CN107457270B - 一种利用生物技术修复有机磷农药污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物技术领域，公开了一种利用生物技术修复有机磷农药污染土壤的方法，包括如下步骤：首先将土壤表面的土块打碎，然后喷洒水，控制土壤水分含量为30‑40wt%，再按照100‑200g/吨土壤的施用量将生物制剂均匀播撒于土壤表面，随后翻耕表面10cm的土壤，使生物制剂与表层土壤混合均匀，24小时后，再次进行翻耕，翻耕深度为20cm；然后按照50‑100g/吨土壤的施用量播撒生物制剂，24小时后，检测土壤中有机磷农药的含量。本发明方法可快速降解有机磷农药残留，还具备一定的降解有机氯农药的能力，应用前景广阔。

Description

一种利用生物技术修复有机磷农药污染土壤的方法

技术领域

本发明属于生化技术领域，具体涉及一种利用生物技术修复有机磷农药污染土壤的方法。

背景技术

化学农药以其见效快、防治光谱、性质稳定、便于运输、价格低廉等优点，在防治农作物病虫草害以消灭卫生害虫、疾病等方面发挥着巨大的作用，促进现代农业的发展。有机磷农药以其品种多、药效高、防治范围广谱等特点，至今仍是农药中用量最多的类别，在农业生产中起到了举足轻重的作用，我国有机磷农药的生产和使用量占农药总生产和使用量的一半以上。但是，有机磷农药具有较强的毒性，长期、大量使用后，其在农作物上的残留会引起食品安全问题，也影响了我国农产品出口，而且散落的农药也会使水和土壤受到污染。

目前，农药污染土壤的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有机化学类农药的浓度和将其化学结构转化为无害的分子结构；微生物降解方法，即通过专性的微生物分解有机类化学农药，或者通过微生物的活动改变土壤的化学和物理性质而间接作用于农药，一般有矿化、共代谢、生物浓缩或积累等间接作用。而物理华学方法在应用上因需电流的辅助作用而易受到限制，应用范围小。

微生物降解以其高效、廉价、安全等特点，成为处理各类有机污染物的有效措施。近年来，研究利用降解微生物治理农药残留污染已引起广泛关注。但是，利用微生物实现对农药进行降解，专一性高，往往一种微生物不能同时降解多类农药，而且降解速率慢。污染环境通常是多农药残留并存，因此研究开发能同时降解多类农药的生物制剂具有非常重要的应用价值。但是不同的微生物之间极有可能存在拮抗作用，筛选配伍合理的微生物制剂来有效降解有机磷农药是我们需要解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用生物技术修复有机磷农药污染土壤的方法。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种利用生物技术修复有机磷农药污染土壤的方法，包括如下步骤：

首先将土壤表面的土块打碎，然后喷洒水，控制土壤水分含量为30-40wt%，再按照100-200g/吨土壤的施用量将生物制剂均匀播撒于土壤表面，随后翻耕表面10cm的土壤，使生物制剂与表层土壤混合均匀，24小时后，再次进行翻耕，翻耕深度为20cm；然后按照50-100g/吨土壤的施用量播撒生物制剂，24小时后，检测土壤中有机磷农药的含量。

具体地，

所述生物制剂的制备方法包括如下步骤：将复合菌液添加到2-3倍质量的载体中，搅拌均匀，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为6-8wt％，包装，即得。

进一步地，

所述载体由木薯渣、秸秆粉以及草炭土按照3-5:2-3:2-3的质量比混匀制得。

进一步地，

所述复合菌液按照如下步骤制备而得：

1）取乙酰甲胺磷200mg，蔗糖30g，糖蜜20g，豆粕20g，(NH₄)₂SO₄ 5g，K₂HPO₄ 1g，KH₂PO₄ 1g，MgSO₄ 0.5g，FeSO₄ 0.1g，CaCl₂ 0.1g添加到水中，调pH为6.8，定容至1L制得驯化培养液；

2）将醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌、乳酸乳球菌、产气肠杆菌以及黑曲霉分别按照常规培养获得1×10⁸CFU/ml的种子液，然后按照3-5:2-3:2-3:1-2:1-2的体积比混合得到混合种子液，再按照6-8%的接种量转到驯化培养液中，30℃培养12-18h，得到复合菌液。

优选地，

所述醋酸钙不动杆菌为ATCC 33304，所述恶臭假单胞菌为ATCC 31800，所述乳酸乳球菌为ATCC 11454，所述产气肠杆菌为ATCC 35028或CGMCC1969，所述黑曲霉为CCTCCNo.M206034或ATCC 6275。

