CN106222112A - 一种快速治理重金属污染土壤的微生物制剂及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速治理重金属污染土壤的微生物制剂及其制作方法，该微生物制剂由以下重量份的成分组成：黑曲霉菌菌剂25‑40份，黑根霉菌菌剂25‑40份，啤酒酵母菌菌剂10‑15份，丝状蓝藻制剂5‑10份，产单核李斯特菌菌剂15‑20份；所述黑曲霉菌菌剂保藏在GSH保护液内；所述啤酒酵母菌菌剂保藏在蒸馏水中；所述丝状蓝藻制剂保藏在含质量百分比30%的甘油溶液中；所述产单核李斯特菌菌剂保藏在含质量百分比10%的甘油溶液中；本发明还公开了该微生物制剂的纯化、培养、保藏及制作方法。本发明的微生物制剂菌种较多且可有效互补、效率高、经济性较好、适用范围广。

Description

一种快速治理重金属污染土壤的微生物制剂及其制作方法

技术领域

本发明涉及重金属防治领域，尤其涉及一种快速治理重金属污染土壤的微生物制剂及其制作方法。

背景技术

重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属超标制品等人为因素所致。因人类活动导致环境中的重金属含量增加，超出正常范围，直接危害人体健康，并导致环境质量恶化。2011年4月初，我国首个“十二五”专项规划——《重金属污染综合防治“十二五”规划》获得国务院正式批复，防治规划力求控制5种重金属。

与大气和水污染相比，土壤修复显得更加困难。农业部农产品产地土壤重金属污染防治专家组成员、中国农业大学资源与环境学院教授苏德纯表示，不仅土壤污染危害严重，并且与一些有机污染物不同，土壤中的重金属无法降解，与土壤分离难度非常大，修复非常困难。

在国内已申请的相关专利中，专利《一种重金属污染土壤的微生物修复方法》（申请号：201110122739.6，公开日：2011-11-16）公开了一种利用球形红细菌制剂配合淹水治理土壤的方法，其工作原理主要为利用球形红细菌在富水厌氧环境下大量繁殖后吸附重金属，再经由水渗入地下降低土壤中的重金属浓度，但其在治理过程中土壤不能用于种植作业，经济成本高，另一方面，菌种过于单一，普适性差，适用范围小，能治理的重金属种类及程度均较低；专利《重金属污染土壤微生物修复剂及其应用》（申请号：201410682558.2，公开日：2015-04-22）公开了一种采用枯草芽孢杆菌和热带假丝酵母作为有效成份的重金属污染土壤治理剂，该发明的生物修复剂可以吸附一定比例的重金属，并可在土壤中存留一段时间，但热带假丝酵母属厌氧菌类，在干燥通风的土壤中无法长期存活，而枯草芽孢杆菌作为需氧菌则无法在湿性土壤中长久存活，两种有效菌种生存环境相冲突，另一方面，有效菌株类太少，由于每种微生物都有其局限，因此其治理土壤的效果既不长效、也不全面。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种菌种较多且可有效互补、效率高、经济性较好、适用范围广的快速治理重金属污染土壤的微生物制剂及其制作方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种快速治理重金属污染土壤的微生物制剂，其中：该微生物制剂由以下重量份的成分组成：黑曲霉菌菌剂25-40份，黑根霉菌菌剂25-40份，啤酒酵母菌菌剂10-15份，丝状蓝藻制剂5-10份，产单核李斯特菌菌剂15-20份；所述黑曲霉菌菌剂为在GSH保护液内植入纯化后的黑曲霉菌制成，黑曲霉菌浓度为50×10⁸cfu/ml-100×10⁸cfu/ml，所述黑根霉菌菌剂为在GSH保护液内植入纯化后的黑根霉菌制成，黑根霉菌浓度为20×10⁸cfu/ml-50×10⁸cfu/ml；所述啤酒酵母菌菌剂为在蒸馏水中植入纯化后的啤酒酵母菌制成，啤酒酵母菌浓度为30×10⁸cfu/ml-80×10⁸cfu/ml，该菌剂保藏在4℃-6℃环境内；所述丝状蓝藻制剂为在含质量百分比30%的甘油溶液中植入纯化后的丝状蓝藻制成，所述甘油溶液的溶剂为蒸馏水，该丝状蓝藻浓度为10×10⁸cfu/ml-20×10⁸cfu/ml，该丝状蓝藻制剂保藏在恒温不高于-80℃的冰箱中；所述产单核李斯特菌菌剂为在含质量百分比10%的甘油溶液中植入纯化后的产单核李斯特菌制成，所述甘油溶液的溶剂为蒸馏水，该产单核李斯特菌浓度为50×10⁸cfu/ml-150×10⁸cfu/ml，该产单核李斯特菌菌剂保藏在恒温不高于-80℃的冰箱中。

