專利名稱：利用植物旱柳修復(fù)油污濕地的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油污濕地的修復(fù)方法，特別是一種利用植物旱柳修復(fù)油污濕地的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)溢油污染的頻繁發(fā)生帶來(lái)了嚴(yán)重的污染問題，石油的粘度大、粘滯性強(qiáng)，它們改變土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，嚴(yán)重影響土壤的透氣性和滲水性，石油中的一些致畸致癌物質(zhì)還可通過(guò)食物鏈的生物富集作用而直接危害人類健康。柴油作為一種重要的石油提煉產(chǎn)物。被廣泛用來(lái)作為汽車、坦克、飛機(jī)、拖拉機(jī)、鐵路車輛等運(yùn)載工具或其它機(jī)械用器的燃料，也可用來(lái)發(fā)電、取暖等。柴油的效率較高，如果大量取代汽油，可以降低石油消耗速度及二氧化碳的排放量。但是比起汽油來(lái)，柴油含更多的雜質(zhì)，它燃燒時(shí)也更容易產(chǎn)生煙灰，造成空氣污染。但柴油不像汽油般會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，所以比汽油更環(huán)保和健康。柴油的沸點(diǎn)較高，在自然界中不易自然降解消除。生物降解是消除石油烴和其他烴類污染物的基本途徑之一，生物修復(fù)方式具有經(jīng)濟(jì)、有效并對(duì)環(huán)境破壞性小等諸多優(yōu)點(diǎn)；植物修復(fù)主要通過(guò)直接吸收石油類污染物、釋放分泌物和酶、刺激根區(qū)微生物的活性并強(qiáng)化生物轉(zhuǎn)化作用。隨著植物根區(qū)微生物的密度增加， 石油烴的降解速率會(huì)明顯加快。植物根際微域這一根系生命活動(dòng)影響下的特殊生態(tài)環(huán)境是一個(gè)生物活性區(qū)域，植物根系在生長(zhǎng)過(guò)程中，植物根細(xì)胞在代謝活動(dòng)中主動(dòng)向根際土壤釋放有機(jī)物質(zhì)。植物促進(jìn)有機(jī)污染物的降解一方面是由于根際作用增加了微生物降解菌的數(shù)量，另一方面是因?yàn)橹参锓置谟袡C(jī)物為微生物共代謝提供了基質(zhì)底物；根際分泌物能有效改善土壤的理化結(jié)構(gòu)，有利于提高根際微生物的活性。Dowly等篩選出兩種植物能處理濕地溢油污染，并發(fā)現(xiàn)一些豆科植物能分泌表面活性劑促進(jìn)油類污染物的修復(fù)；濕地中的某些植物可以通過(guò)吸收及其生理生化過(guò)程分解污染物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用有觀賞與經(jīng)濟(jì)價(jià)值的楊柳科植物旱柳(Salix matsudana)修復(fù)油污濕地的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種利用植物旱柳修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于該方法的具體步驟為在油污污染濕地種植旱柳，種植密度為2 3株/m2。上述的油污污染濕為柴油油污污染濕地?！N利用植物旱柳修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于該方法的具體步驟為在油污污染濕地種植旱柳，種植密度為2 3株/m2，待其適應(yīng)后，在該濕地的土壤中加入由該濕地土壤中培養(yǎng)的嗜油細(xì)菌菌懸液與嗜油真菌菌懸液，投加比例均為每千克土壤中加入IOml 菌懸液。上述的嗜油細(xì)菌菌懸液與嗜油真菌菌懸液的配制方法為a.采用細(xì)菌與真菌篩選培養(yǎng)基分別培養(yǎng)油污污染濕地土壤，受試土壤與培養(yǎng)基的體積比例為l:l(Tl:20 ；每天取樣，分離嗜油細(xì)菌與嗜油真菌菌種；
b.將步驟a所得到的種嗜油細(xì)菌與嗜油真菌菌株，分別接種于富集培養(yǎng)基中，置于 37°CU00^150r/min的搖床培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，離心收集菌體；