进一步地，

上述只是本发明的优选方案。作为次优选的技术方案，本发明对加入的发酵液中菌株的数量也没有特别的限制，这可以根据所述环境需要来决定。

本发明所述的菌种属于已知菌株，均可以从CGMCC、CCTCC、ATCC等商业途径购买得到。本发明的各菌种的种子培养和发酵罐培养为本领域的常规培养方式，不是本发明创新点，此处不详述。本发明所用的原料或试剂除特别说明之外，均市售可得。

与现有技术相比较，本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：

本发明生物修复方法利用了生物制剂，操作简单易行，显著降低了用药量、施药次数以及用药成本，成本低，环保无污染，应用前景广阔；

本发明生物制剂中各菌种之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，活性高，能够有效地处理土壤中有机磷农药残留；

本发明菌株首先经过驯化培养，使其能够更快速适应环境，提高了降解有机磷农药的效率；

本发明在制备载体时使用了大量农业废弃物，不仅增强菌株的存活时间及在土壤中的定植能力，对农药也有一定的吸附性，节省了成本，并且还可作为有机质来改良土壤；其中，秸秆和木薯渣可以提供菌株养料；木薯渣还可以调节土壤的含水量和透气性，草炭土保水通气，可以增加土壤中腐殖酸含量；

本发明生物制剂可降解高浓度的有机磷农药残留，降解速度快，48h之内基本实现了完全降解，还具备一定的降解有机氯农药的能力，应用前景广阔。

附图说明

图1：生物制剂对含乙酰甲胺磷、三唑磷以及甲基对硫磷土壤样品的处理。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种利用生物技术修复有机磷农药污染土壤的方法，包括如下步骤：

首先将土壤表面的土块打碎，然后喷洒水，控制土壤水分含量为30wt%，再按照100g/吨土壤的施用量将生物制剂均匀播撒于土壤表面，随后翻耕表面10cm的土壤，使生物制剂与表层土壤混合均匀，24小时后，再次进行翻耕，翻耕深度为20cm；然后按照50g/吨土壤的施用量播撒生物制剂，24小时后，检测土壤中有机磷农药的含量；修复时间共为48小时；

所述生物制剂的制备方法包括如下步骤：

将复合菌液添加到2倍质量的载体中，搅拌均匀，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为6wt％，包装，即得。

所述载体由木薯渣、秸秆粉以及草炭土按照3:2:2的质量比混匀制得；

所述复合菌液按照如下步骤制备而得：

取乙酰甲胺磷200mg，蔗糖30g，糖蜜20g，豆粕20g，(NH₄)₂SO₄ 5g，K₂HPO₄ 1g，KH₂PO₄ 1g，MgSO₄ 0.5g，FeSO₄ 0.1g，CaCl₂ 0.1g添加到水中，调pH为6.8，定容至1L制得驯化培养液；将醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌、乳酸乳球菌、产气肠杆菌以及黑曲霉分别按照常规培养获得1×10⁸CFU/ml的种子液，然后按照3:2:2:1:1的体积比混合得到混合种子液，再按照6%（体积比）的接种量转到驯化培养液中，30℃培养12h，得到复合菌液。

所述醋酸钙不动杆菌为ATCC 33304，所述恶臭假单胞菌为ATCC 31800，所述乳酸乳球菌为ATCC 11454，所述产气肠杆菌为ATCC 35028，所述黑曲霉为CCTCC No.M206034。

实施例2

一种利用生物技术修复有机磷农药污染土壤的方法，包括如下步骤：

首先将土壤表面的土块打碎，然后喷洒水，控制土壤水分含量为40wt%，再按照200g/吨土壤的施用量将生物制剂均匀播撒于土壤表面，随后翻耕表面10cm的土壤，使生物制剂与表层土壤混合均匀，24小时后，再次进行翻耕，翻耕深度为20cm；然后按照100g/吨土壤的施用量播撒生物制剂，24小时后，检测土壤中有机磷农药的含量；修复时间共为48小时；

所述生物制剂的制备方法包括如下步骤：

将复合菌液添加到3倍质量的载体中，搅拌均匀，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为8wt％，包装，即得。

所述载体由木薯渣、秸秆粉以及草炭土按照5:3:3的质量比混匀制得；

所述复合菌液按照如下步骤制备而得：

取乙酰甲胺磷200mg，蔗糖30g，糖蜜20g，豆粕20g，(NH₄)₂SO₄ 5g，K₂HPO₄ 1g，KH₂PO₄ 1g，MgSO₄ 0.5g，FeSO₄ 0.1g，CaCl₂ 0.1g添加到水中，调pH为6.8，定容至1L制得驯化培养液；将醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌、乳酸乳球菌、产气肠杆菌以及黑曲霉分别按照常规培养获得1×10⁸CFU/ml的种子液，然后按照5:3:3:2:2的体积比混合得到混合种子液，再按照6-8%（体积比）的接种量转到驯化培养液中，30℃培养18h，得到复合菌液。

