一种修复焦化土壤的微生物菌剂及其应用

本发明涉及土壤修复领域，特别是涉及一种修复焦化土壤的微生物菌剂及其应用。
背景技术：
：土壤和地下水是环境中多环芳烃(pahs)的储藏库和中转站，土壤和地下水中的pahs对人体健康具有潜在的危害。近年来，国内外陆续开展了不少关于城市土壤和地下水中pahs污染的研究。研究表明，焦化厂、发电厂、钢铁厂、化工厂等区域的土壤pahs污染水平较高。冯嫣等对北京废弃焦化厂车间土壤pahs污染状况进行研究，发现焦化厂不同车间的pahs分布具有明显的差别，炼焦车间的浓度最高，pahs主要聚集在浅层土壤，部分车间的浅层土壤和深层土壤中pahs含量均达到重污染水平；郭瑾等研究化工区不同距离的土壤中pahs含量和组成的变化、来源及健康风险研究，发现距离化工区越远，土壤中pahs含量越低。孔露露等对大港油田土壤中pahs的组成特征及风险评估进行了研究，结果表明：土壤中pahs处于重度污染水平；风险评估结果显示：大港油田pahs点源污染土壤超过了加拿大土壤环境质量标准中的安全限值，具有潜在的生态风险。pahs是由2个或2个以上苯环连接在一起的一类化学性质稳定、具有较强致癌、致畸、致突变的持久性有机污染物，是最早被发现的世界公认的致癌污染物之一，可累积在土壤、空气和地下水中，影响周围生态环境和人体健康。工业场地中pahs可能源于生产加工过程和燃料堆放、渗漏。工业场地土壤中pahs的污染特征及其健康风险已引起高度的关注。现在对焦化土常用的处理方式包括微生物修复和吸附法；现有技术中的微生物修复效率较低，合成新的吸附材料成本和效率较高，性价比低。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供了一种修复焦化土壤的微生物菌剂及其应用。本发明所述微生物菌剂能够修复石油烃污染土壤和芳香烃污染土壤，且能达到高的修复效率的目的。为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明提供了一种修复焦化土壤的微生物菌剂，所述微生物菌剂的菌种包括贪噬菌属、剑菌属和鞘氨醇杆菌属中的一种或几种。优选，所述微生物菌剂中活菌数量为1×105～6×105cfu/ml。本发明提供了上述微生物菌剂在修复焦化土壤中的应用。本发明提供了一种基于上述微生物菌剂修复焦化土壤的方法，，包括以下步骤：将所述微生物菌剂稀释后喷施到植物根部，得到植物-微生物联合体系；将所述植物-微生物联合体系移栽到焦化土壤中。优选的，所述植物包括紫花苜宿、黑麦草和蒿柳中的一种或几种。优选的，将所述微生物菌剂按照1：2～3的体积比稀释，且所述微生物菌剂经稀释后的喷施量为2～5ml/株；所述喷施的次数为2～5次。优选的，所述移栽的密度为10～20株/m2。优选的，所述移栽的频率为1次/年。优选的，所述移栽到焦化土壤后，还包括对移栽到焦化土壤中的紫花苜宿或黑麦草每隔1.5～6个月进行一次收割。优选的，所述收割的频率为3次/年。有益效果：本发明提供一种包含贪噬菌属、剑菌属和鞘氨醇杆菌属的微生物菌剂，具有修复焦化土壤的效果；采用本发明所述微生物菌剂能够修复石油烃污染土壤和芳香烃污染土壤，且修复效率高。本发明还提供了上述微生物菌剂的使用方法，将微生物菌剂稀释后喷施到植物根部后移栽到焦化土壤；利用微生物和植物的联合作用，降低了成本、降低多环芳烃对微生物和植物的毒害作用，通过植物以及根际的微生物进行提取、降解和多批次栽种植物，达到原位修复焦化土壤的效果，从而实现绿色修复焦化土壤污染的效果，获得了一种对焦化土壤中多环芳烃的长期有效的处理方法。具体实施方式如无特殊说明，本发明采用的菌均为本领域技术人员常规购买所得。本发明提供了一种修复焦化土壤的微生物菌剂，所述微生物菌剂的菌种包括贪噬菌属(variovorax)、剑菌属(ensiferadhaerens)和鞘氨醇杆菌属(sphingobium.sp.rs)中的一种或几种。本发明所述微生物菌剂中总的活菌数量优选为1×105～6×105cfu/ml，更优选为1.5×105～5.5×105cfu/ml。