CN108480396A - 一种生物炭包覆光合菌基质在重金属污染土壤中的强化修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于微生物应用技术与重金属控制技术领域，具体涉及一种生物炭包覆光合菌基质在重金属污染土壤中的强化修复方法。本发明对生物炭和光合菌进行复配，获得一种生物炭包覆光合菌的基质，再将这种复配物施加到重金属污染的土壤中，通过光合菌对重金属的吸附寄生作用和生物炭的吸附结合作用，对植物的根部形成一种无形的保护膜，减弱了植物对重金属的吸收能力，降低重金属对植物的毒害作用。生物炭包覆光合菌基质失效后不仅可增强土壤的肥沃力，又对环境不造成二次污染，是一种绿色环保的修复方法。

Description

一种生物炭包覆光合菌基质在重金属污染土壤中的强化修复 方法

技术领域

本发明涉及微生物应用技术与重金属控制技术，具体地说是涉及一种生物炭包覆光合菌基质在重金属污染土壤中的强化修复方法。

背景技术

土壤是人类赖以生存的基本物质，是地球环境的重要组成部分。但是，随着社会经济水平的发展、生产力水平的提升，土壤重金属污染问题日趋严重，尤其是农田土壤重金属微污染的控制问题。有关重金属土壤污染、微生物群落结构调控研究已有较多文献报道{LiP S，etal.Critical Reviews in Microbiology，2015，41(2)；Sfakianakis D G，etal.Environmental Research，2015，137；Farinati S，et al.Proteomics，2009，9(21)；李韵诗等，生态学报，2015,35(20)；毛雪飞等，江苏农业科学，2015，43(5)；江玉梅等，中国环境科学，2016，36(11)；郭望模等，中国稻米，2007(5)；何莉莉等，生态学报，2014，34(15)；乌英嗄等，农业环境科学学报，2014，33(5)}。经过几十年的土壤研究，已经筛选分离出许多可以转化重金属的微生物光合菌类群，在重金属存在的情况下，光合菌类群的生存环境恶劣，其新陈代谢受重金属富集的毒害而无法发挥其重金属的转化作用。将生物炭包覆光合菌基质投加到重金属污染环境中，可以改善光合菌类群的生存环境，并且给予光合菌类群适应重金属环境的一个缓冲期。生物炭包覆光合菌基质既可以治理低污染的重金属土壤，又可以改善单一光合菌类群无法治理的重金属毒害环境。目前对微生物降解重金属的研究方兴未艾，生物炭包覆光合菌基质的技术在治理土壤重金属污染具有可行性。

生物炭是一种生物质经过高温厌氧炭化后得到的多孔性材料，随着炭化温度的不同，制备的生物炭材料的孔径分布在4.71～9.06nm。生物炭是含有少量芳香环分子的高炭黑色固体物，可以为包覆的光合菌提供良好的营养源。该专利中生物炭不需要再经过物理化学的方法进行活化，制备成具有活性的生物炭，直接进行工艺包覆即可，操作简便。

发明内容

本发明需要解决的技术问题：针对目前微生物修复重金属污染中，光合菌受高污重金属的毒害作用，以及污染后土壤氧化还原电位改变，造成的光合菌中毒死亡问题，影响微生物修复的效果的问题，本发明提供了一种在重金属污染土壤中应用生物炭包覆光合菌基质控制重金属的毒害性。

未解决上述的技术方案，本发明采用如下的技术方案是：

一种生物炭包覆光合菌基质在重金属污染土壤中的增效修复方法，具体操作步骤如下：

(1)按重量计，用1份水喷洒在1份生物炭包覆光合菌基质上，放入37℃培养箱。每8小时喷洒1次，共喷洒3次。加速菌体活化，缩短基质在土壤中活化时间。

(2)在水稻种植前施加生物炭包覆光合菌基质，施加量依据土壤的污染程度：每亩施加100～180kg，施加完毕后对种植土壤进行翻耕，即可。

生物炭包覆光合菌基质的制备方法：

A.按重量份数计，取90～100份蒸馏水、30～35份牛肉膏、22～26份氯化钠、6～9份磷酸氢二钾、5～7份磷酸二氢钾、3～5份氯化镁、0.2～0.4份N-甲基-N-亚硝基脲搅拌均匀，并杀菌消毒，得培养基；

B.在液体培养基中加入20～25份无菌冷却后的生物炭。按接种量5％～10％的菌量，将光合菌接种至培养基中，并将接种后的培养基置于恒温培养箱中，设定温度为27～37℃，以180rpm振荡培养基。培养18～22h；

C.培养结束后，回收表层湿润生物炭，闪蒸干燥，即可制备成生物炭包覆光合菌基质，剩余培养基中补充30％初始培养基的物质，继续加入20～25份无菌冷却后的生物炭，循环使用。

本发明与其他方法相比，有益效果是：

(1)本发明的产品生物炭孔隙中的光合菌具有良好的掩蔽性，有效避免光合菌中毒。

(2)本发明应用相比较光合菌和生物炭两者单独使用效果更加，节约治理成本，并且此方法绿色环保。

具体实施方式

生物炭包覆光合菌基质的制备方法：

A.按重量份数计，取90～100份蒸馏水、30～35份牛肉膏、22～26份氯化钠、6～9份磷酸氢二钾、5～7份磷酸二氢钾、3～5份氯化镁、0.2～0.4份N-甲基-N-亚硝基脲搅拌均匀，并杀菌消毒，得培养基；

