一種利用微生物AHLs類信號(hào)分子修復(fù)有機(jī)污染土壤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污染土壤的修復(fù)方法，具體涉及一種有機(jī)污染土壤的修復(fù)方法，利用外源添加微生物信號(hào)分子一一AHLS，提高土壤中信號(hào)分子的含量，從而提高土壤酶活性，加速土壤中有機(jī)污染物的降解。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，土壤受污染程度日趨嚴(yán)重。其中，主要污染因子為:農(nóng)藥、重金屬、石油等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國受重金屬污染土壤為2000萬公頃，農(nóng)藥、化學(xué)試劑污染的農(nóng)田土壤達(dá)到了6000多萬公頃，污染程度為世界之最。
[0003]對(duì)于有機(jī)污染土壤的修復(fù)，傳統(tǒng)的方法是物理及化學(xué)修復(fù)，但是這兩種修復(fù)技術(shù)的弊端是對(duì)污染物的去除不徹底且容易造成二次污染，具有一定的環(huán)境生態(tài)和健康風(fēng)險(xiǎn)。微生物修復(fù)作為一種相對(duì)安全、費(fèi)用低的生物修復(fù)技術(shù)，正受到越來越廣泛的關(guān)注。因?yàn)橥寥牢⑸锸峭寥郎鷳B(tài)系統(tǒng)中原有的重要生命體，不僅可以指示污染土壤的生態(tài)修復(fù)的穩(wěn)定性，同時(shí)還可以通過生化作用降解土壤中的有機(jī)污染物，因此具有較高的安全性和便利性。目前已經(jīng)應(yīng)用微生物修復(fù)技術(shù)有:
[0004]1.投菌法
[0005]通過直接向受污染的土壤中投加外源污染物降解菌種，并一直為這些微生物不間斷提供營養(yǎng)物質(zhì)。但是微生物定殖的難度較大，同時(shí)外源添加微生物存在一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]2.生物培養(yǎng)法
[0007]為滿足污染環(huán)境中已存在污染物降解菌的需求，應(yīng)定期向受污染的土壤中加入過氧化氫和各類營養(yǎng)物質(zhì)。這樣污染物就會(huì)在土壤微生物的礦化作用下轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。有研究者往受石油污染的土壤中連續(xù)加入適量的氧氣、水等電子受體以及其所需的氮源、磷營養(yǎng)等，2天后所采集到的土壤樣品中存在了大量的烴類降解細(xì)菌。該技術(shù)的特異性較強(qiáng)，研發(fā)的周期較長(zhǎng)，限制了其應(yīng)用范圍。
[0008]3.生物通風(fēng)工藝
[0009]這是強(qiáng)迫氧化的一種生物降解方法。一般的處理流程如下:首先至少在受污染的土壤上打2 口井，并在其中安裝鼓風(fēng)機(jī)以及抽真空機(jī)，先強(qiáng)行將空氣排入土壤當(dāng)中，再抽出空氣，在此過程中，一些易揮發(fā)的有機(jī)物質(zhì)也會(huì)隨之除去。同時(shí)，應(yīng)在通空氣的時(shí)候，在期間混合氮?dú)?，這樣能夠?yàn)槲⑸锾峁┑矗瑥亩龠M(jìn)其降解能力的提高。該工藝適用于具有多孔結(jié)構(gòu)的土壤，不然，若土壤板結(jié)，會(huì)使得營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣在到達(dá)污染區(qū)域之前就被消耗完，不利于降解菌的生長(zhǎng)。
[0010]4.土壤耕作工藝
[0011]對(duì)受污染的土壤進(jìn)行耕作處理，并在該過程中加入微生物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，定時(shí)進(jìn)行灌溉，再加入石灰，使其有充分的營養(yǎng)、水分和PH值，盡可能地為微生物的降解提供較佳的生長(zhǎng)環(huán)境。該工藝適用于污染深度較小、土壤滲透性較差、其中的污染物易于降解的土壤，對(duì)于難降解有機(jī)污染物效果較差。
[0012]綜上所述，在現(xiàn)有的微生物修復(fù)基礎(chǔ)上，縮短微生物修復(fù)的周期，擴(kuò)大對(duì)污染物的適用范圍，并開發(fā)新的有機(jī)污染土壤微生物修復(fù)技術(shù)，這將是今后主要目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明提供一種利用微生物AHLs類信號(hào)分子修復(fù)有機(jī)污染土壤的方法，修復(fù)周期短，修復(fù)后的土壤污染物含量顯著降低。
[0014]一種利用微生物AHLs類信號(hào)分子修復(fù)有機(jī)污染土壤的方法，包括如下步驟:
[0015](I)將AHLs類信號(hào)分子分泌菌培養(yǎng)后收集菌液，將所得菌液與水以體積比為I?10: 100混合得修復(fù)液；
[0016](2)將所得修復(fù)液施加在有機(jī)污染土壤中進(jìn)行修復(fù)。
