專利名稱：提高油類污染濕地微生物修復(fù)效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高油類污染濕地微生物修復(fù)效率的方法。
背景技術(shù)：
石油是一種天然生成的復(fù)雜烴類化合物的混合物，并含有少氮、氧及硫等雜質(zhì)。如今石油已成為影響人類社會(huì)發(fā)展最主要的能源之一，隨著石油產(chǎn)品需求量增加，大量的石油及其加工品進(jìn)入土壤環(huán)境，給生物和人類帶來(lái)了危害，造成土壤環(huán)境的石油污染日趨嚴(yán)重，這己成為了世界性的環(huán)境問題。石油類物質(zhì)進(jìn)入土壤后，改變了土壤有機(jī)質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，從而影響了土壤微生物的生長(zhǎng)繁殖，引起土壤微生物群落、微生物區(qū)系的變化，大量的石油不僅堵塞土壤孔隙，對(duì)土壤微生物也有抑制作用。石油經(jīng)過(guò)土壤生態(tài)系統(tǒng)的一系列作用后，其某些成分在農(nóng)作物各部分組織中形成積累，從而影響糧食質(zhì)量，并進(jìn)入食物鏈，進(jìn)而危及人類健康。據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署報(bào)告，流入海洋的石油每年為200萬(wàn)噸 2000萬(wàn)噸，以至于在一些主要的航道上有明顯的油膜分布。大西洋及所屬海域主航道承擔(dān)了大量石油及其產(chǎn)品的運(yùn)輸任務(wù)，也是石油污染物最為集中的地方，在公海區(qū)域也聚集著大量石油污染物。太平洋屬于污染較輕的，但在日本周圍以及我國(guó)東海、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，應(yīng)用較廣的理化方法有重力隔油、混凝沉淀和氣浮除油等。 微生物法治理石油污染始于20世紀(jì)80年代后期，因其費(fèi)用低、效果好、無(wú)二次污染的特點(diǎn)已成為研究的主流。石油烴類化合物的微生物去除是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)微生物的去除作用具有很大的影響，通過(guò)向污染物中投加微生物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和優(yōu)化環(huán)境條件，可以大大提高油類污染物的生物去除效率和去除速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高油類污染濕地微生物修復(fù)效率的方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種提高油類污染濕地微生物修復(fù)效率的方法，其特征在于該方法的具體步驟為在待修復(fù)的受油污污染濕地的植物根際土壤上，加入含N、P的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液；所述的植物根際土壤與所述的含N、P的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液的重量體積比為10g:3ml ；所述的營(yíng)養(yǎng)液中P的濃度為0. 4 0. 5g/L，并且N和P重量比為3 10 1。上述的營(yíng)養(yǎng)液為含N和P的無(wú)機(jī)鹽的水溶液，其中N的來(lái)源為(NH4)2SO4、尿素、 NaNO3或NH4Cl ；所述的P的來(lái)源為=Iffl2PO4、過(guò)磷酸鈣、Na2HPO4或Κ2ΗΡ04。上述的受油污污染濕地有濱海、江河沿岸帶的受油污污染的濕地環(huán)境。上述的濕地植物根際為蘆葦?shù)母H。上述的受油污污染的程度為1600(Tl6500 mg/kg
外加N、P營(yíng)養(yǎng)鹽，以提高微生物對(duì)柴油的去除率實(shí)驗(yàn)分為A、B、C、D四組，A組中添加NH4Cl和K2HPO4,使N、P含量分別達(dá)到2. Og/L和0. 4g/L ；B、C組中分別加入只含K2HPO4或 NH4Cl的溶液；D組只加蒸餾水。改變外加營(yíng)養(yǎng)鹽的種類，尋找到對(duì)柴油微生物去除的最佳N、P營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。營(yíng)養(yǎng)鹽分別選擇(NH4) 2S04、尿素、NaNO3和NH4Cl作為N源，選擇KH2PO4、過(guò)磷酸鈣、Nei2HPO4和K2HPO4 作為P源；N、P含量分別控制在2. 0 g/L和0. 4 g/L。改變N、P的比例，尋找最佳的N、P配比。控制P含量為0. 4g/L，改變N含量，設(shè)置 8 組 N/P 比(w/w)分別為 3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1 和 10:1。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明在實(shí)驗(yàn)條件下，只加蒸餾水的土壤中柴油的14d去除率為57. 84%，只添加N源與P源的土壤中柴油的14d去除率分別65. 16%和64. 85%，同時(shí)添加N、P源的土壤中柴油的14d去除率達(dá)到68. 75%。在對(duì)不同N源的比較中，添加(NH4)2SO4 的土壤中柴油的14d去除率最高，為77. 28%。不同P源比較中，添加過(guò)磷酸鈣的土壤中柴油的14d去除率最高，為74. 24%.在對(duì)添加不同N/P比營(yíng)養(yǎng)物的比較中，N/P比在6:1的情況下土壤中柴油的14d去除率最高，為86. 91%。表明N、P源是油污污染土壤生物修復(fù)作用最為重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，(NH4)2SO4和過(guò)磷酸鈣為最佳N、P營(yíng)養(yǎng)源，可顯著提高對(duì)油污去除的效率。生物去除率最佳的無(wú)機(jī)培養(yǎng)液的N/P為6:1。


