CN111530920A - 一种表面活性剂强化植物微生物联合修复石油污染土壤的方法 - Google Patents

一种表面活性剂强化植物微生物联合修复石油污染土壤的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种表面活性剂强化植物微生物联合修复石油污染土壤的方法。将复合微生物菌剂均匀施撒于石油污染土壤上，并与地表至10～20cm深的石油污染土壤混合均匀；将紫花苜蓿种子播种于施撒了复合微生物菌剂的石油污染土壤上；播种紫花苜蓿种子后，于土壤上均匀施撒生物表面活性剂。本发明通过植物根系分泌物产生的根际效应，提高土壤微生物数量和代谢活性。通过接种菌剂，促进植物生长以及根系分泌物的增加，进而增加污染物在根部积累以及根际土壤微生物数量。生物表面活性剂除具备表面活性剂的特性，还具有环境友好、无二次污染和经济等特点，在环境修复领域具有很大的潜在应用前景。

Description

一种表面活性剂强化植物微生物联合修复石油污染土壤的 方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，涉及一种表面活性剂强化微生物菌剂与植物复配修复石油污染土壤的方法。
背景技术
随着我国经济社会的快速发展和工业化、城市化的进程加快，土壤污染事件频频增加，石油污染问题在我国普遍存在，土壤修复技术越发受到社会各界关注。石油烃进入土壤后，由于其所包含的复杂有机混合物的各种理化性质的不同以及长时间难以彻底去除的特点，对自然环境和人类的健康产生一系列不利的影响，而植物修复，微生物修复因其突出的经济性和高效性，已经慢慢成为常用的石油烃治理技术。但石油烃的生物可利用性低是限制其生物降解的主要因素。因此如何修复石油污染土壤成为人们不断研究的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种表面活性剂强化植物微生物联合修复石油污染土壤的方法。
本发明采用的技术方案是：一种表面活性剂强化植物微生物联合修复石油污染土壤的方法，包括如下步骤：
1)将复合微生物菌剂均匀施撒于石油污染土壤上，并与地表至10～20cm深的石油污染土壤混合均匀；
2)将紫花苜蓿种子播种于施撒了复合微生物菌剂的石油污染土壤上，覆土1～2cm；
3)播种紫花苜蓿种子后，于土壤上均匀施撒生物表面活性剂。
进一步的，上述的方法，步骤1)中，所述复合微生物菌剂的制备方法，包括如下步骤：
1.1)分别将VA真菌、木霉菌和根瘤菌分别接种到种子培养基中，于28℃、转速180r/min下培养24h；
1.2)将培养后的VA真菌、木霉菌和根瘤菌分别按1％的接种量接种到发酵培养基中，于pH＝5～5.5，28℃下发酵培养72h，得混有VA真菌、木霉菌和根瘤菌的发酵液；
1.3)将步骤1.2)所得发酵液与草炭麸皮混合物进行混合，得复合微生物菌剂。
进一步的，上述的方法，步骤1.1)中，所述种子培养基的组成为：牛肉膏3g、蛋白胨10g、NaCl 5g、琼脂15～20g、加水至1000mL、pH＝7～8。
进一步的，上述的方法，步骤1.2)中，所述发酵培养基的组成为：按重量百分比组成为，葡萄糖1％，酵母粉0.5％，豆粕粉1％，MgSO4·7H2O 0.03％，NaCl 0.5％，加水至100mL，pH＝7。
进一步的，上述的方法，步骤1.3)中，按重量比，发酵液:草炭麸皮混合物＝1:2。
进一步的，上述的方法，步骤1.3)中，所述草炭麸皮混合物的制备方法包括如下步骤：按重量比，草炭:麸皮＝9:1，将草炭和麸皮混合均匀。
进一步的，上述的方法，步骤1)中，复合微生物菌剂的施撒量为50～70g/kg土壤。
进一步的，上述的方法，步骤3)中，所述生物表面活性剂是鼠糖李酯与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的混合物。
更进一步的，上述的方法，按重量比，鼠糖李酯:十二烷基苯磺酸钠＝1:1。
进一步的，上述的方法，步骤3)中，生物表面活性剂的施撒量为50～70mg/kg土壤。
本发明的有益效果是：
1、本发明，添加生物表面活性剂，能够增大石油烃等有机物的溶解度，并能改善细胞表面的性质，从而增加传质速率和生物可利用性。
2、本发明，采用的紫花苜蓿(Medicago sativa)，为豆科苜蓿属多年生草本植物，通过其根际效应显著促进土壤微生物活性。同时，VA真菌对紫花苜蓿修复石油污染土壤具有协同作用。
3、本发明，采用VA真菌、木霉菌(Trichodermaressei)和根瘤菌制作复合菌剂，木霉菌(Trichoderma spp)是一种居住于土壤环境的一种丝状真菌，能够有效拮抗多种植物病原菌、促进植物生长，并且还能耐受和降解包括多环芳烃在内的难降解的多种石油类污染物。而木霉菌与根瘤菌能够产生协同作用，进一步促进紫花苜蓿的生长。同时VA真菌是丛植菌根真菌与植物根系所建立的一种互惠共生体，在自然界分布广泛，具有降解复杂有机污染物的能力。石油污染土壤中，利用土著的或外接的VA真菌可以明显改善植物根际环境，提高土壤生物活性，从而加速土壤中石油污染物的降解。
4、本发明通过植物根系分泌物产生的根际效应，提高土壤微生物数量和代谢活性。通过接种菌剂，促进植物生长以及根系分泌物的增加，进而增加污染物在根部积累以及根际土壤微生物数量。生物表面活性剂除具备表面活性剂的特性，还具有环境友好、无二次污染和经济等特点，在环境修复领域具有很大的潜在应用前景。
附图说明
图1是石油污染土壤中石油烃变化图。
图2是紫花苜蓿根部植物量变化图。
图3是紫花苜蓿茎叶部植物量变化图。
具体实施方式
