一种含海藻寡糖重金属生物修复剂及其制备方法_2

文档序号:9480722阅读:来源:国知局
所得的聚合度为4~8的寡糖;所述海藻寡糖、步骤1)所得枯草芽孢杆菌 发酵液、步骤2)所得淡紫拟青霉固态发酵物按质量百分比可为(5%~15%) : (10%~ 20%) : (65%~85%)。
[0019] 所述含海藻寡糖重金属生物修复剂可采用粉剂,有效活菌数多2亿/g,水分 20%~25%,有机质含量彡55%,pH值范围在8. 0~8. 5。
[0020] 本发明提供一种含海藻寡糖重金属生物修复剂及其制备。本发明提供的一种含 海藻寡糖重金属生物修复剂由海藻寡糖、枯草芽孢杆菌、淡紫拟青霉按比例复配而成的,其 中枯草芽孢杆菌、淡紫拟青霉对多种重金属具有较强的耐受性,能够直接吸附重金属离子, 与海藻寡糖共同作用,能钝化土壤中的重金属;此外,本发明提供一种含海藻寡糖重金属生 物修复剂有利于土壤微生物活动,有效改良土壤结构,促进植物根系发育,调节植物生长代 谢,缓解重金属对植物造成的伤害,提高作物产量。
[0021] 本发明具有以下有益效果
[0022] 1、本发明所用枯草芽孢杆菌、淡紫拟青霉对多种重金属具有较强耐受性,适应范 围广。两株菌在含锦为〇~l.〇g/L的固态培养基上生长良好。同时枯草芽孢杆菌对发酵 液中的Cd 2+ (Cd2+浓度为0. 4g/L)有很强的吸附性,对Cd 2+的去除率可达到75. 3 %,而淡紫 拟青霉对Cd2+的去除率最大可达到86. 2%。
[0023] 2、本发明所用海藻寡糖结构中带有羧基和酚羟基,对重金属离子有很强的吸附作 用。枯草芽孢杆菌和淡紫拟青霉可通过离子交换、络合作用、沉淀作用、主动运输等方式富 集重金属离子,改变土壤中重金属离子的存在形态。
[0024] 3、本发明的含海藻寡糖重金属生物修复剂能够提高植物对重金属的耐受性,促进 重金属污染土壤中植物种子萌发和幼苗生长,提高根系活力,增加农作物产量。
[0025] 4、本发明的含海藻寡糖重金属生物修复剂碱性,施加后能有效改善土壤酸化情 况;同时海藻寡糖有利于土壤微生物活动,改良土壤结构,更有利于土壤重金属的钝化。
[0026] 5、本发明的含海藻寡糖重金属生物修复剂制备简单,对土壤重金属修复效果好, 且对环境不会造成二次污染,安全环保,具有很好的推广价值。
【附图说明】
[0027] 图1为实施例2中Cd2+初始浓度为50mg/L时不同处理对Cd 2+吸附的影响。在图 1中,横坐标为重金属生物修复剂添加量(分别为10、20、50、100g/L),纵坐标为Cd 2+吸附率 (% )〇
[0028] 图2为实施例2中Cd2+初始浓度为100mg/L时不同处理对Cd2+吸附的影响。在图 2中,横坐标为重金属生物修复剂添加量(分别为10、20、50、100g/L),纵坐标为Cd 2+吸附率 (% )〇
[0029] 图3为实施例2中Cd2+初始浓度为150mg/L时不同处理对Cd2+吸附的影响。在图 3中,横坐标为重金属生物修复剂添加量(分别为10、20、50、100g/L),纵坐标为Cd 2+吸附率 (% )。吸附率=100X (C。一 C J/C。,C。为空白对照水相中Cd2+浓度,是试验组处理后水 相中Cd2+浓度。
【具体实施方式】
[0030] 下面通过实施例和附图对本发明作详细说明。应理解,这些实施例只是为了举例 说明本发明,而非以任何方式限制本发明的范围。
[0031] 实施例1重金属生物修复剂的制备
[0032] 1、枯草芽孢杆菌发酵液的制备
[0033] 1)平板培养:配制营养琼脂平板(牛肉膏3g/L、蛋白胨10g/L、氯化钠5g/L、琼 脂20g/L,灭前pH值为7. 3)。从保存在4°C冰箱中的枯草芽孢杆菌(Bacillus Subtilis) 三炬-07平板上用接种环挑取一环,在营养琼脂平板上进行划线培养,于30°C条件下培养 Mlo
[0034] 2)种子培养:配制种子培养基(牛肉膏3g/L,蛋白胨10g/L,氯化钠5g/L,灭菌前 pH值为7.0)。从平板上将活化好的枯草芽孢杆菌(Bacillus Subtilis)三炬-07刮下,制 成菌悬液,以5% (v/v,菌悬液0D_= 0. 84)的接种量接入接种至种子培养基中,于32°C, 200rpm条件下培养24h。
