CN111482453A - 一种利用植物和真菌联合修复重金属污染土壤的方法 - Google Patents
一种利用植物和真菌联合修复重金属污染土壤的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种利用植物和真菌联合修复重金属污染土壤的方法，所述方法包括如下步骤：步骤a，真菌的固定化培养：将真菌接种到腐熟的秸秆上，发酵培养至菌丝体长满秸秆；步骤b，真菌的移植：将步骤a长满菌丝体的秸秆移到土壤表层，覆上少量土，使秸秆半埋于土壤中；步骤c，植物的种植：在土壤中种植对重金属有富集作用的植物。
Description
技术领域
本发明提供一种利用植物和真菌联合修复重金属污染土壤的方法，属于土壤污染生物处理技术领域。
背景技术
2014年土壤调查公报显示，全国土壤重金属总的超标率为16.1％，镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势，土壤重金属污染形势不容乐观，土壤污染治理刻不容缓。土壤重金属污染极具荫蔽性，除了妨碍植物生长，还易于在人体内蓄积，严重危害人体健康。
土壤重金属污染危害大，治理难度也大。围绕土壤重金属污染，已经有很多修复技术。传统物理化学对重金属修复技术对于治理严重污染土壤具有时间短、见效快等优点，但往往伴随着高能耗、高费用、二次污染等风险，因而不适用于大规模污染土壤的修复。相应地，近年来发展起来的利用特定植物或微生物修复污染土壤的生物修复方法因其绿色环保、高效、成本低等优点而受到广泛关注。生物修复是指利用生物的代谢活动及其代谢产物富集、降解或固定土壤中的污染物，从而恢复被污染土壤的生产或景观价值的一个受控或自发进行的生物学过程。生物修复主要以植物修复和微生物修复为主。对于重金属来说，其结构简单，性质较为稳定，因而常常采取植物萃取、植物固定或微生物吸附方法进行修复。
专利CN106167776 A公开了一株蜡样芽孢杆菌具有高效活化镉功能的土著微生物，利用其在根际活化土壤矿物养分，促进植物生长的同时，能够有效溶解土壤碳酸盐结合态、磷酸盐结合态等主要结合形态镉，有效地提高了超累积植物修复土壤重金属镉的效率。专利CN106944473 A公开了将牧草种植于铀污染土壤中，并将微生物复合菌定殖于牧草上，通过牧草与微生物的联合作用，实现对铀污染土壤的修复。专利CN102513340 A公开了一种植物微生物联合修复技术，利用微生物对重金属进行活化，促进烟草对重金属镉的吸收。以上公开的专利，或是利用微生物对重金属的活化，或是通过微生物对植物的刺激，促进植物对重金属的富集。现有技术公开的方法仅针对土壤深层重金属的富集，缺乏一种对于土壤深层和表层重金属联合富集的方法。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种利用植物和真菌联合修复重金属污染土壤的方法，该方法能同时富集土壤深层和表层的重金属，达到联合修复的目的。
一种利用植物和真菌联合修复重金属污染土壤的方法，该方法包括如下步骤：
步骤a，真菌的固定化培养：将真菌接种到腐熟的秸秆上，发酵培养至菌丝体长满秸秆；
步骤b，真菌的移植：将步骤a长满菌丝体的秸秆移到土壤表层，覆上少量土，使秸秆半埋于土壤中；
步骤c，植物的种植：在土壤中种植对重金属有富集作用的植物。
本发明方法可针对不同重金属污染的土壤，包括但不限于镉、汞、砷、铅。本领域技术人员可选择现有技术公开的对不同重金属有富集作用的植物和真菌，按照本发明方法实现对土壤深层和表层重金属的移除。
在具体的实施方式中，对于镉污染的土壤，所述真菌选自深绿木霉菌、绿色木霉、卷枝毛霉菌中的任意一种或几种；所述植物选择龙葵、油菜、羽叶鬼针、东南景天、商陆、蒲公英、印度芥菜；
对于汞污染的土壤，所述真菌选自绿色木霉、尖孢镰刀菌；所述植物选自乳浆大戟、野艾蒿、牛膝、凤尾蕨；
对于砷污染的土壤，所述真菌选自淡紫紫孢菌、粉红粘帚霉；所述植物选自蜈蚣草、粉叶蕨、大叶井口边草；
对于铅污染的土壤，所述真菌选自绿色木霉、深绿木霉、尖孢镰刀菌；所述植物选自羽叶鬼针、苍耳、绿叶苋菜、香根草；
在具体的实施方式中，所述秸秆选自稻草、小麦秸秆及禾本科杂草等。本发明接种真菌的秸秆要经过腐熟，即将秸秆捆扎成束或垫状，在水中浸泡充分吸涨，移到温室内保持50℃～70℃，保湿5～7天进行腐熟。通过腐熟，使原本不利用秸秆为基质的真菌能够在秸秆上快速生长，解决了载体来源与利用问题。
