CN108405603A - 一种利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法，包括如下步骤：(1)提取抗性微生物；(2)制备抗性微生物制剂；(3)将抗性微生物制剂的悬液和重金属污染土壤混合后在恒温培养振荡器中进行土壤淋溶。采用本发明的方法，可以快速淋溶洗脱污染土壤中重金属化合物，使得污染土壤中处于临界赋存形态及其潜在的溶解形态的重金属更大程度的从其他介质中转化出来，最终达到修复土壤中重金属污染的目的。
Description
技术领域
本发明属于污染土壤修复领域，具体涉及利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法。
背景技术
近年来，矿山开采冶炼、电子行业的产发展带来了大量重金属废水和废渣等，导致了土壤和水体的污染，严重危害了生态系统和人体的健康。土壤中存在大量不同种类的微生物，由于受生存环境中的重金属污染物的胁迫作用，会对重金属产生一定的抗性和降解作用。利用自然界中微生物的大比表面积和较高新陈代谢速率，对环境副作用小，无二次污染等特点对重金属和矿物进行生物淋滤，达到修复和治理的目的，特别是在城市电子垃圾中的贵金属和低品位矿场的金属回收方面有很大潜力，此外，在农田或场地修复应用中，微生物制剂可辅助植物修复污染土壤，微生物不仅能去除污染土壤中的有害物质，还能提高污染地区的土壤肥力，改善土壤结构。
微生物修复技术是利用微生物，土著菌、外来菌、基因工程菌，对土壤和水体中的污染物的代谢作用而转化、降解污染物无害化处理的过程。通过改变各种环境条件如，营养、氧化还原电位、共代谢基质，强化微生物降解作用，还可改变根际微环境，增加植物对污染物的吸收，挥发及固定的效率，最终达到治理目的。
但目前实验室内的微生物土壤淋溶常规试验多在实验室内组装土壤柱，加水喷淋系统模拟自然界中的土壤淋溶，但实验装置组装过程繁琐，淋溶耗时冗长，无法达到一定的淋溶洗脱效果。
发明内容
针对上述技术缺陷，本发明公开了一种利用污染土壤中的抗性微生物制剂对重金属污染土壤的淋溶方法，以达到污染土壤中重金属淋溶洗脱的效果。
本发明公开的利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法，包括如下步骤：
(1)提取抗性微生物；
(2)制备抗性微生物制剂；
(3)将抗性微生物制剂的悬液和重金属污染土壤混合后在恒温培养振荡器中进行土壤淋溶。
所述步骤(1)中抗性微生物是从重金属污染土壤中提取的枯草芽孢杆菌菌株。
所述步骤(1)提取抗性微生物的方法为：取重金属污染土壤，经自然风干后过筛，在液体牛肉膏蛋白胨培养基中培养菌株，在再试管斜面培养基上培养经平板划线法纯化后得到枯草芽孢杆菌菌株。
在所述牛肉膏蛋白胨培养基中含有一定浓度的铅离子。
所述在牛肉膏蛋白胨培养基中培养菌株可以采用梯度培养的方法，即可以分别在铅离子浓度为50mg/L、200mg/L、300mg/L的牛肉膏蛋白胨培养基中培养菌株。
进一步地，所述步骤(1)提取抗性微生物方法为：取重金属污染土壤，经自然风干后过筛，制成悬浮液，取悬浮液加入到含铅离子的牛肉膏蛋白胨培养基中恒温振荡培养，最后用无菌接种环挑取一环细菌涂布于培养基(固体)上，恒温培养后将培养好的细菌用接种环挑取一环菌落长势完好不与其他菌落粘结的细菌群落，采用平板划线分离法对细菌再次纯化，获得纯化细菌，用无菌的接种环挑取单菌落，将其接种于试管斜面培养基上，恒温培养后得到枯草芽孢杆菌菌株，上述培养基均优选为牛肉膏蛋白胨培养基。
所述步骤(2)制备微生物制剂的方法为：取处于生长曲线稳定期的抗性微生物培养液于离心机中离心，移去上清液，然后加入去离子水混合均匀后再次离心，去上清液后重复清洗去除培养基质，最后干燥得到枯草芽孢杆菌干粉制剂。
所述步骤(3)中土壤淋溶的条件为，pH为1～6.5，抗性微生物浓度为0.25～12g/L、接触时间为5～1440min，温度为15～35℃。
优选地，所述土壤中铅的淋溶的条件为，pH为5.5-6.5，接触时间为1000-1440min；所述土壤中锑的淋溶的条件为，pH为1.5-2.5，接触时间为200-400min。