本发明所述微生物菌剂中各菌种优选以菌液形式存在，且所述贪噬菌属的菌液中活菌数量优选为1×105～3×105cfu/ml，更优选为1.5×105～2.5×105cfu/ml；所述剑菌属的菌液中的活菌数量优选为2×105～3×105cfu/ml，更优选为2.2×105～2.75×105cfu/ml；所述鞘氨醇杆菌属的菌液中的活菌数量优选为1×105～4×105cfu/ml，更优选为2×105～3.5×105cfu/ml。本发明所述菌液优选经活化后所得菌液；本发明对所述活化的方式没有任何限定，采用本领域技术人员所熟知的方式即可。本发明所述贪噬菌属的菌液优选购自宁波明舟生物科技有限公司，货品编号优选为bmz110525；所述剑菌属的菌液优选购自宁波明舟生物科技有限公司，货品编号优选为bmz012897；所述鞘氨醇杆菌属的菌液优选购自宁波明舟生物科技有限公司，货品编号优选为bmz145089。在本发明中，当所述微生物菌剂由贪噬菌属和剑菌属组成时，所述贪噬菌属和剑菌属的质量比优选为1～2：3～5，更优选为1.5～2：4～5；当所述微生物菌剂由贪噬菌属和剑菌属组成时，所述贪噬菌属和剑菌属的质量比优选为1～2：3～5，更优选为2：5；当所述微生物菌剂由贪噬菌属和鞘氨醇杆菌属组成时，所述贪噬菌属和鞘氨醇杆菌属的质量比优选为3～5：1～3，更优选为4～5：2～3；当所述微生物菌剂由剑菌属和鞘氨醇杆菌属组成时，所述剑菌属和鞘氨醇杆菌属的质量比优选为2～5：1～2，更优选为3～5：2～3；当所述微生物菌剂由贪噬菌属、剑菌属和鞘氨醇杆菌属组成时，所述贪噬菌属、剑菌属和鞘氨醇杆菌属的质量比优选为1～2：2～3：3～4，更优选为1.5～2：2.5～3：3.5～4。本发明提供了上述微生物菌剂在修复焦化土壤中的应用。采用本发明所述微生物菌剂能够改善苯并芘、蒽和菲的总含量在70～160mg/kg的土壤。本发明提供了一种基于上述微生物菌剂修复焦化土壤的方法，包括以下步骤：将所述微生物菌剂稀释后喷施到植物根部，得到植物-微生物联合体系；将所述植物-微生物联合体系移栽到焦化土壤中。本发明将所述微生物菌剂稀释后喷施到植物根部，得到植物-微生物联合体系。本发明所述植物优选包括紫花苜宿、黑麦草和蒿柳中的一种或几种。本发明将所述微生物菌剂优选按照1：2～3的体积比稀释，且所述微生物菌剂经稀释后的喷施量优选为2～5ml/株；所述喷施的次数优选为3次，确保植物根部有足够的菌液，更优选的，所述微生物菌剂按照1：2.2～2.8的体积比稀释，且所述微生物菌剂经稀释后的喷施量为2.5～4.5ml/株。本发明所述植物根部优选由植物中播种35d后，植物进行切割处理所得植物根系和根系上部上面1～2cm的营养体组成。本发明将所述植物-微生物联合体系移栽到焦化土壤中。本发明所述移栽的密度优选为4～20株/m2；当移栽紫花苜蓿时，所述移栽的密度更优选为20株/m2；当移栽黑麦草时，所述移栽的密度更优选为10株/m2；当移栽蒿柳时，所述移栽的密度更优选为4株/m2；所述移栽的频率优选为1次/年。本发明所述移栽前，优选还包括对土壤进行翻土处理；所述翻耕处理优选包括翻土处理；所述翻土处理优选包括深翻土或浅翻土；所述深翻土优选为间隔深翻土；所述间隔深翻土的具体方式为每行植物间隔一定的距离；所述浅翻土优选为间隔浅翻土；所述间隔浅翻土的具体方式为每行植物间隔一定的距离；当种植紫花苜蓿时，优选采用间隔深翻土，间隔的距离优选为20cm，深度优选为40cm；当种植黑麦草时，优选采用间隔浅翻土，间隔的距离优选为20cm，深度优选为15～25cm；当种植蒿柳时，优选采用间隔浅翻土，间隔的距离优选为1.5m，深度优选为25cm。本发明所述移栽到焦化土壤后，优选还包括对移栽到焦化土壤中的紫花苜宿或黑麦草每隔1.5～6个月进行一次收割；所述收割的频率为3次/年。