一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土壤生物修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤污染是由于人類活動(dòng)致使某些有害成分的含量明顯高于土壤的原有含量而超過土壤的自凈能力，由此引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，有害物質(zhì)或其分解產(chǎn)物在土壤中逐漸積累，達(dá)到危害人體健康的程度。其中，石油烴與重金屬是土壤污染中兩大類重要污染物，主要來源于污水灌溉、工業(yè)廢渣、城市垃圾、工業(yè)廢棄物堆放及大氣顆粒物沉降。石油烴類污染物如、多環(huán)芳烴類(PAHs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)、鹵代烴等結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難降解，具有較強(qiáng)的生物毒性，一般的微生物很難直接將其降解；重金屬污染主要包括汞(Hg)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)和類金屬砷(As)等生物毒性顯著的元素，以及有一定毒性的銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)等元素，重金屬污染元素一般只能發(fā)生形態(tài)的轉(zhuǎn)變和迀移，難以降解。
[0003]中國已成為環(huán)境問題最嚴(yán)重的國家之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)截至上世紀(jì)末，我國受污染的耕地面積達(dá)2000多萬頃，約占耕地面積的五分之一。每年因土壤污染糧食減產(chǎn)就達(dá)1000萬噸，還有1200萬噸糧食受污染。污染土壤的修復(fù)治理有多種途經(jīng):一是物理治理，例如翻土、換土，但實(shí)施復(fù)雜，費(fèi)用高和易降低土壤肥力；二是化學(xué)治理，效果和費(fèi)用都適中，缺點(diǎn)是容易引起二次污染；三是生物治理，易操作耗費(fèi)較低，但周期長，效果不顯著。
[0004]隨著全球工業(yè)化進(jìn)程加快，土壤中污染物種類越來越多，成分越來越復(fù)雜，加之酸雨的增多，土壤酸化日趨嚴(yán)重，一般的微生物法多采用細(xì)菌處理，對(duì)環(huán)境的抗性差，尤其在修復(fù)酸性土壤時(shí)必須投灑藥劑調(diào)節(jié)土壤pH值，并且需要利用多種微生物構(gòu)建菌群達(dá)到協(xié)同去除污染物的目的。
[0005]酵母菌是人類利用最早的微生物之一，其來源廣，安全性佳，環(huán)境適應(yīng)性好，被廣泛用于人類生產(chǎn)生活中，在環(huán)保領(lǐng)域亦顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)。相關(guān)文獻(xiàn)顯示，酵母菌在水處理方面表現(xiàn)出較強(qiáng)的處理效果，對(duì)苯系物、酚類化合物、醇醚類化合物、農(nóng)藥、染料、油類、磷、重金屬等均具有較好的去除作用。與細(xì)菌相比，作為真菌的酵母菌環(huán)境抗性更強(qiáng)，且適宜生長pH為4-7，因此更適合于修復(fù)酸性土壤，無需通過投加藥劑調(diào)節(jié)土壤pH值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開了一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其目的在于解決現(xiàn)下土壤中復(fù)合污染物去除問題，提供一種簡單高效的土壤原位修復(fù)技術(shù)。
[0007]—種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其詳細(xì)工序包括:
[0008]①將酵母菌于YPD液體培養(yǎng)基活化培養(yǎng)24-48h，DO維持在2_4mg/L獲得種子液；
[0009]②將種子液轉(zhuǎn)移至發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)，D0維持在2_4mg/L，采用流加方式更換培養(yǎng)液，舊培養(yǎng)液通過膜流出發(fā)酵罐，酵母菌被截留在發(fā)酵罐內(nèi)，直至酵母菌富集培養(yǎng)至生物量達(dá)到101QCfU/ml以上停止；
[0010]③發(fā)酵罐內(nèi)丨日培養(yǎng)液通過通過膜流出發(fā)酵罐，酵母菌被截留在發(fā)酵罐內(nèi)，收獲酵母菌菌體；
[0011]④修復(fù)土壤時(shí)，可將酵母菌菌泥直接投灑于目標(biāo)受污染土壤，亦可將酵母菌溶解于去離子水中，通過噴壺噴灑于目標(biāo)受污染土壤，維持生物量多1010cfu/ml。
[0012]優(yōu)選地，功能微生物為且僅為酵母菌，如釀酒酵母、深紅酵母等，既可單為單一菌株，也可為多種復(fù)合酵母菌。
[0013]優(yōu)選地，酵母菌富集培養(yǎng)時(shí)生物量達(dá)到K^cfu/ml。
[0014]優(yōu)選地，生物強(qiáng)化手段為生物富集培養(yǎng)。
[0015]優(yōu)選地，酵母菌對(duì)于石油烴的去除作用機(jī)制為生物降解，對(duì)于重金屬的去除作用機(jī)制為生物吸附。
[0016]優(yōu)選地，酵母菌具有生物活性。
[0017]優(yōu)選地，目標(biāo)土壤pH在4-7。
[0018]優(yōu)選地，酵母菌菌體富集與最終收獲時(shí)采用膜過濾截留菌體。
[0019]優(yōu)選地，酵母菌菌體收獲時(shí)狀態(tài)為菌泥狀。
[0020]優(yōu)選地，修復(fù)土壤時(shí)菌體投加方式既可直接投灑菌泥，也可溶于去離子水中噴灑。[0021 ] 本發(fā)明中酵母菌修復(fù)土壤時(shí)對(duì)D0無任何要求，無需對(duì)土壤調(diào)節(jié)pH值，安全、高效、經(jīng)濟(jì)，為復(fù)合污染土壤原位修復(fù)提供新方法，具有更廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0022]附圖為本發(fā)明的工藝流程示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。下述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。由于菌株準(zhǔn)備工作步驟相同，故只對(duì)修復(fù)時(shí)做具體實(shí)施陳述。
