专利名称：提高油类污染湿地微生物修复效率的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高油类污染湿地微生物修复效率的方法。
背景技术：
石油是一种天然生成的复杂烃类化合物的混合物，并含有少氮、氧及硫等杂质。如今石油已成为影响人类社会发展最主要的能源之一，随着石油产品需求量增加，大量的石油及其加工品进入土壤环境，给生物和人类带来了危害，造成土壤环境的石油污染日趋严重，这己成为了世界性的环境问题。石油类物质进入土壤后，改变了土壤有机质的组成和结构，从而影响了土壤微生物的生长繁殖，引起土壤微生物群落、微生物区系的变化，大量的石油不仅堵塞土壤孔隙，对土壤微生物也有抑制作用。石油经过土壤生态系统的一系列作用后，其某些成分在农作物各部分组织中形成积累，从而影响粮食质量，并进入食物链，进而危及人类健康。据联合国环境规划署报告，流入海洋的石油每年为200万吨 2000万吨，以至于在一些主要的航道上有明显的油膜分布。大西洋及所属海域主航道承担了大量石油及其产品的运输任务，也是石油污染物最为集中的地方，在公海区域也聚集着大量石油污染物。太平洋属于污染较轻的，但在日本周围以及我国东海、南海、北海沿岸海面上也常被石油薄膜充斥。目前的除油方法很多，应用较广的理化方法有重力隔油、混凝沉淀和气浮除油等。 微生物法治理石油污染始于20世纪80年代后期，因其费用低、效果好、无二次污染的特点已成为研究的主流。石油烃类化合物的微生物去除是一个复杂的过程，营养物质对微生物的去除作用具有很大的影响，通过向污染物中投加微生物所需的营养物质和优化环境条件，可以大大提高油类污染物的生物去除效率和去除速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高油类污染湿地微生物修复效率的方法。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案
一种提高油类污染湿地微生物修复效率的方法，其特征在于该方法的具体步骤为在待修复的受油污污染湿地的植物根际土壤上，加入含N、P的无机盐培养液；所述的植物根际土壤与所述的含N、P的无机盐培养液的重量体积比为10g:3ml ；所述的营养液中P的浓度为0. 4 0. 5g/L，并且N和P重量比为3 10 1。上述的营养液为含N和P的无机盐的水溶液，其中N的来源为(NH4)2SO4、尿素、 NaNO3或NH4Cl ；所述的P的来源为=Iffl2PO4、过磷酸钙、Na2HPO4或Κ2ΗΡ04。上述的受油污污染湿地有滨海、江河沿岸带的受油污污染的湿地环境。上述的湿地植物根际为芦苇的根际。上述的受油污污染的程度为1600(Tl6500 mg/kg
外加N、P营养盐，以提高微生物对柴油的去除率实验分为A、B、C、D四组，A组中添加NH4Cl和K2HPO4,使N、P含量分别达到2. Og/L和0. 4g/L ；B、C组中分别加入只含K2HPO4或 NH4Cl的溶液；D组只加蒸馏水。改变外加营养盐的种类，寻找到对柴油微生物去除的最佳N、P营养物质。营养盐分别选择(NH4) 2S04、尿素、NaNO3和NH4Cl作为N源，选择KH2PO4、过磷酸钙、Nei2HPO4和K2HPO4 作为P源；N、P含量分别控制在2. 0 g/L和0. 4 g/L。改变N、P的比例，寻找最佳的N、P配比。控制P含量为0. 4g/L，改变N含量，设置 8 组 N/P 比(w/w)分别为 3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1 和 10:1。本发明的有益效果本发明在实验条件下，只加蒸馏水的土壤中柴油的14d去除率为57. 84%，只添加N源与P源的土壤中柴油的14d去除率分别65. 16%和64. 85%，同时添加N、P源的土壤中柴油的14d去除率达到68. 75%。在对不同N源的比较中，添加(NH4)2SO4 的土壤中柴油的14d去除率最高，为77. 28%。不同P源比较中，添加过磷酸钙的土壤中柴油的14d去除率最高，为74. 24%.在对添加不同N/P比营养物的比较中，N/P比在6:1的情况下土壤中柴油的14d去除率最高，为86. 91%。表明N、P源是油污污染土壤生物修复作用最为重要的营养物质，(NH4)2SO4和过磷酸钙为最佳N、P营养源，可显著提高对油污去除的效率。生物去除率最佳的无机培养液的N/P为6:1。