一种表面活性剂强化植物微生物联合修复石油污染土壤的方法，包括如下步骤：
1)复合微生物菌剂的制备：
1.1)分别将VA真菌、木霉菌和根瘤菌分别接种到种子培养基中，于28℃、转速180r/min下培养24h；
进一步的，所述种子培养基的组成为：牛肉膏3g、蛋白胨10g、NaCl5g、琼脂15～20g、加水至1000mL、pH＝7～8。
1.2)将培养后的VA真菌、木霉菌和根瘤菌分别按1％的接种量接种到发酵培养基中，于pH＝5～5.5，28℃下发酵培养72h，得混有VA真菌、木霉菌和根瘤菌的发酵液。
进一步的，所述发酵培养基的组成为：按重量百分比组成为，葡萄糖1％，酵母粉0.5％，豆粕粉1％，MgSO4·7H2O 0.03％，NaCl 0.5％，加水至100mL，pH＝7。
1.3)将步骤1.2)所得发酵液与草炭麸皮混合物进行混合，得复合微生物菌剂。
进一步的，按重量比，发酵液:草炭麸皮混合物＝1:2。
进一步的，所述草炭麸皮混合物的制备方法包括如下步骤：按重量比，草炭:麸皮＝9:1，将草炭和麸皮混合均匀。
2)将复合微生物菌剂均匀施撒于石油污染土壤上，并与地表至10～20cm深的石油污染土壤混合均匀。
进一步的，复合微生物菌剂的施撒量为50～70g/kg土壤。
3)将紫花苜蓿种子播种于施撒了复合微生物菌剂的石油污染土壤上，覆土1～2cm。
4)播种紫花苜蓿种子后，于土壤上均匀施撒表面活性剂。
进一步的，所述表面活性剂是鼠糖李酯与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的混合物。
更进一步的，按重量比，鼠糖李酯:十二烷基苯磺酸钠＝1:1。
进一步的，表面活性剂的施撒量为50～70mg/kg土壤。
实施例1
一种表面活性剂强化植物微生物联合修复石油污染土壤的方法，包括如下步骤：
实验用模拟石油污染土壤：取没有受到石油污染的场地表层约15cm深的土壤，剔除表面石块、沙砾等残留物，进行自然避光风干，研磨后过2mm筛，于过筛后的土壤中加入石油，混合均匀，制成模拟石油污染土壤，经检测，模拟石油污染土壤中石油烃含量为1g/kg，于4℃下保藏备用。
VA真菌、木霉菌(Trichodermaressei)、根瘤菌(Rhizobium meliloti)、草炭、麸皮和鼠糖李酯均为市购产品。
(一)复合微生物菌剂的制备：
1、分别将VA真菌、木霉菌(Trichodermaressei)和根瘤菌(Rhizobium meliloti)分别接种到种子培养基中，于28℃、转速180r/min下培养24h。
种子培养基的组成为：牛肉膏3g、蛋白胨10g、NaCl5g、琼脂15～20g、加水至1000mL、pH＝7～8。
2、将培养后的VA真菌、木霉菌和根瘤菌分别按1％的接种量接种到发酵培养基中，于pH＝5～5.5，28℃下发酵培养72h，得混有VA真菌、木霉菌和根瘤菌的发酵液。
所述发酵培养基的组成为：按重量百分比组成为，葡萄糖1％，酵母粉0.5％，豆粕粉1％，MgSO4·7H2O 0.03％，NaCl 0.5％，加水至100mL，pH＝7。
3、将步骤2所得发酵液与草炭麸皮混合物进行混合，得复合微生物菌剂。
按重量比，发酵液:草炭麸皮混合物＝1:2。
草炭麸皮混合物的制备方法包括如下步骤：按重量比，草炭:麸皮＝9:1，将草炭和麸皮混合均匀。
(二)称取1000g石油烃含量为1g/kg的石油污染土壤于育苗盆中，然后向土壤中，加入50g复合微生物菌剂，调整土壤含水率在55～65％之间。
(三)向步骤(二)所得混合了复合微生物菌剂的石油污染土壤上播种紫花苜蓿种子，播种量为10粒。
(四)播种紫花苜蓿种子后，于土壤上均匀施撒50mg生物表面活性剂。
生物表面活性剂是由鼠糖李酯与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，按重量比1:1混合均匀制得。
(五)在紫花苜蓿生长过程中，每星期浇二次水，调节盆中土壤含水量约为20％，在培养过程中的第25d、50d、75d、100d时分别取土样。从每盆中不同部位分别取一定量土壤，充分混匀后，分别取5g土样测定石油烃含量和生物生态分析。
同时设3个对照组：
对照1——于石油污染土壤上，只种植紫花苜蓿。
对照2——于石油污染土壤上，先施撒复合微生物菌剂再播种紫花苜蓿。
对照3——于石油污染土壤上，先播种紫花苜蓿，然后施撒生物表面活性剂；
每组处理重复3次。
图1是石油污染土壤中石油烃随时间降解率变化图。由图1可见，石油污染土壤在微生物的作用下，在100天内石油烃降解率呈上升趋势，施用生物表面活性剂的处理比未加生物表面活性剂的处理其降解率有所提高，采用本申请的表面活性剂强化植物微生物联合修复石油污染土壤的方法，石油烃的降解率最高可达71％。
经过100d培养，紫花苜蓿的生长状况在1g/kg的石油污染土壤中状态良好，均无异常。其根和茎叶的生物量变化如图2和图3所示。由图2可见，修复100天时，采用本申请的表面活性剂强化植物微生物联合修复石油污染土壤的方法，紫花苜蓿根部的植物生物量可达1.4g，相比于对照1(0.4g)、对照2(0.6g)和对照3(1.0g)显著提高。由图3可见，修复100天时，采用本申请的表面活性剂强化植物微生物联合修复石油污染土壤的方法，紫花苜蓿茎叶部的植物生物量可达2.5g，相比于对照1(1.4g)、对照2(1.6g)和对照3(1.8g)显著提高。可见，本发明的方法对紫花苜蓿地上部分的生长影响大于地下部分；可以提高石油污染土壤中脱氢酶活性和土壤细菌数量，增强了石油的降解。综上，四种处理方式，紫花苜蓿植株的生物量顺序为：对照1＜对照2＜对照3＜本发明。