[0024]以釀酒酵母為功能菌株，菌株準(zhǔn)備詳細(xì)工序包括:
[0025]①將酵母菌于YPD液體培養(yǎng)基活化培養(yǎng)24-48h，DO維持在2_4mg/L獲得種子液；
[0026]②將種子液轉(zhuǎn)移至發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)，D0維持在2_4mg/L，采用流加方式更換培養(yǎng)液，舊培養(yǎng)液通過膜流出發(fā)酵罐，酵母菌被截留在發(fā)酵罐內(nèi)，每4h取樣檢測(cè)其中酵母菌生物量，直至生物量達(dá)到lOlfu/ml以上停止富集培養(yǎng)；
[0027]③將發(fā)酵罐內(nèi)培養(yǎng)液全部排出，發(fā)酵罐內(nèi)舊培養(yǎng)液通過膜(精度lym)流出發(fā)酵罐，酵母菌被截留在發(fā)酵罐內(nèi)，收獲酵母菌菌體。
[0028]實(shí)施例1
[0029]田間試驗(yàn)土壤(pH約為5.5)受多環(huán)芳經(jīng)(516mg/kg)、金屬鎳(732mg/kg)污染，將酵母菌泥按5%劑量投加于受試土壤(土壤翻耕以混合均勻效果更佳)，每隔5天重復(fù)投加一次，經(jīng)過25天，檢測(cè)土壤中多環(huán)芳烴含量為102.9mg/kg，錳含量為71.3mg/kg，石油醚去除率達(dá)80 %，錳去除率為90 %。
[0030]實(shí)施例2
[0031]盆栽土壤(pH約為6.5)受苯酸(166mg/L)、金屬絡(luò)(97mg/kg)污染，將酵母菌溶解于去離子水中(維持生物量多l(xiāng)O^fu/ml)，按5%劑量噴灑于受試土壤，每隔5天重復(fù)噴灑一次，經(jīng)過25天，檢測(cè)土壤中苯酚含量為21.07mg/L，鉻含量為4.83mg/L，苯酚去除率達(dá)87%，鈷去除率為95%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其詳細(xì)工序包括: ①將酵母菌于YPD液體培養(yǎng)基活化培養(yǎng)24-48h，DO維持在2_4mg/L獲得種子液； ②將種子液轉(zhuǎn)移至發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)，DO維持在2-4mg/L，采用流加方式更換培養(yǎng)液，舊培養(yǎng)液通過膜流出發(fā)酵罐，酵母菌被截留在發(fā)酵罐內(nèi)，直至酵母菌富集培養(yǎng)至生物量達(dá)到101Qcfu/ml以上停止； ③發(fā)酵罐內(nèi)舊培養(yǎng)液通過通過膜流出發(fā)酵罐，酵母菌被截留在發(fā)酵罐內(nèi)，收獲酵母菌菌體； ④修復(fù)土壤時(shí)，可將酵母菌菌泥直接投灑于目標(biāo)受污染土壤，亦可將酵母菌溶解于去離子水中，通過噴壺噴灑于目標(biāo)受污染土壤，維持生物量多1010cfu/ml。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其特征在于所述的微生物為且僅為酵母菌，如釀酒酵母、深紅酵母等，既可單為單一菌株，也可為多種復(fù)合酵母菌。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其特征在于對(duì)于石油烴的去除作用機(jī)制為生物降解，對(duì)于重金屬的去除作用機(jī)制為生物吸附。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其特征在于所述的強(qiáng)化手段為生物富集培養(yǎng)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其特征在于酵母菌具有生物活性。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其特征在于酵母菌生物量達(dá)到K^cfu/mK或菌濃度達(dá)到20g/L)以上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其特征在于所處理土壤pH在4-7。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其特征在于酵母菌修復(fù)土壤過程中溶解氧DO無要求。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其特征在于酵母菌富集培養(yǎng)過程中通過膜過濾方式將酵母菌截留在發(fā)酵罐內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其特征在于酵母菌菌體獲得方式為膜過濾方式，所收獲的酵母菌為菌泥狀態(tài)。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其特征在于菌體投加方式既可直接投灑菌泥，也可溶于去離子水中噴灑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用強(qiáng)化酵母菌修復(fù)酸性受石油烴、重金屬污染土壤的方法，其工序包括：①酵母菌活化培養(yǎng)，②酵母菌富集培養(yǎng)至生物量達(dá)到1010cfu/ml以上，③酵母菌菌體收獲，④酵母菌菌體投放修復(fù)土壤。本發(fā)明提供的土壤修復(fù)方法為環(huán)境友好型生物技術(shù)，無二次污染與生物安全性問題，可抵抗土壤中其它有毒有害有機(jī)物的侵害，降解酸性土壤中石油烴，去除重金屬，無需對(duì)土壤預(yù)先調(diào)節(jié)pH，省去藥劑投加過程，節(jié)約成本，為復(fù)合污染土壤原位修復(fù)提供新方法，具有更廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】B09C1/10
【公開號(hào)】CN105312317
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510229604
【發(fā)明人】任杰, 張琢, 蘇雅, 王梅, 鄭磊, 汪浩
【申請(qǐng)人】北京師范大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日