所述步骤(3)抗性微生物制剂的悬液是将抗性微生物制剂悬浮于去离子水中得到。
本发明还公开了另一种利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法，是利用从待处理重金属污染土壤中提取得到的抗性微生物对该重金属污染土壤进行淋溶，可以得到更佳的金属洗脱效果，其方法包括如下步骤：
(1)提取待处理重金属污染土壤中的抗性微生物，其提取方法同上所述；
(2)制备抗性微生物制剂，其制备方法同上所述；
(3)将抗性微生物制剂的悬液和待处理重金属污染土壤混合后在恒温培养振荡器中进行土壤淋溶，其土壤淋溶工艺条件同上所述。
本发明的有益效果在于：
本发明的目的在于提供一种抗性微生物制剂对重金属污染土壤的淋溶方法，利用抗性微生物制剂悬液(枯草芽孢杆菌剂悬液)与污染土壤的相互作用，即污染土壤中的重金属化合物在枯草芽孢杆菌菌体细胞、分泌物以及衍生物等胞外聚合物作用下经细胞代谢或物化反应所发生的生物浓缩、生物积累、生物吸附和生物吸收作用，达到污染土壤中重金属化合物的快速淋溶洗脱，使得污染土壤中处于临界赋存形态及其潜在的溶解形态的重金属更大程度的从其他介质中转化出来，最终达到修复重金属污染的目的，该方法对微生物的重金属污染修复及作为植物修复的辅助微生物研究有至关重要的意义。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不仅仅限定于这些实施例。
实施例1：
本实施例的中所选用的土壤样品为某铅加工企业周边土壤，使用多点混合法采集0～20cm表层土样，保存于无菌袋中，置于4℃冷藏箱内冷藏备用。
(1)提取抗性微生物：土壤样品经自然风干后过筛，利用生理盐水制成悬浮液，取一定量悬浮液加入到含铅的牛肉膏蛋白胨培养基(液体)中120rpm/min、35℃恒温振荡培养24h，最后用无菌接种环挑取一环细菌涂布于牛肉膏蛋白胨固体培养基上，35℃恒温培养24h后将培养好的细菌用接种环挑取一环菌落长势完好不与其他菌落粘结的细菌群落，采用平板划线分离法对细菌再次纯化，获得纯化细菌枯草芽孢杆菌。用无菌的接种环挑取单菌落，将其接种于已配置好的牛肉膏蛋白胨培养基(固体)斜面培养基上，恒温培养后置于4℃冰箱保存备用。
(2)制备抗性微生物制剂：选取一定量处于生长曲线稳定期的细菌培养液于离心机中离心(3200rpm，35min)，移去上清液，然后加入去离子水与细菌混合均匀后再次离心，倒掉上清液然后重复清洗以去除培养基杂质，然后在电热鼓风干燥箱中于60℃干燥得到抗性微生物制剂(枯草芽孢杆菌剂)。
(3)微生物制剂的土壤淋溶：将抗性微生物制剂悬浮于去离子水中得到抗性微生物悬液，对土壤样品的含水率进行测定，确定水土比，配置混合液，水土比为10:0.5～1.5，将抗性微生物悬液和土壤混合液混合，在恒温培养振荡器进行微生物淋溶，土壤淋溶的条件为，pH为6，微生物制剂浓度为6g/L、接触时间为1440min，温度为35℃，铅的淋溶率达到58％，锑的淋溶率达到35％。
实施例2：
本实施例的中所选用的土壤样品为某重金属污染土壤，含有铅污染和锑污染，使用多点混合法采集0～20cm表层土样，保存于无菌袋中，置于4℃冷藏箱内冷藏备用。
(1)提取抗性微生物：土壤样品经预处理后，制成悬浮液，取一定量悬浮液分别在铅离子浓度为50mg/L、200mg/L、300mg/L的牛肉膏蛋白胨培养基中120rpm/min、35℃恒温振荡培养24h，最后用无菌接种环挑取一环细菌涂布于培养基(固体)上，35℃恒温培养24h后将培养好的细菌用接种环挑取一环菌落长势完好不与其他菌落粘结的细菌群落，采用平板划线分离法对细菌再次纯化，获得纯化细菌。用无菌的接种环挑取单菌落，将其接种于已配置好的斜面培养基上，35℃恒温培养后置于4℃冰箱保存备用。
(2)制备微生物制剂：选取一定量处于生长曲线稳定期的细菌培养液于离心机中离心(3200rpm，35min)，移去上清液，然后加入去离子水与细菌混合均匀后再次离心，倒掉上清液然后重复清洗以去除培养基杂质，然后在电热鼓风干燥箱中于60℃干燥，将离心好的细菌重新再悬浮于聚乙烯离心管中供吸附实验用。
