CN107446861B - 降解重金属残留的微生物菌剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降解重金属残留的微生物菌剂，按重量份数计，其原料包括，菌剂载体80～90份、菌液15～25份、载体处理剂6～9份，其中，菌剂载体为膨润土、轻质碳酸钙、沸石、蛭石、硅藻土中的一种或几种的混合物，载体处理剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯、二氧化硅微球。该种微生物菌剂表面可以提高吸附菌群的数量，增加降解重金属残留的能力。
Description
技术领域
本发明涉及微生物菌剂领域，更具体的说，它涉及一种降解重金属残留的微生物菌剂及其制备方法。
背景技术
重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工以及商业制造活动日益增多，造成大量的重金属如铅、镉、汞、钴等进入土壤中，引起严重的环境污染。以各种化学形态存在的重金属元素，进入环境或生态系统后会存留、积累、迁移，造成危害。
土壤中的重金属元素在作物生长过程中从重金属含量较高的地质中吸取了有毒的重金属元素，然而受重金属污染的蔬菜、水果并不能通过浸泡、清洗、多次煮洗来去除。同时，重金属污染的威胁在于生物体可以富集重金属，并且把某些重金属元素转化为毒性更大的重金属有机化合物，从而严重威胁到生物体和人体的健康。
重金属元素与有机高分子、有机酸形成螯合物，或者是形成氢氧化物、硫化物、碳酸盐、磷酸盐等难溶物。当重金属元素转化为重金属有机物时，其毒性更大也更容易被人体富集。目前，对于残留于土壤中的重金属处理方法有物理化学方法，即通过电流的热效应、电化学反应物、脉冲电流的冲击作用来降低重金属的浓度。但是生物化学方法在降解重金属的过程中需要电流的辅助作用而受到限制，应用范围小。
另一种为生物化学方法，即通过专用的微生物分解重金属，或者是通过微生物的活动而改变土壤的化学和物理性能，从而间接地通过矿化、共代谢、生物浓缩或积累等作用于重金属上。通常采取的方式为，将微生物与吸附材料共混，使微生物菌群附着于吸附材料上。目前常用的微生物菌群吸附材料为液体、粉状、颗粒状三类，其中液态的载体不易保存，容易变质，保存期较短；粉状吸附剂不能很好的富集重金属，易使重金属元素再次分散于土壤中。而颗粒状的吸附材料的比表面积较小，吸附能力有限，大大影响其降解重金属残留的能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降解重金属残留的微生物菌剂，该微生物菌剂表面经过处理可以提高吸附菌群的数量，增加降解重金属残留的能力。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种降解重金属残留的微生物菌剂，按重量份数计，其原料包括，菌剂载体80〜90份、菌液15〜25份、载体处理剂6〜9份；所述菌剂载体为膨润土、轻质碳酸钙、沸石、蛭石、硅藻土中的一种或几种的混合物；所述载体处理剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯、二氧化硅微球。
优选的，所述二甲基丙烯酸乙二醇酯、二氧化硅微球的质量比为1:5〜8。
优选的，所述二氧化硅微球的粒径为50〜100μm。
优选的，所述菌液中为基底液与细菌的混合物。
优选的，所述细菌包括编号accc11025的枯草芽孢杆菌、编号accc10013的硅酸盐芽孢杆菌、编号accc10390的侧孢芽孢杆菌中的一种或几种的混合物。
优选的，所述编号accc11025的枯草芽孢杆菌、编号accc10013的硅酸盐芽孢杆菌、编号accc10390的侧孢芽孢杆菌的重量份数为1:1:1。
优选的，所述基底液包括硫酸镁0.2份、硫酸铵2份、柠檬酸钠1份、磷酸二氢钾6份、磷酸氢二钾4份，蛋白胨10份、氯化钠1份、磷酸二氢钾1份、pH为7-7.2。
本发明的另一目的在于提供上述降解重金属残留的微生物菌剂的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的，一种降解重金属残留的微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、 取细菌的菌粉放入基底液进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液；
S2、 取菌剂载体、水放入反应釜中进行均匀混合，后放入载体处理剂，升高反应釜温度，均匀搅拌2-3h后，进行烘干处理，后灭菌，得到处理后的菌剂载体；
S3、 将S1中得到的细菌菌液加入S2中得到的菌剂载体中进行吸附，后进行造粒，得到微生物菌剂。