所述醋酸钙不动杆菌为ATCC 33304，所述恶臭假单胞菌为ATCC 31800，所述乳酸乳球菌为ATCC 11454，所述产气肠杆菌为CGMCC1969，所述黑曲霉为ATCC 6275。

实施例3

土壤中有机磷农药残留的降解试验：

样品选择：样品1：乙酰甲胺磷、三唑磷以及甲基对硫磷的含量均为100mg/kg；样品2：乙酰甲胺磷、三唑磷以及甲基对硫磷的含量均为300mg/kg；样品3：乙酰甲胺磷、三唑磷以及甲基对硫磷的含量均为900mg/kg。

以实施例1的方法对上述样品进行处理，如图1所示，本发明方法能够有效地降解土壤中的有机磷农药；对相同浓度的乙酰甲胺磷、三唑磷以及甲基对硫磷的降解效果差异不大；在低浓度的样品1组，乙酰甲胺磷、三唑磷以及甲基对硫磷基本实现了完全降解，在高浓度的样品3组，乙酰甲胺磷、三唑磷以及甲基对硫磷基降解率均达到了90%以上。

本发明生物制剂对其他农药也有降解作用，例如有机氯类农药，以百菌清为例，采用实施例1的方法，设定土壤中百菌清含量为100mg/kg，降解率为67%；选择处理时间为96小时，降解率可达到84%。

实施例5

本发明复合微生物制剂中各菌株的配伍协同效果测试：

选择土壤样本中乙酰甲胺磷、三唑磷以及甲基对硫磷的含量均为300mg/kg；微生物制剂组分别为实施例2组，对照组1（不添加醋酸钙不动杆菌，其他同实施例2），对照组2（不添加恶臭假单胞菌，其他同实施例2），对照组3（不添加乳酸乳球菌，其他同实施例2），对照组4（不添加产气肠杆菌，其他同实施例2）；对照组5（不添加黑曲霉，其他同实施例2）；各组别的使用方法均参照实施例3；采用高效液相色谱检测有机磷农药含量，具体结果见表1：

表1

组别	实施例2组	对照组1	对照组2	对照组3	对照组4	对照组5
							乙酰甲胺磷	5.3	37.1	33.9	47.8	24.5	49.8
三唑磷	4.6	24.6	40.7	52.6	36.6	61.4
							甲基对硫磷	6.5	42.7	53.4	76.1	43.9	50.8

结论：本发明方法使用的生物制剂中各菌株协同共生，相互促进，对土壤中各类有机磷农药残留具备较好的降解效果。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种利用生物技术修复有机磷农药污染土壤的方法，包括如下步骤：

首先将土壤表面的土块打碎，然后喷洒水，控制土壤水分含量为30-40wt%，再按照100-200g/吨土壤的施用量将生物制剂均匀播撒于土壤表面，随后翻耕表面10cm的土壤，使生物制剂与表层土壤混合均匀，24小时后，再次进行翻耕，翻耕深度为20cm；然后按照50-100g/吨土壤的施用量播撒生物制剂，24小时后，检测土壤中有机磷农药的含量；

所述生物制剂的制备方法包括如下步骤：将复合菌液添加到2-3倍质量的载体中，搅拌均匀，然后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为6-8wt％，包装；

所述复合菌液按照如下步骤制备而得：

1）取乙酰甲胺磷200mg，蔗糖30g，糖蜜20g，豆粕20g，(NH₄)₂SO₄ 5g，K₂HPO₄ 1g，KH₂PO₄ 1g，MgSO₄ 0.5g，FeSO₄ 0.1g，CaCl₂ 0.1g添加到水中，调pH为6.8，定容至1L制得驯化培养液；

2）将醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌、乳酸乳球菌、产气肠杆菌以及黑曲霉分别按照常规培养获得1×10⁸CFU/ml的种子液，然后按照3-5:2-3:2-3:1-2:1-2的体积比混合得到混合种子液，再按照6-8%的接种量转到驯化培养液中，30℃培养12-18h，得到复合菌液;

其特征在于， 所述醋酸钙不动杆菌为ATCC 33304，所述恶臭假单胞菌为ATCC 31800，所述乳酸乳球菌为ATCC 11454，所述产气肠杆菌为ATCC 35028或CGMCC1969，所述黑曲霉为CCTCC No.M206034或ATCC 6275。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载体由木薯渣、秸秆粉以及草炭土按照3-5:2-3:2-3的质量比混匀制得。

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