(3)微生物制剂的土壤淋溶：将抗性微生物制剂悬浮于去离子水中得到抗性微生物悬液，对土壤样品的含水率进行测定，确定水土比，配置混合液，水土比为10:0.5～1.5，将抗性微生物悬液和土壤混合液混合，在恒温培养振荡器进行微生物淋溶，土壤淋溶的条件为，pH为2，微生物制剂浓度为8g/L、接触时间为360min，温度为35℃，铅的淋溶率达到55％，锑的淋溶率达到38％。
采用本发明的方法，利用从污染土壤中提取的抗性微生物制剂悬液(枯草芽孢杆菌剂悬液)与污染土壤的相互作用，即污染土壤中的重金属化合物在枯草芽孢杆菌菌体细胞、分泌物以及衍生物等胞外聚合物作用下经细胞代谢或物化反应所发生的生物浓缩、生物积累、生物吸附和生物吸收作用，达到污染土壤中重金属化合物的快速淋溶洗脱，使得污染土壤中处于临界赋存形态及其潜在的溶解形态的重金属更大程度的从其他介质中转化出来，最终达到修复重金属污染的目的。经过检测，抗性微生物制剂对土壤中的重金属有显著的淋溶效果，淋溶率可达到30％以上，特别对铅的淋溶率达到50％以上，对锑的林溶率达到30％以上。
综上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)提取抗性微生物；
(2)制备抗性微生物制剂；
(3)将抗性微生物制剂的悬液和重金属污染土壤混合后在恒温培养振荡器中进行土壤淋溶。
2.如权利要求1所述的利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法，其特征在于：所述步骤(1)中抗性微生物是从重金属污染土壤中提取的枯草芽孢杆菌菌株。
3.如权利要求1所述的利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法，其特征在于：所述步骤(1)提取抗性微生物的方法为：取重金属污染土壤，经自然风干后过筛，在牛肉膏蛋白胨培养基中培养菌株，在试管斜面培养基上培养经平板划线法纯化后得到枯草芽孢杆菌菌株。
4.如权利要求3所述的利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法，其特征在于：在所述牛肉膏蛋白胨培养基中含有铅离子。
5.如权利要求1所述的利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法，其特征在于：所述步骤(2)制备抗性微生物制剂的方法为：取处于生长曲线稳定期的抗性微生物的培养液于离心机中离心，移去上清液，然后加入去离子水混合均匀后再次离心，去上清液后重复清洗去除培养基质，最后干燥得到抗性微生物制剂。
6.如权利要求1所述的利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法，其特征在于：所述步骤(3)中土壤淋溶的条件为，pH为1～6.5，抗性微生物制剂浓度为0.25～12g/L，接触时间为5～1440min，温度为15～35℃。
7.如权利要求6所述的利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法，其特征在于：所述土壤中铅的淋溶的条件为，pH为5.5-6.5，接触时间为1000-1440min；所述土壤中锑的淋溶的条件为，pH为1.5-2.5，接触时间为200-400min。
8.如权利要求1所述的利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法，其特征在于：所述步骤(3)抗性微生物制剂的悬液是将抗性微生物制剂悬浮于去离子水中得到。
9.一种利用微生物制剂对重金属污染土壤进行淋溶的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)提取待处理重金属污染土壤中的抗性微生物；
(2)制备抗性微生物制剂；
(3)将抗性微生物制剂的悬液和待处理重金属污染土壤混合后在恒温培养振荡器中进行土壤淋溶。
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