B.在液体培养基中加入20～25份无菌冷却后的生物炭。按接种量5％～10％的菌量，将光合菌接种至培养基中，并将接种后的培养基置于恒温培养箱中，设定温度为27～37℃，以180rpm振荡培养基。培养18～22h；

C.培养结束后，回收表层湿润生物炭，闪蒸干燥，即可制备成生物炭包覆光合菌基质，剩余培养基中补充30％初始培养基的物质，继续加入20～25份无菌冷却后的生物炭，循环使用。

光合菌可以选用紫色硫细菌、蓝藻菌、绿色硫细菌中的任意一种。

一种生物炭包覆光合菌基质在重金属污染土壤中的增效修复方法，具体操作步骤如下：

(1)按重量计，用1份水喷洒在1份生物炭包覆光合菌基质上，放入37℃培养箱。每8小时喷洒1次，共喷洒3次。加速菌体活化，缩短基质在土壤中活化时间。

(2)在水稻种植前施加生物炭包覆光合菌基质，施加量依据土壤的污染程度：每亩施加100～180kg，施加完毕后对种植土壤进行翻耕，即可。

实验中以重金属汞作为研究对象

实例1

生物炭包覆光合菌基质在重金属污染土壤中的增效修复方法，包括如下步骤：

(1)按重量计，用1份水喷洒在1份生物炭包覆光合菌基质上，放入37℃培养箱。每8小时喷洒1次，共喷洒3次。加速菌体活化，缩短基质在土壤中活化时间。

(2)在水稻田pH为7.6，重金属汞含量为1.0mg/kg，种植前施加生物炭包覆光合菌基质，每亩施加100kg，施加完毕后对种植土壤进行翻耕，水稻种植，分别分别采集各个时期的水稻的根、叶及籽进行检测，即可。

实例2

生物炭包覆光合菌基质在重金属污染土壤中的增效修复方法，包括如下步骤：

(1)按重量计，用1份水喷洒在1份生物炭包覆光合菌基质上，放入37℃培养箱。每8小时喷洒1次，共喷洒3次。加速菌体活化，缩短基质在土壤中活化时间。

(2)在水稻田pH为7.6，重金属汞含量为1.0mg/kg，种植前施加生物炭包覆光合菌基质，每亩施加140kg，施加完毕后对种植土壤进行翻耕，水稻种植，分别分别采集各个时期的水稻的根、叶及籽进行检测，即可。

实例3

生物炭包覆光合菌基质在重金属污染土壤中的增效修复方法，包括如下步骤：

(1)按重量计，用1份水喷洒在1份生物炭包覆光合菌基质上，放入37℃培养箱。每8小时喷洒1次，共喷洒3次。加速菌体活化，缩短基质在土壤中活化时间。

(2)在水稻田pH为7.6，重金属汞含量为1.0mg/kg，种植前施加生物炭包覆光合菌基质，每亩施加180kg，施加完毕后对种植土壤进行翻耕，水稻种植，分别分别采集各个时期的水稻的根、叶及籽进行检测，即可。

对照组：未施加本发明制备的生物炭包覆光合菌基质的水稻田中的水稻。

案例4、案例5、案例6是分别施加未经过处理的光合菌和生物炭，施加量为每亩100kg、140kg、180kg。

分析结果如表1

表1

由上表可知本发明具有强化阻遏重金属吸收的能力。

Claims (2)

1.一种生物炭包覆光合菌基质在重金属污染土壤中的强化修复方法，其特征在于，该试验方法包括如下步骤：

(1)按重量计，用1份水喷洒在1份生物炭包覆光合菌基质上，放入37℃培养箱。每8小时喷洒1次，共喷洒3次。加速菌体活化，缩短基质在土壤中活化时间。

(2)在水稻种植前施加生物炭包覆光合菌基质，施加量依据土壤的污染程度：每亩施加100～180kg，施加完毕后对种植土壤进行翻耕，即可。

2.根据权利要求1所述生物炭包覆光合菌基质在重金属污染土壤中的强化修复方法，其特征在于生物炭包覆光合菌基质的制备方法，包括如下步骤：

A.按重量份数计，取90～100份蒸馏水、25～30份牛肉膏、20～23份氯化钠、5～8份磷酸氢二钾、5～7份磷酸二氢钾、3～5份氯化镁、0.2～0.4份N-甲基-N-亚硝基脲搅拌均匀，并杀菌消毒，得培养基；

B.在液体培养基中加入20～25份无菌冷却后的生物炭。按接种量5％～10％的菌量，将光合菌接种至培养基中，并将接种后的培养基置于恒温培养箱中，设定温度为27～37℃，以180rpm振荡培养基。培养18～22h；

C.培养结束后，回收表层湿润生物炭，闪蒸干燥，即可制备成生物炭包覆光合菌基质，剩余培养基中补充30％初始培养基的物质，继续加入20～25份无菌冷却后的生物炭，循环使用。