CN110090859A - 一种植物强化微生物修复农田土壤中PAHs污染的方法 - Google Patents

Abstract

一种植物强化微生物修复农田土壤中PAHs污染的方法，涉及一种修复污染土壤的方法，该方法在投加PAHs高效降解菌的基础上种植芹菜，利用芹菜强化PAHs高效降解菌对农田土壤中PAHs的降解。芹菜在生长过程中会对PAHs高效降解菌起到激活和强化作用，其根系分泌物可以为微生物提供良好的生存环境，提高微生物的活性和数量，进而通过微生物代谢过程中对土壤中PAHs的吸收、转化和分解等，实现土壤PAHs污染的修复。本方法不使用化学药剂，修复过程安全，修复过程未对芹菜品质和产量发生显著影响，可以实现边生产边修复的目标，且本方法成本低廉、方法简单、操作简便，可以大面积推广。

Description

一种植物强化微生物修复农田土壤中PAHs污染的方法

技术领域

本发明涉及一种修复污染土壤的方法，特别是涉及一种植物强化微生物修复农田土壤中PAHs污染的方法。

背景技术

我国是一个人口众多、人均耕地面积较少的国家，耕地资源面临着巨大的压力。但是随着社会经济的发展，越来越多的污染物质被排放到环境中来，长时间停留在环境介质中，并在各环境介质中不断迁移。土壤作为重要的环境介质，成为了众多污染物质的储存场所，同时，这些污染物质也对土壤的性质产生影响，使土壤环境质量不断下降，特别是以PAHs为代表的持续性有机污染物的危害。

多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，简称PAHs）是指两个以上苯环以稠环形式相连的化合物，是一种在环境中广泛存在的有机物质，其来源于自然源和人为源，但主要来源于人为源，例如化石燃料的不完全燃烧、工业排放和汽车尾气等，其水溶性低、脂溶性高，可以通过食物链富集，且可以在生物体中长时间存在，不易于排除体外。与此同时，多环芳烃是一种具有强三致作用的有机污染物，其具有长期残留性、半挥发性和高毒性，对人类健康和环境具有严重危害，已被众多国际组织和国家列为优先控制和削减的有机污染物，其可以通过农田生产的农作物进入人体，造成食品安全问题，对人体产生危害。因此，以受到各国人民和政府的普遍关注，急需找到一种安全可靠的，边生产边修复污染农田土壤的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植物强化微生物修复农田土壤中PAHs污染的方法，本发明在PAHs污染农田土壤中投加高效降解菌甲基营养型芽孢杆菌（Bacillusmethylotrophicus）（保藏编号为CGMCC No.12461），然后种植芹菜（香芹（Libanotisseseloides (Fisch. & C. A. Mey. ex Turcz.) Turcz.）），利用芹菜对高效降解菌的激活强化作用，实现边生产边修复土壤中PAHs污染的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种植物强化微生物修复农田土壤中PAHs污染的方法，所述方法包括以下过程：

（1）高效降解菌液的制备：将有活性的高效降解菌甲基营养型芽孢杆菌（Bacillusmethylotrophicus）接种到LB液体培养基中，在30℃、每分钟100转的摇床中恒温培养，当菌液浓度为1.0×10⁸-10¹⁰CFU·mL^-1时，得到高效降解菌液备用；

（2）芹菜的培育：在温室中提前培育好香芹幼苗，待香芹幼苗长至约8-9cm高时备用；

（3）修复过程：

先将待修复的农田进行平整，挑出石块，将大的土块进行粉碎；将配制好的高效降解菌液按照每平方米500mL的比例均匀喷撒到农田土壤上，对农田土壤耕作层深度(0-20cm)进行翻土，尽量使高校降解菌均匀分布在土壤中；然后，移栽入事先培育好的香芹幼苗,株距和行距均为4-5cm，在香芹生长期间定期浇水，使土壤的含水率保持田间最大持水量的30%，生长期为3个月；为提高和保证修复效率，使用建立温室或地膜覆盖的方式保持土壤温度在25-30℃。