在本发明中，当种植紫花苜蓿时，第一次收割处理的时间优选为移栽后2个月，第二次收割处理和第三次收割处理的时间优选为每隔4～6个月；当种植黑麦草时，第一次收割处理的时间优选为移栽后45d，第二次收割处理和第三次收割处理的时间优选为每隔2个月。为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种修复焦化土壤的微生物菌剂及其应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例1(1)将购买的紫花苜宿和黑麦草种子保存至4℃冰箱中。(2)将黑麦种子和紫花苜宿种子进行为期两天的晒种，黑麦草和紫花苜宿均种于实验室直径32cm的盆中，每种10盆，每盆8颗种子，温度保持大棚温度25℃，播种35d后育苗完成；(3)取出育好的幼苗，切割后，在含有根系上部上面1～2cm营养体的幼苗根部喷洒按照1：2.5比例稀释的微生物菌剂(贪噬菌属和剑菌属的质量比为2：5)，一共喷涂三次，进行移苗；其中贪噬菌属和剑菌属以菌液的形式存在，贪噬菌属菌液和剑菌属菌液在lb培养基里面进行活化后使用；(4)将土地进行翻土，按照20cm的间距进行间隔深/浅翻土(紫花苜宿深翻土40cm，黑麦草浅翻土25cm)，移苗，紫花苜宿的移栽密度为20株/m2，黑麦草的移栽密度为10株/m2，施肥，待45天后对黑麦草进行进行第一次割草，第二次收割处理和第三次收割处理的时间为每隔2个月，一年保持3次的割草频率；待2个月后紫花苜宿进行第一次割草，第二次收割和第三次收割的时间为每隔4～6个月割一次，一年保持3次的割草频率。两年后进行重新栽种，重复上述收割处理。两次处理后，土壤中的苯并芘、蒽和菲的含量大幅下降。实施例2(1)将购买的紫花苜宿和黑麦草种子保存至4℃冰箱中。(2)将紫花苜宿种子进行为期两天的晒种，黑麦草和紫花苜宿均种于实验室直径32cm的盆中，每种10盆，每盆8颗种子，温度保持大棚温度25℃，播种35d后育苗完成；(3)取出育好的幼苗，切割后，在含有根系上部上面1～2cm营养体的幼苗根部喷洒按照1：2.5比例稀释的微生物菌剂(贪噬菌属和sphingobium.sp.rs的质量比为4.5：2.5)，一共喷涂三次，进行移苗；其中贪贪噬菌属和sphingobium.sp.rs以菌液的形式存在，贪噬菌属菌液和sphingobium.sp.rs菌液在lb培养基里面进行活化后使用；(4)将土地进行翻土，按照20cm的间距进行间隔深/浅翻土(紫花苜宿深翻土40cm，黑麦草浅翻土25cm)，移苗，紫花苜宿的移栽密度为20株/m2，黑麦草的移栽密度为10株/m2，施肥，待45天后对黑麦草进行进行第一次割草，第二次收割处理和第三次收割处理的时间为每隔2个月，一年保持3次的割草频率；待2个月后紫花苜宿进行第一次割草，第二次和第三次收割的时间为每隔4～6个月割一次，一年保持3次的割草频率。两年后进行重新栽种，重复上述收割处理。两次处理后，土壤中的苯并芘、蒽和菲的含量大幅下降。实施例3将购买的紫花苜宿和黑麦草种子保存至4℃冰箱中。(2)将紫花苜宿种子进行为期两天的晒种，黑麦草和紫花苜宿均种于实验室直径32cm的盆中，每种10盆，每盆8颗种子，温度保持大棚温度25℃，育苗完成；(3)取出育好的幼苗，切割后，在含有根系上部上面1～2cm营养体的幼苗根部喷洒按照1：2.5比例稀释的微生物菌剂(剑菌属和sphingobium.sp.rs的质量比为4：3)，一共喷涂三次，进行移苗；其中剑菌属和sphingobium.sp.rs以菌液的形式存在，剑菌属菌液和sphingobium.sp.rs菌液在lb培养基里面进行活化后使用；(4)将土地进行翻土，按照20cm的间距进行间隔深/浅翻土(紫花苜宿深翻土40cm，黑麦草浅翻土25cm)，移苗，紫花苜宿的移栽密度为20株/m2，黑麦草的移栽密度为10株/m2，施肥，待45天后对黑麦草进行进行第一次割草，第二次收割处理和第三次收割处理的时间为每隔2个月，一年保持3次的割草频率；待2个月后紫花苜宿进行第一次割草，第二次和第三次收割的时间为每隔4～6个月割一次，一年保持3次的割草频率。