在具体的实施方式中，所述步骤b可重复进行数次，每隔10～15天将秸秆载体从土壤中移除，再将新固定化培养的真菌移到重金属污染土壤表层，覆上少量土，使培养载体半埋于土壤中。
本发明的创造性在于，利用富集重金属的真菌和植物分别在土壤的不同分布位置，富集重金属，实现重金属的移除。具体的讲，是将富集重金属的真菌在秸秆上进行固定化培养，然后将培养好真菌的秸秆移到重金属污染土壤表层，保湿保温，让真菌在土壤表层富集重金属。同时，在重金属污染土壤中种植重金属超富集植物，让植物的根系渗透到土壤深层，富集深层土壤中的重金属。最终实现真菌富集土壤表层的重金属，植物富集深层土壤中的重金属，达到联合修复的目的。
具体实施方式
实施例1对镉污染土壤的修复
试验区土壤修复方法：采用浓度为0.1％的氯化汞对龙葵种子进行消毒，后用自来水充分洗涤然后用蒸馏水冲洗。在25～30℃保湿萌发，之后将萌动的种子移到育苗盘用腐殖土保育20～25天。保育后，将育苗盘中的龙葵连土带苗移栽到镉污染的土壤中，保持苗间距25～30厘米，并定期喷水保持土壤湿润。
将稻草捆扎成束或垫状，在水中浸泡充分吸涨，移到温室内保持50℃～70℃，保湿5～7天进行腐熟。春季天气变暖后，将本实验室筛选获得具有超富集镉能力的深绿木霉菌、绿色木霉、卷枝毛霉菌孢子混合接种到腐熟的秸秆上，混合均匀，在发酵池或温室大棚内保持25～32℃，通风透气，培养4～6天，待菌丝长满秸秆束。将固定化培养的真菌移到镉污染土壤表层龙葵苗的间隙，覆上少量土，使培养载体半埋于土壤中，撒水，保湿，10～15天后将秸秆载体从土壤中移除。再将新固定化培养的真菌移到镉污染土壤表层，覆上少量土，使培养载体半埋于土壤中，撒上水，继续保湿。不断重复固定化培养的真菌的移入和移除步骤。待9月至10月，龙葵植株枯萎之前，将植株移除进行无害化处理。
对照区土壤修复方法：采用与实施例1相同的方法移植龙葵，区别在于不包括真菌的固定化培养和移植。
效果比较
经过一年的联合修复，分别取修复前表层土样、深层土样，对照区表层土样、深层土样，及试验区表层土样、深层土样检测。结果显示，真菌-植物联合修复镉污染土壤效果优于单一植物修复效果，且表层修复效果优于深层修复效果。结果见表1。
表1土壤中镉含量检测结果
实施例2对汞污染土壤的修复
试验区土壤修复方法：将野艾蒿种子在25～30℃保湿萌发，之后将萌动的种子移到育苗盘用腐殖土保育20～25天。保育20～25天后，将育苗盘中的野艾蒿连土带苗移栽到汞污染的土壤中，保持苗间距25～30厘米，并定期喷水保持土壤湿润。
将稻草捆扎成束或垫状，在水中浸泡充分吸涨，移到温室内保持50℃～70℃，保湿5～7天进行腐熟。季天气变暖后，将本实验室筛选获得具有超富集镉能力的深绿木霉菌、尖孢镰刀菌孢子混合接种到腐熟的秸秆上，混合均匀，在发酵池或酵床上保持25～32℃，通风透气，培养4～6天，待菌丝长满秸秆束。将固定化培养的真菌移到受汞污染土壤表层，野艾蒿苗的间隙，覆上少量土，使培养载体半埋于土壤中，撒水，保湿，10～15天后将秸秆载体从土壤中移除。再将新固定化培养的真菌移到镉污染土壤表层，覆上少量土，使培养载体半埋于土壤中，撒上水，继续保湿。不断重复固定化培养的真菌的移入和移除步骤。待野艾蒿植株枯萎之前，将植株移除进行无害化处理。
对照区土壤修复方法：采用与实施例2相同的方法移植野艾蒿，区别在于不包括真菌的固定化培养和移植。
效果比较
经过一年的联合修复，分别取修复前表层土样、深层土样，对照区表层土样、深层土样，及试验区表层土样、深层土样检测。结果显示，真菌-植物联合修复汞污染土壤效果优于单一植物修复效果，且修复效果表层修复优于深层修复。结果见表2。
表2土壤中汞含量检测结果
实施例3对砷污染土壤的修复
试验区土壤修复方法：将育苗田里的蜈蚣草苗分株移植到砷污染的土壤中，保持苗间距25～30厘米，并定期喷水保持土壤湿润。
将麦秆捆扎成束或垫状，在水中浸泡充分吸涨，移到温室内保持50℃～70℃，保湿5～7天进行腐熟。季天气变暖后，将本实验室筛选获得具有超富集砷能力的淡紫紫孢菌、粉红粘帚霉孢子等混合接种到腐熟的麦秆上，混合均匀，在发酵池或酵床上保持25～32℃，通风透气，培养4～6天，待菌丝长满秸秆束。将固定化培养的真菌移到砷污染土壤表层蜈蚣草苗的间隙，覆上少量土，使培养载体半埋于土壤中，撒水，保湿，10～15天后将秸秆载体从土壤中移除。再将新固定化培养的真菌移到镉污染土壤表层，覆上少量土，使培养载体半埋于土壤中，撒上水，继续保湿。不断重复固定化培养的真菌的移入和移除步骤。待10月，将蜈蚣草植株移除进行无害化处理。