圖1營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)濕地土壤中油污去除率的影響； 圖2不同N源對(duì)油污去除率的影響；
圖3不同P源對(duì)油污去除率的影響； 圖4不同N、P比對(duì)油污去除率的影響。
具體實(shí)施例方式一、材料與方法
1、根際土壤
根際土壤采集于黃浦江-長(zhǎng)江口濕地(Ν3Γ 23' 5.4〃，Ε12Γ 30' 28.3")，選擇當(dāng)?shù)胤植紡V泛的土著植物蘆葦?shù)母H土壤。2、受污染油污土
采集上海大學(xué)校園內(nèi)未受到油污污染的土壤，風(fēng)干后加入一定量的柴油得到受污染的油污土壤試驗(yàn)樣品。3、供試柴油
供試柴油為0號(hào)柴油，購(gòu)買于上海市寶山區(qū)中石化明和加油站。4、無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液
無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液=NH4Cl 8. 82 g/L、K2HPO4 · 3H20 3. 40 g/L ；
不同N源無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液固SK2HPO4 ·3Η20 3. 40 g/L，分別加入(NH4)2SO4 10. 90 g/L、 尿素 4. 95 g/L ；NaNO3 14. 02g/L、NH4Cl 8. 82g/L?？刂?N 含量 2. 309g/L、P 含量 0. 462g/ L；
不同P源無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液固定NH4Cl 8.82 g/L，分別加入KH2PO4 2. 03 g/L、過(guò)磷酸鈣 2. 89 g/L、Na2HPO4 · 12H20 5. 34 g/L、K2HPO4 · 3H20 3. 40 g/L?？刂?N 含量 2. 309 g/L、P 含量 0.462 g/L ；
不同N、P比無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液固定過(guò)磷酸鈣2.89 g/L，分別加入(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)分別為 3:1、4:1、5:1、6:1、 7:1、8:1、9:1、10:1。以上無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液分別于121 ！高壓滅菌30min后備用。5、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備
光照生物培養(yǎng)箱，蒸汽滅菌鍋，超聲波清洗機(jī)，精密電子天平，超凈工具臺(tái)，冷凍干燥機(jī)。6、根際土壤采集方法
選擇密集生長(zhǎng)的蘆葦群落，采集粘附或緊臨根系的土壤，取樣深度5 20cm。放入便攜式冷藏箱中保存并盡快運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室；挑除土壤樣品中較大的植物根系和大中型底棲動(dòng)物等雜質(zhì)。二、土壤柴油的提取
土壤樣品中的油含量檢測(cè)采用超聲波提取重量法(陳嫣等，2005)。稱取2 g左右的干燥土樣，于50ml錐形瓶?jī)?nèi)，加入20mL 二氯甲烷作為提取劑，40kHz超聲震蕩15min，過(guò)濾提取液，并重復(fù)一次提取過(guò)程。待提取液自然揮發(fā)后計(jì)算土壤含油量。含油量計(jì)算公式
含油量=(風(fēng)干后含油燒杯質(zhì)量-空燒杯質(zhì)量)/ 土樣質(zhì)量三、根際去除微生物的應(yīng)用
將采集的新鮮根際土壤20 g加入50mL錐形瓶中，再加入事先準(zhǔn)備好的油污土 20 g， 使實(shí)驗(yàn)土壤油污濃度達(dá)到1600(Tl6500mg/kg，用玻璃棒攪拌充分混合均勻。加入12mL不同的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液，實(shí)驗(yàn)土壤與所述的含N、P的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液的重量體積比為10:3 (W/V), 置于觀°C培養(yǎng)箱內(nèi)恒溫培養(yǎng)14d。結(jié)束后取出，冷凍干燥后測(cè)定土壤中的含油量，計(jì)算柴油的去除率。營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)油污去除率的影響A組中投入NH4Cl和K2HPO4,使N、P含量分別達(dá)到2.0 g/L和0.4 g/L ;B、C組中分別加人只含K2HPO4或NH4Cl的營(yíng)養(yǎng)溶液；不同N源對(duì)油污去除率的影響營(yíng)養(yǎng)鹽分別選擇(NH4)2SO4、尿素、NaNO3和NH4Cl為N源；不同P源對(duì)油污去除率的影響選擇KH2PO4、過(guò)磷酸鈣、Na2HPO4和K2HPO4為P源；不同N、P比對(duì)油污去除率的影響固定營(yíng)養(yǎng)液中P的濃度為0. 4^0. 5g/L。設(shè)置N、P比(w/w)分別為3:1、4:1、5:1、 6:1、7:1、8:1、9:1和10:1。每種實(shí)驗(yàn)條件分別做三個(gè)重復(fù)對(duì)照樣。