上述快速治理重金属污染土壤的微生物制剂的制造方法，包括以下步骤：

①微生物纯化：初次培养时须进行微生物纯化，即在对应固体培养基上通过平板划线法进行纯化，每次至少划分四个区，纯化周期均为3-4周，至少纯化2个周期；

②微生物培养：采用对应培养基对纯化后的微生物进行培养，其中黑曲霉菌采用改良马丁培养基摇瓶进行活化后再采用改良马丁琼脂斜面培养基进行培养，其中在摇瓶内振荡活化5-6天，活化温度23℃-28℃，在斜面培养基上静置培养6-7天，培养温度23℃-28℃；黑根霉菌采用麸皮固体培养基进行培养，培养温度33℃-35℃，培养时间1-2天；啤酒酵母菌采用MYGP固体琼脂斜面培养基进行培养，培养温度23℃-28℃，培养时间2-3天；丝状蓝藻采用BG11培养基进行培养，培养温度23℃-28℃，培养时间7-15天；产单核李斯特菌采用TRA培养基进行培养，培养温度30℃-37℃，培养时间1-2天；

③微生物保藏及微生物制剂制作：按权利要求1所述配方将步骤②培养出的各类微生物植入对应环境中，一部分保藏留待下次使用，一部分制成所需微生物制剂；所需微生物制剂按步骤②所述方式对目标微生物进行活化复苏后方可用于土壤治理，投放量按土壤面积为10 L/亩-20 L/亩。

与现有技术比较，本发明由于采用了上述方案，具有以下优点：只采用真菌虽然吸附重金属效率高，富集度高，但真菌死亡后易重新释放，而细菌吸附更为稳固，但在较高浓度的重金属溶液中细菌活动度不高，吸附效率低，细菌死亡率高，而真菌与细菌联合去除重金属，可长久固定重金属；蓝藻在水和阳光环境里繁殖速度快，可以快速降低土壤中的重金属浓度，为细菌和真菌生长提供有利条件，在水渗入地表后蓝藻会快速死亡，不会给作物带来过多负面影响；黑曲霉菌对Cu离子和Zn离子都具有超富集能力，能快速消除土壤中的Cu离子和Zn离子；黑根霉菌对Pb离子、Cr离子、Cd离子的吸附能力强，能快速消除土壤中的Pb离子、Cr离子和Cd离子，同时由于黑根霉菌能有效利用植物死坏根茎里的纤维素，能逐渐改良土壤肥度；产单核李斯特菌与其它菌治理重金属不一样的是它主要通过ATP水解和将重金属富集到胞内再通过活动进行运输两种方式降解重金属，可对其它微生物治理的范围进行有效补充，进一步提高土壤治理的程度；啤酒酵母菌可有效分解植物死坏根茎中的多糖类物质（淀粉、葡萄糖等），为作物生长提供养份，同时还可分泌可自然水解的弱酸，为其它微生物提供适宜生长的弱酸性环境，而不会长久地改变土壤的酸碱度；由于所有的微生物都适宜在富水缺氧的环境下生长繁殖，因此对应用环境的要求很单一，减少了环境改造成本，提高了应用范围。