[0035] 3)发酵培养:配制发酵培养基(淀粉30. 0g/L,蔗糖5. 0g/L,豆柏粉15g/L,磷酸 氢二钾2. 5g/L,硫酸锰0. 2g/L,酵母膏1. 0g/L)。将培养好的枯草芽孢杆菌种子液按10% (v/v)的接种量接种至发酵罐培养基中;发酵过程中,转速控制在300rpm,通气量控制在为 lvvm,保持溶解氧10 %以上,罐温控制在30°C,罐压保持在0. 05~0. 06MPa,pH值通过10 % 氨水和10%盐酸控制在6. 5,培养60h后发酵结束。
[0036] 2、淡紫拟青霉固态发酵物的制备
[0037] 1)平板培养:配制PDA培养基(马铃薯(去皮)200g/L,葡萄糖20g/L,琼脂15g/ L,自然pH值),从冷冻甘油管里取20yL的淡紫拟青霉(Paecilomyces lilacinus)三炬 03号种孢子液,涂布于营养琼脂平板,于28°C条件下培养4d。用生理盐水将平板上的淡紫 拟青霉孢子洗涤下来,制成悬浮孢子。
[0038] 2)种子培养:配制种子培养基(蔗糖15g/L,大豆粉10g/L,磷酸二氢钾lg/L,硫酸 锌0. lg/L,灭菌前pH值为6. 0)。将淡紫拟青霉孢子悬液稀释至0D_为0. 2,以10% (v/v) 的接种量接入种子培养基中,于28°C,180rpm下培养3d。
[0039] 3)固体发酵培养:配制固体发酵培养基(麸皮、秸杆粉末、玉米粉、硫酸铵的质量 比为70 : 15 : 10 : 0.5),将培养好的淡紫拟青霉种子液以100mL/kg的比例接种至固体 培养基中,于28°C下培养1~2d后翻盘一次,前3d保持湿度为70%~80%,后4d保持自 然湿度,发酵7d后,孢子成熟,固体发酵结束。
[0040] 4)固体发酵培养基经常温干燥后粉碎,制得淡紫拟青霉固态发酵物。
[0041] 3、含海藻寡糖重金属生物修复剂制备
[0042] 按质量百分比将5%~15%海藻寡糖、10%~20%枯草芽孢杆菌发酵液、65%~ 85 %淡紫拟青霉固态发酵物。优选的,将海藻寡糖、枯草芽孢杆菌发酵液、淡紫拟青霉固态 发酵物按质量百分比15%、15%、70%混合均匀,制得含海藻寡糖重金属生物修复剂。
[0043] 土壤重金属修复剂为粉剂,有效活菌数多2亿/g,水分20 %~25%,有机质含量 彡55%,pH值范围在8. 0~8. 5。
[0044] 4、不含海藻寡糖重金属生物修复剂制备
[0045] 将枯草芽孢杆菌发酵液、淡紫拟青霉固态发酵物按质量比15 : 70混合均匀,制得 不含海藻寡糖重金属生物修复剂。
[0046] 实施例2重金属生物修复剂对Cd2+的吸附作用
[0047] 试验设计4个试验组,分别为空白对照(处理CK,不添加)、海藻寡糖(处理A)、不 含海藻寡糖重金属生物修复剂(处理B)、含海藻寡糖重金属生物修复剂(处理组C),每个 处理(A、B、C)设置四个浓度梯度(10、20、50、100g/L),每个试验重复3次。按以上试验设 计将不同添加量海藻寡糖、不含海藻寡糖重金属生物修复剂、含海藻寡糖重金属生物修复 剂加入含不同浓度的Cd 2+的溶液中,控制溶液的最终体积10mL,使Cd2+的终浓度为50mg/L、 100mg/L、150mg/L,在28°C、160rpm恒温振荡2h。取出样品,在6000rpm下振荡离心10min。 将上清液转移至干净的离心管中,用火焰原子吸收分光光度法检测溶液中剩余的Cd 2+浓 度,并计算溶液中Cd2+的吸附率。
[0048] 所得结果如下:
[0049] 如图1~3所示,随着海藻寡糖(处理A)、不含海藻寡糖重金属生物修复剂(处 理B)、含海藻寡糖重金属生物修复剂(处理组C)添加量的增加,三者对Cd 2+的吸附率呈现 先上升后趋于平稳的变化规律。对溶液中Cd2+的去除效果依次为含海藻寡糖重金属生物修 复剂、海藻寡糖和不含海藻寡糖重金属生物修复剂。当溶液中Cd 2+浓度为50mg/L时,添加 5〇g/L含海藻寡糖重金属生物修复剂,Cd2+的吸附率最高达90. 27%。
[0050] 实施例3重金属生物修复剂对小白菜种子萌发的影响
[0051] 挑选籽粒饱满、大小一致的小白菜种子用1%的次氯酸钠消毒15min,用去离子水 冲洗干净,然后用去离子水浸泡12h。将浸过水的小白菜种子放在垫有两层滤纸的培养皿 中,每个培养皿放置40颗种子。配制不同浓度的Cd 2+溶液100mL (使溶液中Cd 2+浓度分别 为0、5mg/L、10mg
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