片大小、长度和宽度均大致相同的蒲叶暂放在干净的烧杯中，作为未灭菌的蒲叶备用。
（4）另取出100片大小、长度和宽度均大致相同的蒲叶，在121 ℃下灭菌20min，得到灭菌蒲叶。
2、配制加镉COMBO培养基
按照表1所列的成分配制1 L COMBO培养基，加入离心后的小球藻液，测OD＝0.05后，取出一部分作为空白实验对照培养基，剩余的加入相应含有镉离子的溶液，得到镉含量为0.1μg/L的加镉COMBO培养基。
表1 COMBO培养基成分
实施例2 隆线溞个体生长实验
1、取来40个25 mL小烧杯，自来水洗净后用超纯水润洗，分为四组，分别标记为A1-A10、B1-B10、C1-C10和D1-D10。A1-A10、C1-C10和D1-D10的每个烧杯中加入15 mL 加镉培养基，B1-B10的每个烧杯中加入15 mL不含隔，只含有小球藻的COMBO培养基。
2、在B1-B10和C1-C10的每个烧杯中加入两片经实施例1步骤（4）处理后的灭菌驯化蒲叶；D1-D10每个烧杯中加入两片实施例1获得的经过步骤（3）处理的未灭菌的驯化蒲叶（不经过步骤（4）处理）；A1-A10中不加入蒲叶。
3、每个烧杯中加入一只8-24h 之内的细溞，实验进行21天，每2天换一次培养基，每天测量实验溞体长，记录实验隆线溞第一次怀卵时间、第一次生产时间，生产次数以及后代个数，具体结果见表2。
表2 驯化狭叶香蒲对隆线溞个体的生长繁殖的作用
由表2的数据可知，在隆线溞个体实验中，加入未灭菌蒲叶的处理中隆线溞的体长、第一次怀卵时间、生产次数以及总产幼数都显著优于A组，说明未灭菌蒲叶对镉污染条件下的隆线溞个体具有修复作用；同样在镉污染条件下，加入灭菌蒲叶的处理中隆线溞的体长、第一次怀卵时间、生产次数以及总产幼数都显著劣于加入未灭菌蒲叶的处理，说明蒲叶与真菌的联合修复效果比蒲叶单独修复的效果更佳。
实施例3隆线溞群体繁殖实验
（1）选取200只新生幼溞（出生时间在72 h左右），准备20个100 mL的烧杯洗净备用。
（2）群体实验同个体实验设置四个处理，对照1组为纯加镉空白对照组（不加蒲叶），对照2组为加灭菌蒲叶对照组（不加隔液），实验1组为加镉和灭菌蒲叶实验组。实验2组为加镉和蒲叶实验组，每个处理五个重复，培养条件的选取过程同实施例2，不同之处在于培养基的用量为50 mL，对照2组、实验1组和实验2组的每个烧杯中加入10片蒲叶。
（3）每个烧杯加入10只长势相近的幼溞进行为期一周的实验，实验期间为其换一次培养基。
（4）实验结束后，记数后代数，并计算繁殖率，繁殖率 µ=1/（Tt-To）×(Nt/No)，具体结果见表3。
表3 驯化狭叶香蒲对隆线溞群体的群体繁殖率的作用
由表3的数据可知，在隆线溞群体实验中，加入未灭菌蒲叶的处理中隆线溞的繁殖率显著高于A组，说明未灭菌蒲叶对镉污染条件下的隆线溞群体具有修复作用；同样在镉污染条件下，加入灭菌蒲叶的处理中隆线溞群体的繁殖率显著低于加入未灭菌蒲叶的处理，说明蒲叶与真菌联合修复作用比蒲叶单独修复的效果更佳。
综上所述，本专利中的蒲叶与真菌联合体系对镉污染条件下的小球藻-隆线溞食物链具有明显的修复作用。

Claims (5)

1.一种基于蒲叶-真菌联合作用的镉污染食物链修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将枯黄的香蒲置于正常河流中让微生物分解者在蒲叶上定殖15天；
（2）将定殖后的香蒲放入经过滤灭菌的河水进行培养富集15天；
（3）配制加入小球藻和镉溶液的COMBO培养基，加入隆线溞，组成镉污染的食物链体系；
（4）将步骤（2）经富集的香蒲加入镉污染的食物链体系中，记录隆线溞的生长情况；
所述COMBO培养基中各物质的含量为：CaCl2·2H2O 36.76mg/L、MgSO4·7H2O 36.97mg/L、K2HPO4 1.742mg/L、NaNO3 17.0mg/L、NaHCO3 12.6mg/L、Na2SiO3·9H2O 28.42mg/L、H3BO324.0mg/L、KCl 5.96mg/L、LiCl 0.31mg/L、RbCl 0.07mg/L、SrCl2·6H2O 0.15mg/L、NaBr0.016mg/L、KI 0.0033mg/L、Na2EDTA·2H2O 4.36mg/L、FeCl3·6H2O 1.0mg/L、MnCl2·4H2O0.18mg/L、CuSO4·5H2O 0.001mg/L、ZnSO4·7H2O 0.022mg/L、CoCl2·6H2O 0.01mg/L、NaMoO4·2H2O 0.022mg/L、Thiamin 0.1mg/L、B12 0.00055mg/L、Biotin 0.0005mg/L。
2. 根据权利要求1所述的基于蒲叶-真菌联合作用的镉污染食物链修复方法，其特征在于，所述COMBO培养基中镉离子的浓度为0.1 μg/L。
3. 根据权利要求1所述的基于蒲叶-真菌联合作用的镉污染食物链修复方法，其特征在于，步骤（2）中，培养温度为18 ℃，培养的同时转动培养容器，转速为120 rpm。
4.根据权利要求1所述的基于蒲叶-真菌联合作用的镉污染食物链修复方法，其特征在于，所述香蒲经冲洗、烘干、裁剪后再装入孔径是0.5厘米的凋落物袋中，然后置于正常河流中让微生物分解者在蒲叶上定殖；所述香蒲为2厘米长的叶段。
5.根据权利要求1所述的基于蒲叶-真菌联合作用的镉污染食物链修复方法，其特征在于，所述香蒲为狭叶香蒲。
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