优选的，步骤S2中，所述反应釜温度为70-85℃。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明对吸附菌液的菌剂载体的表面进行处理，菌剂载体表面经过通过二甲基丙烯酸乙二醇酯附着大量的二氧化硅微球，其比表面积增大，附着微生物的能力增强，同时载体处理剂为微生物生存提供了良好的生长环境，增加微生物的存活能力。
2、本发明制备得到的微生物菌剂在使用过程中，微生物保存期限长，且不容易脫落,对土壤中残留的重金属有良好的降解效果。
实施方式
本发明实施例中所涉及的所有物质均为市售。
枯草芽孢杆菌：中国农业微生物菌种保藏管理中心，编号accc11025的枯草芽孢杆菌；硅酸盐芽孢杆菌：中国农业微生物菌种保藏管理中心，编号accclOO13的硅酸盐芽孢杆菌；侧孢芽孢杆菌：中国农业微生物菌种保藏管理中心，编号accc10390的侧孢芽孢杆菌。
—、制作实施例
实施例1
S1、 分别取编号accc11025的枯草芽孢杆菌的菌粉3kg、编号accc10013的硅酸盐芽孢杆菌的菌粉3kg、编号accc10390的侧孢芽孢杆菌的菌粉3kg放入6kg基底液中进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液。其中基底液包括硫酸镁0.2份、硫酸铵2份、柠檬酸钠1份、磷酸二氢钾6份、磷酸氢二钾4份，蛋白胨10份、氯化钠1份、磷酸二氢钾1份、pH为7；
S2、 取膨润土80kg、水150kg放入反应釜中进行均匀混合，后放入二甲基丙烯酸乙二醇酯1kg、二氧化硅微球5kg，其中二氧化硅微球的粒径为80μm,升高反应釜温度至80℃，均匀搅拌2h后，进行烘干处理，后灭菌，得到处理后的菌剂载体，反应釜的螺杆转速为560r/min；
S3、 将S1中得到的细菌菌液加入S2中得到的菌剂载体中进行吸附，后进行造粒，得到微生物菌剂。
实施例2
S1、 分别取编号accc11025的枯草芽孢杆菌的菌粉2kg、编号accc10013的硅酸盐芽孢杆菌的菌粉2kg、编号accc10390的侧孢芽孢杆菌的菌粉2kg放入15kg基底液中进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液。其中基底液包括硫酸镁0.2份、硫酸铵2份、柠檬酸钠1份、磷酸二氢钾6份、磷酸氢二钾4份，蛋白胨10份、氯化钠1份、磷酸二氢钾1份、pH为7.1；
S2、 取轻质碳酸钙85kg、水150kg放入反应釜中进行均匀混合，后放入二甲基丙烯酸乙二醇酯1kg、二氧化硅微球7kg，其中二氧化硅微球的粒径为50μm，升高反应釜温度至70℃，均匀搅拌2h后，进行烘干处理，后灭菌，得到处理后的菌剂载体，反应釜的螺杆转速为560r/min；
S3、 将S1中得到的细菌菌液加入S2中得到的菌剂载体中进行吸附，后进行造粒，得到微生物菌剂。
实施例3
S1、分别取编号accc11025的枯草芽孢杆菌的菌粉2kg、编号accc10013的硅酸盐芽孢杆菌的菌粉2kg、编号accc10390的侧孢芽孢杆菌的菌粉2kg放入19kg基底液中进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液。其中基底液包括硫酸镁0.2份、硫酸铵2份、柠檬酸钠1份、磷酸二氢钾6份、磷酸氢二钾4份，蛋白胨10份、氯化钠1份、磷酸二氢钾1 份、pH为7.2；
S2、 取硅藻土90kg、水150kg放入反应釜中进行均匀混合，后放入二甲基丙烯酸乙二醇酯1kg、二氧化硅微球8kg，其中二氧化硅微球的粒径为100μm，升高反应釜温度至85℃，均匀搅拌3h后，进行烘干处理，后灭菌，得到处理后的菌剂载体，反应釜的螺杆转速为560r/min；
S3、 将S1中得到的细菌菌液加入S2中得到的菌剂载体中进行吸附，后进行造粒，得到微生物菌剂。
实施例4
S1、 分别取编号accc11025的枯草芽孢杆菌的菌粉1kg、编号accc10013的硅酸盐芽孢杆菌的菌粉1kg、编号accc10390的侧孢芽孢杆菌的菌粉1kg 放入17kg基底液中进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液。其中基底液包括硫酸镁0.2份、硫酸铵2份、柠檬酸钠1份、磷酸二氢钾6份、磷酸氢二钾4份，蛋白胨10份、氯化钠1份、磷酸二氢钾1份、pH为7；
S2、 取膨润土40kg、沸石20kg、蛭石30kg、水150kg放入反应釜中进行均匀混合，后放入二甲基丙烯酸乙二醇酯1kg、二氧化硅微球8kg，其中二氧化硅微球的粒径为90μm，升高反 应釜温度至80℃，均匀搅拌3h后，进行烘干处理，后灭菌，得到处理后的菌剂载体，反应釜的螺杆转速为560r/min；
S3、 将S1中得到的细菌菌液加入S2中得到的菌剂载体中进行吸附，后进行造粒，得到微生物菌剂。
二、制作对比例
对比例1