图1营养盐对湿地土壤中油污去除率的影响； 图2不同N源对油污去除率的影响；
图3不同P源对油污去除率的影响； 图4不同N、P比对油污去除率的影响。
具体实施例方式一、材料与方法
1、根际土壤
根际土壤采集于黄浦江-长江口湿地(Ν3Γ 23' 5.4〃，Ε12Γ 30' 28.3")，选择当地分布广泛的土著植物芦苇的根际土壤。2、受污染油污土
采集上海大学校园内未受到油污污染的土壤，风干后加入一定量的柴油得到受污染的油污土壤试验样品。3、供试柴油
供试柴油为0号柴油，购买于上海市宝山区中石化明和加油站。4、无机盐培养液
无机盐培养液=NH4Cl 8. 82 g/L、K2HPO4 · 3H20 3. 40 g/L ；
不同N源无机盐培养液固SK2HPO4 ·3Η20 3. 40 g/L，分别加入(NH4)2SO4 10. 90 g/L、 尿素 4. 95 g/L ；NaNO3 14. 02g/L、NH4Cl 8. 82g/L。控制 N 含量 2. 309g/L、P 含量 0. 462g/ L；
不同P源无机盐培养液固定NH4Cl 8.82 g/L，分别加入KH2PO4 2. 03 g/L、过磷酸钙 2. 89 g/L、Na2HPO4 · 12H20 5. 34 g/L、K2HPO4 · 3H20 3. 40 g/L。控制 N 含量 2. 309 g/L、P 含量 0.462 g/L ；
不同N、P比无机盐培养液固定过磷酸钙2.89 g/L，分别加入(NH4)2SO4 6. 54,8. 72, 10. 90,13. 08,15. 26,17. 44,19. 62,21. 80 g/L，使 N、P 比(w/w)分别为 3:1、4:1、5:1、6:1、 7:1、8:1、9:1、10:1。以上无机盐培养液分别于121 ！高压灭菌30min后备用。5、实验仪器和设备
光照生物培养箱，蒸汽灭菌锅，超声波清洗机，精密电子天平，超净工具台，冷冻干燥机。6、根际土壤采集方法
选择密集生长的芦苇群落，采集粘附或紧临根系的土壤，取样深度5 20cm。放入便携式冷藏箱中保存并尽快运回实验室；挑除土壤样品中较大的植物根系和大中型底栖动物等杂质。二、土壤柴油的提取
土壤样品中的油含量检测采用超声波提取重量法(陈嫣等，2005)。称取2 g左右的干燥土样，于50ml锥形瓶内，加入20mL 二氯甲烷作为提取剂，40kHz超声震荡15min，过滤提取液，并重复一次提取过程。待提取液自然挥发后计算土壤含油量。含油量计算公式
含油量=(风干后含油烧杯质量-空烧杯质量)/ 土样质量三、根际去除微生物的应用
将采集的新鲜根际土壤20 g加入50mL锥形瓶中，再加入事先准备好的油污土 20 g， 使实验土壤油污浓度达到1600(Tl6500mg/kg，用玻璃棒搅拌充分混合均勻。加入12mL不同的无机盐培养液，实验土壤与所述的含N、P的无机盐培养液的重量体积比为10:3 (W/V), 置于观°C培养箱内恒温培养14d。结束后取出，冷冻干燥后测定土壤中的含油量，计算柴油的去除率。营养盐对油污去除率的影响A组中投入NH4Cl和K2HPO4,使N、P含量分别达到2.0 g/L和0.4 g/L ;B、C组中分别加人只含K2HPO4或NH4Cl的营养溶液；不同N源对油污去除率的影响营养盐分别选择(NH4)2SO4、尿素、NaNO3和NH4Cl为N源；不同P源对油污去除率的影响选择KH2PO4、过磷酸钙、Na2HPO4和K2HPO4为P源；不同N、P比对油污去除率的影响固定营养液中P的浓度为0. 4^0. 5g/L。设置N、P比(w/w)分别为3:1、4:1、5:1、 6:1、7:1、8:1、9:1和10:1。每种实验条件分别做三个重复对照样。油污去除率计算公式