Claims (10)

1.一种表面活性剂强化植物微生物联合修复石油污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将复合微生物菌剂均匀施撒于石油污染土壤上，并与地表至10～20cm深的石油污染土壤混合均匀；
2)将紫花苜蓿种子播种于施撒了复合微生物菌剂的石油污染土壤上，覆土1～2cm；
3)播种紫花苜蓿种子后，于土壤上均匀施撒生物表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述复合微生物菌剂的制备方法，包括如下步骤：
1.1)分别将VA真菌、木霉菌和根瘤菌分别接种到种子培养基中，于28℃、转速180r/min下培养24h；
1.2)将培养后的VA真菌、木霉菌和根瘤菌分别按1％的接种量接种到发酵培养基中，于pH＝5～5.5，28℃下发酵培养72h，得混有VA真菌、木霉菌和根瘤菌的发酵液；
1.3)将步骤1.2)所得发酵液与草炭麸皮混合物进行混合，得复合微生物菌剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1.1)中，所述种子培养基的组成为：牛肉膏3g、蛋白胨10g、NaCl 5g、琼脂15～20g、加水至1000mL、pH＝7～8。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1.2)中，所述发酵培养基的组成为：按重量百分比组成为，葡萄糖1％，酵母粉0.5％，豆粕粉1％，MgSO4·7H2O 0.03％，NaCl0.5％，加水至100mL，pH＝7。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1.3)中，按重量比，发酵液:草炭麸皮混合物＝1:2。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1.3)中，所述草炭麸皮混合物的制备方法包括如下步骤：按重量比，草炭:麸皮＝9:1，将草炭和麸皮混合均匀。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，复合微生物菌剂的施撒量为50～70g/kg土壤。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述生物表面活性剂是鼠李糖酯与十二烷基苯磺酸钠的混合物。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，按重量比，鼠糖李酯:十二烷基苯磺酸钠＝1:1。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，生物表面活性剂的施撒量为50～70mg/kg土壤。
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