对照区土壤修复方法：采用与实施例3相同的方法移植蜈蚣草，区别在于不包括真菌的固定化培养和移植。
效果比较
经过一年的联合修复，分别取修复前表层土样、深层土样，对照区表层土样、深层土样，及试验区表层土样、深层土样检测。结果显示，真菌-植物联合修复砷污染土壤效果优于单一植物修复效果，且表层修复效果优于深层修复效果。结果见表3。
表3土壤中砷含量检测结果
实施例4对铅污染土壤的修复
试验区土壤修复方法：将苍耳种子撒播到到铅污染的土壤中，间苗，保持苗间距25～30厘米，并定期喷水保持土壤湿润。
将麦秆捆扎成束或垫状，在水中浸泡充分吸涨，移到温室内保持50℃～70℃，保湿5～7天进行腐熟。季天气变暖后，将本实验室筛选获得具有超富集铅能力的绿色木霉、深绿木霉、尖孢镰刀菌孢子等混合接种到腐熟的麦秆上，混合均匀，在发酵池或酵床上保持25～32℃，通风透气，培养4～6天，待菌丝长满秸秆束。将固定化培养的真菌移到砷污染土壤表层苍耳苗的间隙，覆上少量土，使培养载体半埋于土壤中，撒水，保湿，10～15天后将秸秆载体从土壤中移除。再将新固定化培养的真菌移到镉污染土壤表层，覆上少量土，使培养载体半埋于土壤中，撒上水，继续保湿。不断重复固定化培养的真菌的移入和移除步骤。待10月，将苍耳植株移除进行无害化处理。
对照区土壤修复方法：采用与实施例4相同的方法种植苍耳，区别在于不包括真菌的固定化培养和移植。
效果比较
经过一年的联合修复，分别取修复前表层土样、深层土样，对照区表层土样、深层土样，及试验区表层土样、深层土样检测。结果显示，真菌-植物联合修复铅污染土壤效果优于单一植物修复效果，且表层修复效果优于深层修复效果。结果见表4。
表4土壤中铅含量检测结果
Claims (9)
1.一种利用植物和真菌联合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤a，真菌的固定化培养：将真菌接种到腐熟的秸秆上，发酵培养至菌丝体长满秸秆；
步骤b，真菌的移植：将步骤a长满菌丝体的秸秆移到土壤表层，覆上少量土，使秸秆半埋于土壤中；
步骤c，植物的种植：在土壤中种植对重金属有富集作用的植物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重金属包括镉、汞、砷、铅。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于镉污染的土壤，所述真菌选自深绿木霉菌、绿色木霉、卷枝毛霉菌中的任意一种或几种；所述植物选择龙葵、油菜、羽叶鬼针、东南景天、商陆、蒲公英、印度芥菜。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于汞污染的土壤，所述真菌选自绿色木霉、尖孢镰刀菌；所述植物选自乳浆大戟、野艾蒿、牛膝、凤尾蕨。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于砷污染的土壤，所述真菌选自淡紫紫孢菌、粉红粘帚霉；所述植物选自蜈蚣草、粉叶蕨、大叶井口边草。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于铅污染的土壤，所述真菌选自绿色木霉、深绿木霉、尖孢镰刀菌；所述植物选自羽叶鬼针、苍耳、绿叶苋菜、香根草。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述秸秆选自稻草、小麦秸秆及禾本科杂草。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述秸秆要经过腐熟，即将秸秆捆扎成束或垫状，在水中浸泡充分吸涨，移到温室内保持50℃～70℃，保湿5～7天进行腐熟。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b可重复进行数次，每隔10～15天将秸秆载体从土壤中移除，再将新固定化培养的真菌移到重金属污染土壤表层。
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