油污去除率計(jì)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% 通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得到各種不同的營(yíng)養(yǎng)源條件下，土壤中油污的去除率結(jié)果如圖廣4所示。不加營(yíng)養(yǎng)鹽的土壤中柴油去除率為57. 84%，只添加N、P源的土壤中油污的去除率為 65. 16%和64. 85%，同時(shí)添加N、P源的土壤中油污的去除率達(dá)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，達(dá)到77. 28%。在添加不同P源的土壤中，加入過(guò)磷酸鈣的土壤中的柴油去除率最高，達(dá)到74. 24%。選擇(NH4)2SO4和過(guò)磷酸鈣作為最佳N、P源營(yíng)養(yǎng)物，在控制N、P比為6:1時(shí)，濕地土壤中油污的去除率最高，達(dá)到86. 91%。本發(fā)明添加的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液對(duì)蘆葦根際微生物去除土壤中高濃度柴油污染物具有顯著的促進(jìn)功能。這不僅為石油類污染濕地環(huán)境的生物修復(fù)提供了高效方法，而且也可為修復(fù)高濃度含油污泥等提供了有效的技術(shù)，本發(fā)明具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
本發(fā)明的有益效果還在于菌源來(lái)源于其原生態(tài)環(huán)境，在適合的營(yíng)養(yǎng)條件控制下可以發(fā)揮高效去除油類有機(jī)污染物的良好作用；添加的無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)物都為價(jià)廉易得的物質(zhì)，它們?cè)谀軌虼蠓忍岣哂皖愇廴疚锶コ实耐瑫r(shí)，不會(huì)對(duì)土壤環(huán)境產(chǎn)生二次污染；在許多不同的環(huán)境條件下均可適用，屬于環(huán)境友好型油污環(huán)境修復(fù)技術(shù)；可望在日益增多的油類污染環(huán)境修復(fù)中發(fā)揮重要作用。
權(quán)利要求
1.一種提高油類污染濕地微生物修復(fù)效率的方法，其特征在于該方法的具體步驟為 在待修復(fù)的受油污污染濕地的植物根際土壤上，加入含N、P的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液；所述的植物根際土壤與所述的含N、P的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液的重量體積比為10g:3ml ；所述的營(yíng)養(yǎng)液中P的濃度為0. 4 0. 5g/L，并且N和P重量比為3 10 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高油類污染濕地微生物修復(fù)效率的方法，其特征在于所述的營(yíng)養(yǎng)液為含N和P的無(wú)機(jī)鹽的水溶液，其中N的來(lái)源為(NH4) 2S04、尿素、NaNO3或NH4Cl ； 所述的P的來(lái)源為Iffl2P04、過(guò)磷酸鈣、Na2HPO4或Κ2ΗΡ04。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的受油污污染濕地的微生物修復(fù)方法，其特征在于所述的受油污污染濕地有濱海、江河沿岸帶的受油污污染的濕地環(huán)境。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的受油污污染濕地的微生物修復(fù)方法，其特征在于所述的濕地植物根際為蘆葦?shù)母H。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的受油污污染濕地的微生物修復(fù)方法，其特征在于所述的受油污污染的程度為16000 16500 mg/kg。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高油類污染濕地微生物修復(fù)效率的方法。該方法的具體步驟為在待修復(fù)的受油污污染濕地的植物根際土壤上，加入含N、P的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液；所述的植物根際土壤與所述的含N、P的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液的重量體積比為10g:3ml；所述的營(yíng)養(yǎng)液中P的濃度為0.4~0.5g/L，并且N和P重量比為3~10:1。本發(fā)明的菌源來(lái)源于其原生態(tài)環(huán)境，在適合的營(yíng)養(yǎng)條件控制下可以發(fā)揮高效去除油類有機(jī)污染物的良好作用；添加的無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)物都為價(jià)廉易得的物質(zhì)，它們?cè)谀軌虼蠓忍岣哂皖愇廴疚锶コ实耐瑫r(shí)，不會(huì)對(duì)土壤環(huán)境產(chǎn)生二次污染；在許多不同的環(huán)境條件下均可適用，屬于環(huán)境友好型油污環(huán)境修復(fù)技術(shù)；可望在日益增多的油類污染環(huán)境修復(fù)中發(fā)揮重要作用。
文檔編號(hào)B09C1/00GK102441561SQ20111032594
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者劉發(fā)輝, 劉曉艷, 劉珊珊, 曹正楠, 胡艷, 陳麗莎, 顧婷, 魏靜 申請(qǐng)人:上海大學(xué)