具体实施方式

实施例1：

一种快速治理重金属污染土壤的微生物制剂，其中：该微生物制剂由以下重量份的成分组成：黑曲霉菌菌剂25-40份，黑根霉菌菌剂25-40份，啤酒酵母菌菌剂10-15份，丝状蓝藻制剂5-10份，产单核李斯特菌菌剂15-20份；所述黑曲霉菌菌剂为在GSH保护液内植入纯化后的黑曲霉菌制成，黑曲霉菌浓度为50×10⁸cfu/ml-100×10⁸cfu/ml，所述黑根霉菌菌剂为在GSH保护液内植入纯化后的黑根霉菌制成，黑根霉菌浓度为20×10⁸cfu/ml-50×10⁸cfu/ml；所述啤酒酵母菌菌剂为在蒸馏水中植入纯化后的啤酒酵母菌制成，啤酒酵母菌浓度为30×10⁸cfu/ml-80×10⁸cfu/ml，该菌剂保藏在4℃-6℃环境内；所述丝状蓝藻制剂为在含质量百分比30%的甘油溶液中植入纯化后的丝状蓝藻制成，所述甘油溶液的溶剂为蒸馏水，该丝状蓝藻浓度为10×10⁸cfu/ml-20×10⁸cfu/ml，该丝状蓝藻制剂保藏在恒温不高于-80℃的冰箱中；所述产单核李斯特菌菌剂为在含质量百分比10%的甘油溶液中植入纯化后的产单核李斯特菌制成，所述甘油溶液的溶剂为蒸馏水，该产单核李斯特菌浓度为50×10⁸cfu/ml-150×10⁸cfu/ml，该产单核李斯特菌菌剂保藏在恒温不高于-80℃的冰箱中。

上述快速治理重金属污染土壤的微生物制剂的制造方法，包括以下步骤：

①微生物纯化：初次培养时须进行微生物纯化，即在对应固体培养基上通过平板划线法进行纯化，每次至少划分四个区，纯化周期均为3-4周，至少纯化2个周期；

②微生物培养：采用对应培养基对纯化后的微生物进行培养，其中黑曲霉菌采用改良马丁培养基摇瓶进行活化后再采用改良马丁琼脂斜面培养基进行培养，其中在摇瓶内振荡活化5-6天，活化温度23℃-28℃，在斜面培养基上静置培养6-7天，培养温度23℃-28℃；黑根霉菌采用麸皮固体培养基进行培养，培养温度33℃-35℃，培养时间1-2天；啤酒酵母菌采用MYGP固体琼脂斜面培养基进行培养，培养温度23℃-28℃，培养时间2-3天；丝状蓝藻采用BG11培养基进行培养，培养温度23℃-28℃，培养时间7-15天；产单核李斯特菌采用TRA培养基进行培养，培养温度30℃-37℃，培养时间1-2天；

③微生物保藏及微生物制剂制作：按权利要求1所述配方将步骤②培养出的各类微生物植入对应环境中，一部分保藏留待下次使用，一部分制成所需微生物制剂；所需微生物制剂按步骤②所述方式对目标微生物进行活化复苏后方可用于土壤治理，投放量按土壤面积为10 L/亩-20 L/亩。

应用本微生物制剂的具体步骤为：

①在被重金属污染的土壤表面按10 L/亩-20 L/亩的比例均匀施加微生物制剂。

②对土壤进行耕犁、翻混，并以保持土地常规含水量不变的灌溉速度定期施水。

③每2-3个月重复步骤①-②一次，即可将被重金属污染的土壤修复为相对良性的土壤。

本实施例在实验土壤里进行实地效果验证，情况如下：取广西省玉林市某重金属污染土壤作为实验土壤，对土壤内的Pb、Cu、Zn、Cd分别进行5次测量后取平均值，其中Pb含量以重量计为63.11mg/kg，Cu含量以重量计为55.57mg/kg，Zn含量以重量计为160.36mg/kg，Cd含量以重量计为0.67 mg/kg；按本实施例实施方式实施后一周，再以同样方式进行检测，结果为：Pb含量以重量计为12.56mg/kg，Cu含量以重量计为7.82mg/kg，Zn含量以重量计为32.44mg/kg，Cd含量以重量计为0.12 mg/kg；按本实施例实施方式实施后两周，再以同样方式进行检测，结果为：Pb含量以重量计为10.47mg/kg，Cu含量以重量计为7.33mg/kg，Zn含量以重量计为28.29mg/kg，Cd含量以重量计为0.11 mg/kg。

国家标准为：Pb（铅）含量以重量计不大于35mg/kg，Cu（铜）含量以重量计不大于35mg/kg，Zn（锌）含量以重量计不大于100mg/kg，Cd（镉）含量以重量计不大于0.20 mg/kg。