两年后进行重新栽种，重复上述收割处理。两次处理后，土壤中的苯并芘、蒽和菲的含量大幅下降。实施例4(1)将购买的柳蒿种子和黑麦草种子保存至4℃冰箱中。(2)在3月初将柳蒿的种子栽进直径32cm盆中，每盆放入6颗，放至露天中，一共10盆；3月20号将黑麦草种于实验室直径32cm的盆中，每种10盆，每盆8颗种子，温度保持大棚温度25℃，育苗完成；(3)取出育好的幼苗，切割后，在含有根系上部上面1～2cm营养体的幼苗根部喷洒按照1：2.5比例稀释的微生物菌剂(贪噬菌属和剑菌属的质量比为2：5)，一共喷涂三次，进行移苗；其中贪噬菌属和剑菌属以菌液的形式存在，贪噬菌属菌液和剑菌属菌液在lb培养基里面进行活化后使用；(4)将土地进行翻土，按照1.5m的间距进行间隔浅翻土，移苗，柳蒿的移栽密度为4株/m2，黑麦草的移栽密度为10株/m2，施肥，待45天后对黑麦草进行第一次割草，第二次收割处理和第三次收割处理的时间为每隔2个月，一年保持3次的割草频率；两年后进行重新栽种黑麦草，重复上述收割处理。两次处理后，土壤中的苯并芘、蒽和菲的含量大幅下降。实施例5(1)将购买的柳蒿种子和黑麦草种子保存至4℃冰箱中。(2)在3月初将柳蒿的种子栽进直径32cm盆中，每盆放入6颗，放至露天中，一共10盆；3月20号将黑麦草种于实验室直径32cm的盆中，每种10盆，每盆8颗种子，温度保持大棚温度25℃，育苗完成；(3)取出育好的幼苗，切割后，在含有根系上部上面1～2cm营养体的幼苗根部喷洒按照1：2.5比例稀释的微生物菌剂(贪噬菌属和sphingobium.sp.rs的质量比为4.5：2.5)，一共喷涂三次，进行移苗；其中贪噬菌属和sphingobium.sp.rs以菌液的形式存在，贪噬菌属菌液和sphingobium.sp.rs菌液在lb培养基里面进行活化后使用；(4)将土地进行翻土，按照1.5m的间距进行间隔浅翻土25cm，移苗，施肥，待45天后对黑麦草进行第一次割草，第二次收割处理和第三次收割处理的时间为每隔2个月，一年保持3次的割草频率；两年后进行重新栽种黑麦草，重复上述收割处理。两次处理后，土壤中的苯并芘、蒽和菲的含量大幅下降。实施例6(1)将购买的柳蒿种子和黑麦草种子保存至4℃冰箱中。(2)在3月初将柳蒿的种子栽进直径32cm盆中，每盆放入6颗，放至露天中，一共10盆；3月20号将黑麦草种于实验室直径32cm的盆中，每种10盆，每盆8颗种子，温度保持大棚温度25℃，育苗完成；(3)取出育好的幼苗，切割后，在含有根系上部上面1～2cm营养体的幼苗根部喷洒按照1：2.5比例稀释的微生物菌剂(剑菌属和sphingobium.sp.rs的质量比为4：3)，一共喷涂三次，进行移苗；其中剑菌属和sphingobium.sp.rs以菌液的形式存在，剑菌属菌液和sphingobium.sp.rs菌液在lb培养基里面进行活化后使用；(4)将土地进行翻土，按照1.5m的间距进行间隔浅翻土25cm，移苗，柳蒿的移栽密度为4株/m2，黑麦草的移栽密度为10株/m2，施肥，待45天后对黑麦草进行第一次割草，第二次收割处理和第三次收割处理的时间为每隔2个月，一年保持3次的割草频率；两年后进行重新栽种黑麦草，重复上述收割处理。两次处理后，土壤中的苯并芘、蒽和菲的含量大幅下降。对实施例1～6的土壤进行检测，土壤中多环芳烃提取与测定方法：将取出土壤加萃取剂(正己烷：二氯甲烷＝4:1)，萃取三次之后旋蒸定容到1～2ml，然后过膜上gc-ms，检测结果见表1。表1实施例1～6的土壤中苯并芘、蒽和菲的总含量处理前(mg/kg)处理后(mg/kg)实施例112036实施例214065实施例38025实施例416045实施例515256实施例67014由表1记载的可知，采用本发明提供的微生物菌剂和方法能够显著降低土壤中苯并芘、蒽和菲的含量，达到吸附苯并芘、蒽和菲的效果。虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。当前第1页12