c.將步驟b所得菌體懸浮于滅菌水中，制成0D_^ 1.5的活性細(xì)菌菌懸液與 OD600 ^ 0. 5的活性真菌菌懸液。上述的嗜油細(xì)菌培養(yǎng)基為=K2HPO4lg, KH2PO4 lg, NaCl 0. 5g, NH4(SO4)2 0. 5g, MgSO4 0. 2g, KNO3 0. 2g, CaCl2 0. 02g, NaCl 0. 5g, FeCl3 痕量，蒸溜水 1000ml，pH 7. 5，滅菌后無(wú)菌加入柴油IOg ；所述的真菌培養(yǎng)基=NaNO3 2. 0g, K2HPO4 1. 0g, KCl 0. 5g，MgSO4 · 7H20 0. 5g，F(xiàn)eSO4 · 7H20 0. 008g，蒸餾水 1000ml, pH 7. 0，滅菌后無(wú)菌加入柴油 IOgo本發(fā)明所采用的植物旱柳(Salix matsudana)的原產(chǎn)地在我國(guó)，主要以我國(guó)黃河流域?yàn)樵耘嘀行?，東北、華北、西北部地區(qū)皆有栽培，是我國(guó)北方地區(qū)最常見的鄉(xiāng)土樹種之一。在長(zhǎng)江三角洲區(qū)域也有分布，是長(zhǎng)江_黃浦江三角洲及東海岸邊濕地環(huán)境中常見到的木本植物之一。旱柳喜光陽(yáng)性樹種，較耐寒，耐干旱；也喜濕潤(rùn)排水、通氣良好的沙壤土環(huán)境。旱柳稍耐鹽堿，在含鹽量0. 25%的輕度鹽堿地上仍可存活生長(zhǎng)；旱柳樹皮在受到水浸時(shí)，能很快長(zhǎng)出新根懸浮于水中，這是它不怕水淹和扦插易活的重要原因，對(duì)病蟲害及大氣污染的抗性較強(qiáng)。旱柳的萌芽力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、扎根較深，而且具有內(nèi)生菌根。在濕潤(rùn)肥沃的河流沖積土壤環(huán)境中生長(zhǎng)較快，11年生樹高15. 8米，胸徑17. 8厘米，約50年衰老，生長(zhǎng)快，用扦插繁殖效果也很好。本發(fā)明通過(guò)種植油類污染物修復(fù)植物旱柳，并采用嗜油菌種聯(lián)合強(qiáng)化作用方法來(lái)修復(fù)油類污染的濱海濕地環(huán)境。實(shí)例研究證明，旱柳對(duì)土壤中的柴油污染物具有較高的降解效果，污染土壤中旱柳根際微生態(tài)環(huán)境對(duì)微生物活性具有誘導(dǎo)作用，有利于石油烴類污染物的降解和污染土層的生物修復(fù)，旱柳在60天后對(duì)柴油的去除率與降解率可分別達(dá)到 50. 5%及17. 5%。而在嗜油真菌與細(xì)菌的強(qiáng)化作用下，旱柳系統(tǒng)的油污去除率顯著增高，嗜油真菌及嗜油細(xì)菌強(qiáng)化旱柳60天后的柴油去除率可分別達(dá)到51. 2%及68. 9%。嗜油菌的強(qiáng)化作用能夠大幅提高油污土壤中的柴油去除率。而且旱柳在60天的生長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，植株對(duì)油類污染物具有明顯的吸收作用。該發(fā)明的油污修復(fù)方法與傳統(tǒng)方法相比，具有投資少、工程量小、技術(shù)要求不高等優(yōu)點(diǎn)，并且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。修復(fù)進(jìn)程不僅不會(huì)破壞土壤生態(tài)環(huán)境，還有助于改善因油類污染而引起的土壤退化和生產(chǎn)力下降等現(xiàn)象，恢復(fù)并提高本區(qū)域的生物多樣性。具有良好的生態(tài)效益和環(huán)境效益。


圖1旱柳生長(zhǎng)不同時(shí)期土壤中的剩余油污含量變化特征。圖2嗜油細(xì)菌與真菌強(qiáng)化旱柳對(duì)油污去除率的影響。圖3嗜油細(xì)菌與真菌強(qiáng)化旱柳對(duì)油污的吸收作用特征。
具體實(shí)施例方式實(shí)驗(yàn)于2010年夏季進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)在上海大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓的五樓露天陽(yáng)臺(tái)上，該研究所處上海市寶山區(qū)，屬濕帶半濕大陸性季風(fēng)氣候，年降水量在 50(T600mm左右。清潔土壤取自上海大學(xué)東區(qū)花壇，過(guò)2mm篩后，按沙土比2 3均勻混合，并配制成含10000mg/kg柴油的油污土壤。實(shí)驗(yàn)初期，由于土壤肥力低，將肥料溶于水，形成肥料溶液后噴灑于土壤中，每千克土壤中的肥料加入量為13. 6g尿素，5g過(guò)磷酸鈣。以該土壤作為基質(zhì)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)施例1 旱柳植物修復(fù)柴油污染土壤