本发明的快速治理重金属污染土壤的微生物制剂治理土壤的工作原理为：

只采用真菌虽然吸附重金属效率高，富集度高，但真菌死亡后易重新释放，而细菌吸附更为稳固，但在较高浓度的重金属溶液中细菌活动度不高，吸附效率低，细菌死亡率高，而真菌与细菌联合去除重金属，可长久固定重金属；蓝藻在水和阳光环境里繁殖速度快，可以快速降低土壤中的重金属浓度，为细菌和真菌生长提供有利条件，在水渗入地表后蓝藻会快速死亡，不会给作物带来过多负面影响；黑曲霉菌对Cu离子和Zn离子都具有超富集能力，能快速消除土壤中的Cu离子和Zn离子；黑根霉菌对Pb离子、Cr离子、Cd离子的吸附能力强，能快速消除土壤中的Pb离子、Cr离子和Cd离子，同时由于黑根霉菌能有效利用植物死坏根茎里的纤维素，能逐渐改良土壤肥度；产单核李斯特菌与其它菌治理重金属不一样的是它主要通过ATP水解和将重金属富集到胞内再通过活动进行运输两种方式降解重金属，可对其它微生物治理的范围进行有效补充，进一步提高土壤治理的程度；啤酒酵母菌可有效分解植物死坏根茎中的多糖类物质（淀粉、葡萄糖等），为作物生长提供养份，同时还可分泌可自然水解的弱酸，为其它微生物提供适宜生长的弱酸性环境，而不会长久地改变土壤的酸碱度；由于所有的微生物都适宜在富水缺氧的环境下生长繁殖，因此对应用环境的要求很单一，减少了环境改造成本，提高了应用范围。

本发明适用于富水、温润地域或洼地，尤其适用于水稻种植区域。

对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种快速治理重金属污染土壤的微生物制剂，其特征在于：该微生物制剂由以下重量份的成分组成：黑曲霉菌菌剂25-40份，黑根霉菌菌剂25-40份，啤酒酵母菌菌剂10-15份，丝状蓝藻制剂5-10份，产单核李斯特菌菌剂15-20份；所述黑曲霉菌菌剂为在GSH保护液内植入纯化后的黑曲霉菌制成，黑曲霉菌浓度为50×10⁸cfu/ml-100×10⁸cfu/ml，所述黑根霉菌菌剂为在GSH保护液内植入纯化后的黑根霉菌制成，黑根霉菌浓度为20×10⁸cfu/ml-50×10⁸cfu/ml；所述啤酒酵母菌菌剂为在蒸馏水中植入纯化后的啤酒酵母菌制成，啤酒酵母菌浓度为30×10⁸cfu/ml-80×10⁸cfu/ml，该菌剂保藏在4℃-6℃环境内；所述丝状蓝藻制剂为在含质量百分比30%的甘油溶液中植入纯化后的丝状蓝藻制成，所述甘油溶液的溶剂为蒸馏水，该丝状蓝藻浓度为10×10⁸cfu/ml-20×10⁸cfu/ml，该丝状蓝藻制剂保藏在恒温不高于-80℃的冰箱中；所述产单核李斯特菌菌剂为在含质量百分比10%的甘油溶液中植入纯化后的产单核李斯特菌制成，所述甘油溶液的溶剂为蒸馏水，该产单核李斯特菌浓度为50×10⁸cfu/ml-150×10⁸cfu/ml，该产单核李斯特菌菌剂保藏在恒温不高于-80℃的冰箱中。

2.根据权利要求1所述快速治理重金属污染土壤的微生物制剂的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

①微生物纯化：初次培养时须进行微生物纯化，即在对应固体培养基上通过平板划线法进行纯化，每次至少划分四个区，纯化周期均为3-4周，至少纯化2个周期；

②微生物培养：采用对应培养基对纯化后的微生物进行培养，其中黑曲霉菌采用改良马丁培养基摇瓶进行活化后再采用改良马丁琼脂斜面培养基进行培养，其中在摇瓶内振荡活化5-6天，活化温度23℃-28℃，在斜面培养基上静置培养6-7天，培养温度23℃-28℃；黑根霉菌采用麸皮固体培养基进行培养，培养温度33℃-35℃，培养时间1-2天；啤酒酵母菌采用MYGP固体琼脂斜面培养基进行培养，培养温度23℃-28℃，培养时间2-3天；丝状蓝藻采用BG11培养基进行培养，培养温度23℃-28℃，培养时间7-15天；产单核李斯特菌采用TRA培养基进行培养，培养温度30℃-37℃，培养时间1-2天；

③微生物保藏及微生物制剂制作：按权利要求1所述配方将步骤②培养出的各类微生物植入对应环境中，一部分保藏留待下次使用，一部分制成所需微生物制剂；所需微生物制剂按步骤②所述方式对目标微生物进行活化复苏后方可用于土壤治理，投放量按土壤面积为10 L/亩-20 L/亩。