S1、 分别取编号accc11025的枯草芽孢杆菌的菌粉3kg、编号accc10013的硅酸盐芽孢杆菌的菌粉3kg、编号accc10390的侧孢芽孢杆菌的菌粉3kg放入16kg基底液中进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中 通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液。其中基底液包括硫酸镁0.2份、硫酸铵2份、柠檬酸钠1份、磷酸二氢钾6份、磷酸氢二钾4份，蛋白胨10份、氯化钠1份、磷酸二氢钾1份、pH为7；
S2、 取膨润土80kg、水150kg放入反应釜中进行均匀混合，反应釜的螺杆转速为560r/min； 进行烘干处理，后灭菌，得到处理后的菌剂载体；
S3、 将S1中得到的细菌菌液加入S2中得到的菌剂载体中进行吸附，后进行造粒，得到微生物菌剂。
对比例2
S1、 分别取编号accc11025的枯草芽孢杆菌的菌粉3kg、编号accc10013的硅酸盐芽孢杆菌的菌粉3kg、编号accc10390的侧孢芽孢杆菌的菌粉3kg放入16kg基底液中进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液。其中基底液包括硫酸镁0.2份、硫酸铵2份、柠檬酸钠1份、磷酸二氢钾6份、磷酸氢二钾4份，蛋白胨10份、氯化钠1份、磷酸二氢钾1份、pH为7；
S2、 取膨润土80kg、水150kg放入反应釜中进行均匀混合，后放入二氧化硅微球5kg，其中 二氧化硅微球的粒径为80μm,升高反应釜温度至80℃，均匀搅拌2h后，进行烘干处理，后灭菌，得到处理后的菌剂载体，反应釜的螺杆转速为560r/min；
S3、 将S1中得到的细菌菌液加入S2中得到的菌剂载体中进行吸附，后进行造粒，得到微生物菌剂。
三、将以上实施例以及对比例制得的微生物菌剂按15%的比例加入带有重金属残留的土壤中，其中土壤中重金属含量为12%。待微生物菌剂与土壤均匀混合后，对微生物降解土壤中重金属残留时间以及达到降解极限时土壤中重金属残留含量进行测试。同时对其保质期进行测试，其测试结果如表1所示。
表1各实施例以及对比例制备的微生物菌剂的性能测试结果
从上述表中可以看出，本发明中制备得到的微生物菌剂具有良好的降解重金属的能力，同时具有较长的保质期，其使用效果较佳。
其中，对比例1中不加入载体处理剂，菌液只是单纯地吸附于菌剂载体上，菌剂载体对菌剂的降解能力较差，导致制备得到的微生物菌剂降解重金属的能力降低；同时，菌剂载体上适应微生物生长的环境较差，制备得到的微生物菌剂的保质期较短。
对比例2中不加入二甲基丙烯酸乙二醇酯，在对菌剂载体进行表面处理的过程中只是吸附有大量的二氧化硅微球，但是二氧化硅微球在菌剂载体上的排布并不均匀，导致吸附菌液的能力不佳，因此致使制备得到的微生物菌剂降解重金属的能力降低。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (1)
1.一种降低重金属残留的微生物菌剂，其特征是，按重量份数计，其原料包括：菌剂载体80～90份、菌液15～25份、载体处理剂6～9份；
所述菌剂载体为膨润土、轻质碳酸钙、沸石、蛭石、硅藻土中的一种或几种的混合物；
所述载体处理剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯、二氧化硅微球；
所述二甲基丙烯酸乙二醇酯、二氧化硅微球的质量比为1:5～8；
所述二氧化硅微球的粒径为50～100μm；
所述菌液中为基底液与细菌的混合物；
所述细菌为枯草芽孢杆菌、硅酸盐芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌的混合物；
所述枯草芽孢杆菌、硅酸盐芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌的重量份数为1:1:1；
所述枯草芽孢杆菌的保藏编号为accc11025；保藏单位为中国农业微生物菌种保藏管理中心；
所述硅酸盐芽孢杆菌的保藏编号为accc10013；保藏单位为中国农业微生物菌种保藏管理中心；
所述侧孢芽孢杆菌的保藏编号为accc10390；保藏单位为中国农业微生物菌种保藏管理中心；
所述基底液包括硫酸镁0.2份、硫酸铵2份、柠檬酸钠1份、磷酸二氢钾6份、磷酸氢二钾4份，蛋白胨10份、氯化钠1份、磷酸二氢钾1份、pH为7-7.2；
所述降低重金属残留的微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、取细菌的菌粉放入基底液进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液；
S2、取菌剂载体、水放入反应釜中进行均匀混合，后放入载体处理剂，升高反应釜温度为70-85℃，均匀搅拌2-3h后，进行烘干处理，后灭菌，得到处理后的菌剂载体；
S3、将S1中得到的细菌菌液加入S2中得到的菌剂载体中进行吸附，后进行造粒，得到微生物菌剂。
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