在土壤中植入一株旱柳(高50cm)，設(shè)置三個(gè)平行樣，然后直接將油污土壤(空白)與實(shí)驗(yàn)樣品放于戶外。根據(jù)土壤水分豐缺狀況，不定期澆入含鹽度0. 2%的水，使土壤飽和含水。 實(shí)驗(yàn)共歷時(shí)60天，在30天、60天后取土壤樣品測(cè)定其中的剩余柴油含量，并計(jì)算它們的降解率和去除率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果旱柳對(duì)柴油污染物顯示出了較強(qiáng)的耐受性，在10000mg/kg柴油濃度的油污土壤實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未見毒害特征，植株均生長(zhǎng)良好。從圖1顯示的30天及60天后土壤樣品中剩余殘油量可以看出，旱柳對(duì)土壤中的柴油具有較高的降解效果，污染土壤中旱柳根際微生態(tài)環(huán)境對(duì)微生物活性具有誘導(dǎo)作用，有利于石油烴類污染物的降解和污染土層的生物修復(fù)，30天與60天后旱柳對(duì)柴油的去除率分別為35. 6%及50. 5%，降解率可分別達(dá)到 6. 6% 及 17. 5%ο實(shí)施例2 嗜油細(xì)菌與真菌強(qiáng)化旱柳修復(fù)柴油污染
試驗(yàn)用原始石油類污染土壤取自黃浦江_長(zhǎng)江口濕地土壤，并從中篩取出本實(shí)驗(yàn)所采用的嗜油細(xì)菌與嗜油真菌。(1)培養(yǎng)基
篩選細(xì)菌培養(yǎng)基=K2HPO4 lg, KH2PO4 lg, NaCl 0. 5g，NH4(SO4)2 0. 5g，MgSO4 0. 2g，KNO3 0. 2g，CaCl2 0. 02g, NaCl 0. 5g, FeCl3 痕量，蒸餾水 1000ml，pH 7.5。滅菌后無(wú)菌加入柴油 IOgo加入18. Og瓊脂可制成細(xì)菌柴油平板。篩選真菌培養(yǎng)基NaNO32. 0g, K2HPO4 1. 0g, KCl 0. 5g, MgSO4 · 7H20 0. 5g, FeSO4 · 7H20 0. 008g，蒸餾水1000ml, pH 7. 0。滅菌后無(wú)菌加入柴油IOgo加入18. Og瓊脂可制成真菌柴油平板。富集培養(yǎng)基(g/L)蛋白胨10g，牛肉膏5g，氯化鈉5g，柴油42. 3g，蒸餾水 1000ml, pH 7. 5。(2)嗜油菌群的篩選方法與菌懸液的制備
菌種篩選自曾遭受過(guò)石油類污染歷史的目標(biāo)污染地——黃浦江溢油污染濕地，采用 IOOrnl細(xì)菌與真菌篩選培養(yǎng)基分別培養(yǎng)IOg油污土。每天取樣涂柴油平板，分離細(xì)菌與真菌菌種；分別挑取得到的一種嗜油細(xì)菌與真菌菌株。將菌種分別接種于富集培養(yǎng)基中，置于 37°CU00^150r/min的搖床培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，離心收集菌體。重新懸浮于滅菌水中，制成 OD600 ^ 1. 5的活性細(xì)菌制劑與OD6tltl ^ 0. 5的活性真菌制劑。在柴油油污土壤中植入旱柳，并分別向根際土壤中加入活性細(xì)菌與真菌制劑，每個(gè)樣品設(shè)三個(gè)平行樣。每千克土壤中加入IOml菌懸液，澆入菌液時(shí)利用小鐵鏟松動(dòng)表土， 松土?xí)r不要傷到旱柳的根，從而保證菌液的均勻分布與土壤中氧氣的充足，利于旱柳和微生物的生長(zhǎng)與繁殖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下(1)嗜油菌對(duì)旱柳降解柴油的強(qiáng)化作用
在旱柳與嗜油菌的共同作用下，能夠使土壤中殘油量進(jìn)一步減少。如圖2所示，各組樣品中的柴油去除率，在旱柳與嗜油菌的共同作用下使得柴油污染物去除率增高。嗜油細(xì)菌強(qiáng)化旱柳降解使得30天后柴油去除率達(dá)到60. 6%, 60天后達(dá)到68. 9%。嗜油真菌強(qiáng)化旱柳降解使得30天后柴油去除率達(dá)到45. 4%,60天后達(dá)到51. 2%。嗜油菌的強(qiáng)化作用能夠大幅提高油污土壤中的柴油去除率。(2)不同處理?xiàng)l件下旱柳對(duì)油類的吸收作用
從對(duì)實(shí)驗(yàn)前后植物植株(根、莖、葉混合)的提取分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，旱柳對(duì)油類物質(zhì)有一定的吸收作用，植株中的含油量如圖3所示。實(shí)驗(yàn)表明，旱柳在兩個(gè)月的生長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，植株體內(nèi)的含油量由2232mg/kg提高到5399mg/kg，顯示出了明顯的吸收作用；但在加入嗜油真菌與細(xì)菌的強(qiáng)化作用下，并未表現(xiàn)出旱柳對(duì)柴油污染物吸收能力的進(jìn)一步增強(qiáng)作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示加入嗜油真菌與細(xì)菌強(qiáng)化后，旱柳的降解作用得到大幅度加強(qiáng)，但對(duì)吸收作用的影響卻不大；這說(shuō)明嗜油菌群強(qiáng)化旱柳植物修復(fù)油污環(huán)境主要是依賴于降解作用而非吸收作用?？