油污去除率=(原土含油率-去除后含油率)/原土含油率X100% 通过实验研究得到各种不同的营养源条件下，土壤中油污的去除率结果如图广4所示。不加营养盐的土壤中柴油去除率为57. 84%，只添加N、P源的土壤中油污的去除率为 65. 16%和64. 85%，同时添加N、P源的土壤中油污的去除率达到68. 75%。在添加不同N源的土壤中，加入(NH4)2SO4的土壤中的油污去除率最高，达到77. 28%。在添加不同P源的土壤中，加入过磷酸钙的土壤中的柴油去除率最高，达到74. 24%。选择(NH4)2SO4和过磷酸钙作为最佳N、P源营养物，在控制N、P比为6:1时，湿地土壤中油污的去除率最高，达到86. 91%。本发明添加的无机盐培养液对芦苇根际微生物去除土壤中高浓度柴油污染物具有显著的促进功能。这不仅为石油类污染湿地环境的生物修复提供了高效方法，而且也可为修复高浓度含油污泥等提供了有效的技术，本发明具有较强的实际应用价值。
本发明的有益效果还在于菌源来源于其原生态环境，在适合的营养条件控制下可以发挥高效去除油类有机污染物的良好作用；添加的无机盐营养物都为价廉易得的物质，它们在能够大幅度提高油类污染物去除效率的同时，不会对土壤环境产生二次污染；在许多不同的环境条件下均可适用，属于环境友好型油污环境修复技术；可望在日益增多的油类污染环境修复中发挥重要作用。
权利要求
1.一种提高油类污染湿地微生物修复效率的方法，其特征在于该方法的具体步骤为 在待修复的受油污污染湿地的植物根际土壤上，加入含N、P的无机盐培养液；所述的植物根际土壤与所述的含N、P的无机盐培养液的重量体积比为10g:3ml ；所述的营养液中P的浓度为0. 4 0. 5g/L，并且N和P重量比为3 10 1。
2.根据权利要求1所述的提高油类污染湿地微生物修复效率的方法，其特征在于所述的营养液为含N和P的无机盐的水溶液，其中N的来源为(NH4) 2S04、尿素、NaNO3或NH4Cl ； 所述的P的来源为Iffl2P04、过磷酸钙、Na2HPO4或Κ2ΗΡ04。
3.根据权利要求1或2所述的受油污污染湿地的微生物修复方法，其特征在于所述的受油污污染湿地有滨海、江河沿岸带的受油污污染的湿地环境。
4.根据权利要求1或2所述的受油污污染湿地的微生物修复方法，其特征在于所述的湿地植物根际为芦苇的根际。
5.根据权利要求1或2所述的受油污污染湿地的微生物修复方法，其特征在于所述的受油污污染的程度为16000 16500 mg/kg。
全文摘要
本发明涉及一种提高油类污染湿地微生物修复效率的方法。该方法的具体步骤为在待修复的受油污污染湿地的植物根际土壤上，加入含N、P的无机盐培养液；所述的植物根际土壤与所述的含N、P的无机盐培养液的重量体积比为10g:3ml；所述的营养液中P的浓度为0.4~0.5g/L，并且N和P重量比为3~10:1。本发明的菌源来源于其原生态环境，在适合的营养条件控制下可以发挥高效去除油类有机污染物的良好作用；添加的无机盐营养物都为价廉易得的物质，它们在能够大幅度提高油类污染物去除效率的同时，不会对土壤环境产生二次污染；在许多不同的环境条件下均可适用，属于环境友好型油污环境修复技术；可望在日益增多的油类污染环境修复中发挥重要作用。
文档编号B09C1/00GK102441561SQ20111032594
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者刘发辉, 刘晓艳, 刘珊珊, 曹正楠, 胡艳, 陈丽莎, 顾婷, 魏静 申请人:上海大学