[0017]本發(fā)明利用外源添加微生物AHLs信號(hào)分子(C4-HSL和3-OXO-C12-HSL)，提高土壤中信號(hào)分子的含量，從而提高土壤酶活性(如硫酸酯酶、硝酸鹽還原酶、葡萄糖苷酶、堿性磷酸酶、脲酶、FDA水解酶活性)，加速土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和元素循環(huán)，從而提高土壤中有機(jī)污染物的降解和轉(zhuǎn)化速率(例如硝酸鹽還原酶的提高可以促進(jìn)多溴聯(lián)苯醚的降解)。
[0018]信號(hào)分子是微生物分泌的一種調(diào)節(jié)生化功能的胞外分泌物質(zhì)，當(dāng)信號(hào)分子在土壤中達(dá)到一定閾值，便會(huì)影響微生物相關(guān)生化功能的表達(dá)。本發(fā)明對(duì)信號(hào)分子的添加量及制備過程進(jìn)行了優(yōu)化，本發(fā)明能在較少的菌液使用量的情況下，達(dá)到較高的有機(jī)污染土壤修復(fù)效果。
[0019]作為優(yōu)選，為了實(shí)現(xiàn)微生物的快速生長(zhǎng)，步驟(I)中AHLs類信號(hào)分子分泌菌的培養(yǎng)條件為:將AHLs類信號(hào)分子分泌菌接種至LB液體培養(yǎng)基中，25?35 °C攪拌培養(yǎng)8?12h。
[0020]進(jìn)一步優(yōu)選，為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)分子的分泌濃度達(dá)到使用要求，AHLs類信號(hào)分子分泌菌在28?32 °C攪拌培養(yǎng)9?Ilh。
[0021]更進(jìn)一步優(yōu)選，為了在保證微生物生長(zhǎng)及保證信號(hào)分子濃度的前提下降低功耗，AHLs類信號(hào)分子分泌菌在30 °C攪拌培養(yǎng)1h。
[0022]為了實(shí)現(xiàn)好的有機(jī)污染土壤的修復(fù)效果，作為優(yōu)選，修復(fù)液為將菌夜與水(工業(yè)用水即可)以體積比3?5:100進(jìn)行配比，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)在最少的菌液添加下，達(dá)到較好的有機(jī)物污染土壤修復(fù)效果，進(jìn)一步優(yōu)選為4:100。
[0023]作為優(yōu)選，培養(yǎng)后所得菌液過0.22μπι濾膜后用于制備修復(fù)液。過0.22μπι濾膜實(shí)現(xiàn)菌液和細(xì)菌的分離。
[0024]作為優(yōu)選，每升LB液體培養(yǎng)基中含有:酵母浸膏5g、蛋白胨IOg、氯化鈉1g，NaOH調(diào)節(jié)pH至7.0后121 °C高壓滅菌。
[0025]作為優(yōu)選，所述信號(hào)分子分泌菌為銅綠假單胞菌，購買自中國普通微生物菌種保藏管理中心，編號(hào)為CGMCC N0.1.0926ο
[0026]由于微生物信號(hào)分子容易降解，故每4?7天添加一次有機(jī)污染土壤微生物修復(fù)工作液。作為優(yōu)選，步驟(2)中修復(fù)期為I?2個(gè)月，修復(fù)期內(nèi)每4?7天施加一次修復(fù)液。
[0027]進(jìn)一步優(yōu)選，為了保證信號(hào)分子在污染土壤中濃度，有機(jī)污染土壤微生物修復(fù)工作液的添加頻率為5?6天；同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)在最低的添加頻率下，達(dá)到較好的有機(jī)物污染土壤修復(fù)效果，進(jìn)一步優(yōu)選為5天。
[0028]作為優(yōu)選，修復(fù)液每次施加量為有機(jī)污染土壤質(zhì)量的5?15%。進(jìn)一步優(yōu)選為10%。修復(fù)液中信號(hào)分子濃度(以C4-HSL計(jì))為50?60ng kg—1。
[0029]作為優(yōu)選，步驟(2)中修復(fù)液的施加方法為:邊旋耕邊添加修復(fù)液，將表層25?35cm 土壤與修復(fù)液混合均勻。邊旋耕邊添加修復(fù)液，在混勻的同時(shí)提高土壤與空氣的接觸，創(chuàng)造微生物適宜的環(huán)境。
[0030]作為優(yōu)選，土壤中有機(jī)污染物為多溴聯(lián)苯醚、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和石油烴中的至少一種。最優(yōu)選為石油烴。
[0031]經(jīng)過I?2個(gè)月，能實(shí)現(xiàn)易降解有機(jī)污染物的高效去除，同時(shí)對(duì)難降解有機(jī)污染物具有較好的修復(fù)效果。
[0032]—種最優(yōu)選的技術(shù)方案:
[0033](I)菌液制備:銅綠假單胞菌采用LB液體培養(yǎng)基(每升培養(yǎng)基中含有:酵母浸膏5g、蛋白胨10g、氯化鈉10g，Na0H調(diào)節(jié)pH至7.0后121°C高壓滅菌)，接種后于30°C攪拌培養(yǎng)llh，培養(yǎng)結(jié)束后，采用壓濾的方式使菌液通過0.22μπι濾膜，實(shí)現(xiàn)菌液和細(xì)菌的分離；
[0034](2)有機(jī)污染土壤微生物修復(fù)工作液制備:將過膜后