傊?，該項(xiàng)發(fā)明的實(shí)例研究表明，旱柳對(duì)土壤中的柴油污染物具有較高的降解效果，污染土壤中旱柳根際微生態(tài)環(huán)境對(duì)微生物活性具有誘導(dǎo)作用，有利于石油烴類污染物的降解和污染土層的生物修復(fù)，旱柳在60天后對(duì)柴油的去除率與降解率可分別達(dá)到50. 5% 及17.5%。而在嗜油真菌與細(xì)菌的強(qiáng)化作用下，旱柳系統(tǒng)的油污去除率顯著增高，嗜油真菌及嗜油細(xì)菌強(qiáng)化旱柳60天后的柴油去除率可分別達(dá)到51. 2%及68. 9%。嗜油菌的強(qiáng)化作用能夠大幅提高油污土壤中的柴油去除率。而且旱柳在60天的生長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，植株對(duì)油類污染物具有明顯的吸收作用。
權(quán)利要求
1.一種利用植物旱柳修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于該方法的具體步驟為在油污污染濕地種植旱柳，種植密度為2 3株/m2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用植物旱柳修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于油污污染濕為柴油油污污染濕地。
3.一種利用植物旱柳修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于該方法的具體步驟為在油污污染濕地種植旱柳，種植密度為廣3株/m2，待其適應(yīng)后，在該濕地的土壤中加入由該濕地土壤中培養(yǎng)的嗜油細(xì)菌菌懸液與嗜油真菌菌懸液，投加比例均為每千克土壤中加入IOml菌懸液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用植物旱柳修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于所述的嗜油細(xì)菌菌懸液與嗜油真菌菌懸液的配制方法為a.采用細(xì)菌與真菌篩選培養(yǎng)基分別培養(yǎng)油污污染濕地土壤，受試土壤與培養(yǎng)基的體積比例為l:l(Tl:20 ；每天取樣，分離嗜油細(xì)菌與嗜油真菌菌種；b.將步驟a所得到的種嗜油細(xì)菌與嗜油真菌菌株，分別接種于富集培養(yǎng)基中，置于 37°CU00^150r/min的搖床培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，離心收集菌體；c.將步驟b所得菌體懸浮于滅菌水中，制成0D_^ 1.5的活性細(xì)菌菌懸液與 OD600 ^ 0. 5的活性真菌菌懸液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用植物旱柳修復(fù)油污濕地的方法，其特征在于所述的嗜油細(xì)菌培養(yǎng)基為=K2HPO4 lg, KH2PO4 lg, NaCl 0. 5g，NH4(SO4)2 0. 5g，MgSO4 0. 2g，KNO3 0. 2g， CaCl2 0. 02g, NaCl 0. 5g，F(xiàn)eCl3 痕量，蒸餾水 1000ml, pH 7. 5，滅菌后無(wú)菌加入柴油 IOg ； 所述的真菌培養(yǎng)基NaNO3 2. 0g, K2HPO4 1. 0g, KCl 0. 5g, MgSO4 · 7H20 0. 5g, FeSO4 · 7H20 0. 008g，蒸餾水1000ml, pH 7. 0，滅菌后無(wú)菌加入柴油IOgo
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用植物旱柳修復(fù)油污濕地的方法。該方法的具體步驟為:在油污污染濕地種植旱柳，種植密度為2~3株/m2。該發(fā)明的油污修復(fù)方法與傳統(tǒng)方法相比，具有投資少、工程量小、技術(shù)要求不高等優(yōu)點(diǎn)，并且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。修復(fù)進(jìn)程不僅不會(huì)破壞土壤生態(tài)環(huán)境，還有助于改善因油類污染而引起的土壤退化和生產(chǎn)力下降等現(xiàn)象，恢復(fù)并提高本區(qū)域的生物多樣性。具有良好的生態(tài)效益和環(huán)境效益。
文檔編號(hào)B09C1/00GK102179399SQ20111004384
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者劉發(fā)輝, 劉曉艷, 劉珊珊, 張新穎, 王君, 王珍珍, 田翔, 瞿娟, 陳麗莎 申請(qǐng)人:上海大學(xué)