本发明的优点与效果是：

本发明首次使用香芹强化高效降解菌甲基营养型芽孢杆菌修复PAHs污染农田土壤，是一种修复PAHs污染农田土壤的原位修复方法。该方法在投加PAHs高效降解菌的基础上种植芹菜，利用芹菜强化PAHs高效降解菌对农田土壤中PAHs的降解。芹菜在生长过程中为高效降解菌提供了良好的生存环境，有利于提高降解菌的活性和数量，进而通过高效降解菌的代谢过程中对土壤中PAHs的吸收、转化和分解等，实现污染农田土壤中PAHs污染物的修复。本方法不使用化学药剂，修复过程安全，且本方法成本低廉、方法简单、操作简便，修复土壤中PAHs的同时，未对芹菜品质和产量发生显著影响，实现了污染农田土壤边生产边修复的目标，可以大面积进行推广。

本发明在PAHs污染农田土壤中种植香芹强化PAHs高效降解菌的原位修复中，一方面香芹的生长过程中分泌的根系分泌物可以强化高效降解微生物的修复作用，进而提高微生物的活性；令一方面根系分泌物会对土壤中PAHs的生物有效性产生影响。进而达到强化高效降解菌修复土壤中PAHs污染的目的。经过三个月修复后，采集修复后的土壤样品，测定其中PAHs浓度，如未达到修复目标，再进行多次修复，直至农田土壤中的PAHs达到土壤环境安全标准，实现了污染农田土壤边生产边修复的目的。

附图说明

图1 本发明利用芹菜强化高效降解菌修复PAHs污染农田土壤的原位修复方法示意图；

图2芹菜强化高效降解菌和只投加高效降解菌实验组中PAHs的平均修复效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

生物材料的分类命名：甲基营养型芽孢杆菌Bacillus methylotrophicus，保藏改生物材料样品的单位全称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期：2016年05月18日，保藏编号：CGMCC NO.12461。

实施例1：实验室模拟实验

（1）高效降解菌液的制备：将有活性的高效降解菌甲基营养型芽孢杆菌（Bacillusmethylotrophicus）接种到LB液体培养基中，在30℃、每分钟100转的摇床中恒温培养，当菌液浓度为1.0×10⁸-10¹⁰CFU·mL^-1时，得到高效降解菌液备用。

（2）芹菜的培育：在温室中提前培育好香芹幼苗，待香芹幼苗长至约8-9cm高时备用。

（3）修复过程：

采集沈阳市新城子区近郊的温室大棚中PAHs污染土壤，去除石块和杂物后，过2mm筛后，盛入花盆中使土壤深度为20cm。测定土壤中PAHs平均浓度为690.78μg/kg。将配制好的高效降解菌液按照每平方米500mL的比例均匀喷撒，并混匀。移栽入事先培育好的香芹幼苗,株距和行距均为4-5cm，定期浇水，使土壤的含水率保持田间最大持水量的30%，生长期为3个月，保持室内温度在25-30℃。同时设置只添加高效降解菌和只种植芹菜的对照实验组。在修复前和修复3个月后的土壤样品进行采集，测定土壤中PAHs的含量和芹菜的株重。结果见图2。从图2中可以看出芹菜强化高效降解菌实验组中PAHs的平均修复效率为58.13%，而只投加高效降解菌实验组中PAHs的平均修复效率为49.78%，因此芹菜强化可以显著提高高效降解菌对土壤中PAHs的修复效率。只种植芹菜和芹菜强化高效降解菌实验组中的株重分别为69.46±3.21g和67.92±5.31g，未发生显著的变化。

Claims (1)

1.一种植物强化微生物修复农田土壤中PAHs污染的方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：

（1）高效降解菌液的制备：将有活性的高效降解菌甲基营养型芽孢杆菌（Bacillusmethylotrophicus）接种到LB液体培养基中，在30℃、每分钟100转的摇床中恒温培养，当菌液浓度为1.0×10⁸-10¹⁰CFU·mL^-1时，得到高效降解菌液备用；

（2）芹菜的培育：在温室中提前培育好香芹幼苗，待香芹幼苗长至约8-9cm高时备用；

（3）修复过程：

先将待修复的农田进行平整，挑出石块，将大的土块进行粉碎；将配制好的高效降解菌液按照每平方米500mL的比例均匀喷撒到农田土壤上，对农田土壤耕作层深度(0-20cm)进行翻土，尽量使高校降解菌均匀分布在土壤中；然后，移栽入事先培育好的香芹幼苗,株距和行距均为4-5cm，在香芹生长期间定期浇水，使土壤的含水率保持田间最大持水量的30%，生长期为3个月；为提高和保证修复效率，使用建立温室或地膜覆盖的方式保持土壤温度在25-30℃。