一种吸附重金属菌剂及其在土壤污染修复中的应用制造技术

本发明专利技术属于环境污染物生物处理技术领域，具体的说是涉及一种吸附重金属菌剂及其在土壤污染修复中的应用。菌剂含经驯化的哈特草螺菌(Herbaspirillum huttiense)HHS1；所述哈特草螺菌(Herbaspirillum huttiense)HHS1的驯化为在含有铜离子和锌离子的溶液中进行梯度驯化，最终获得可以耐受铜离子和锌离子的HHS1稳定化菌株。本发明专利技术菌剂可应用于稳定土壤环境中的铜和锌，有助于丰富稳定铜和锌的菌种数据库。本发明专利技术将纯化的菌株制成固定化菌剂，能够有效地稳定水体和土壤等不同环境介质中的铜和锌。该方法与单一的物理吸附、化学氧化等方法相比更加高效、节能，环保。为铜和锌污染的稳定化提供有效的生物

【技术实现步骤摘要】
一种吸附重金属菌剂及其在土壤污染修复中的应用


[0001]本专利技术属于环境污染物生物处理
，具体的说是涉及一种吸附重金属菌剂及其在土壤污染修复中的应用。

技术介绍

[0002]为促进畜禽生长并提高动物的免疫能力，畜禽饲料中往往添加超过动物自身吸收量的重金属。大量不被吸收的重金属随粪尿排除，大量的畜禽粪便未经处理堆放于农田土壤上，一旦在该土壤上种植农作物，会对农作物的生长造成破坏和损伤。超标的重金属不仅会威胁水生生物正常生长，破坏微生物群落结构，还会通过食物链富集，危害人类。其中，铜被发现用量大，影响植物细胞结构、光合作用以及植物酶的合成；锌对乳猪使用剂量可超2000mg/kg。然而，畜禽对锌的吸收低于20％。
[0003]现阶段对重金属的稳定化技术包括固定/稳定化技术、植物修复技术以及微生物修复技术四类。其中工程技术包括深耕翻土、换土两种措施；然而深耕等方法会破坏土壤的原始结构，造成二次污染。而光电催化降解、高级氧化降解等方式专一性差、成本高、易产生二次污染。因此，以微生物修复技术为首的生物降解法备受关注。微生物修复技术成本低、效果好，无二次污染，对土壤微环境影响小，因此应用微生物修复技术是对含有重金属污染场地的良好修复手段；但微生物对污染物的修复往往都有特异性，仅能对单一的重金属具有一定修复效果。且微生物对温度较敏感，低温环境则抑制微生物的作用。因此，本专利技术提供了一株耐低温微生物，在不同温度满足了对铜和锌的稳定效果，实现了该菌株的高效利用。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术不足，本专利技术的首要目的在于提出一种吸附重金属菌剂。
[0005]本专利技术的又一目的在于提供所述菌剂在土壤修复中的应用。
[0006]为实现上述目的，通过下述技术方案实现的：
[0007]一种吸附重金属菌剂，菌剂含经驯化的哈特草螺菌(Herbaspirillumhuttiense)HHS1；所述菌株为哈特草螺菌(Herbaspirillum huttiense) HHS1于2021年07月28日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为：CGMCC No: 22975。
[0008]所述哈特草螺菌HHS1的驯化为在含有铜离子和锌离子的溶液中进行梯度驯化，最终获得可以耐受铜离子和锌离子的HHS1稳定化菌株。
[0009]所述驯化菌株活化后菌悬液与菌糠生物炭混合，再利用海藻酸钠进行包埋固定24
‑
48h，最终值得均一稳定的固定化微生物菌剂。
[0010]所述菌糠生物炭的质量(g)与菌悬液体积(ml)比为1：5(w:v)
‑
1:3 (w：v)；所述海藻酸钠的添加量占菌剂质量(菌剂质量为菌悬液、生物炭和海藻酸钠的质量和)的2wt％
‑
3wt％。
[0011]一种吸附重金属菌剂的制备方法，所述驯化菌株活化后菌液与菌糠生物炭混合，再利用海藻酸钠进行包埋固定24
‑
48h，最终值得均一稳定的固定化微生物菌剂。
[0012]具体为：
[0013]1)将所述对铜锌具有耐受和稳定化作用的草螺菌菌株HHS1置于 LB培养基中培养至对数生长期，离心收集沉淀，沉淀经无菌生理盐水重悬至OD
600
为0.8～1.2的菌悬液；
[0014]2)将废弃菌棒于500
‑
700℃灼烧4
‑
6h后形成菌糠生物炭，待用；
[0015]3)将上述获得菌糠生物炭与菌悬液混合，而后搅拌条件下将菌糠生物炭与菌悬液添加至海藻酸钠溶液中，通过蠕动泵均匀地将上述混合物滴加于CaCl2电解质溶液中进行包埋固定，固定化时间为24
‑
48h，弃去CaCl2电解质溶液，最终制得均一稳定的固定化微生物菌剂；
[0016]其中，生物炭在海藻酸钠中的比例为2％
‑
5％(w:v)；菌悬液在海藻酸钠中的比例为10％
‑
20％(v:v)。
[0017]所述废弃菌棒为香菇种植基地的香菇生长载体。该载体的原材料主要由木屑、麦麸和石膏组成，为香菇提供了所需生长元素和生长条件。当香菇成熟后，该菌棒中的营养成分被消耗，菌棒变为废弃物堆放于环境中，将菌棒烧制成生物炭载体置于土壤环境中可实现资源利用化。现阶段还有以玉米秸秆、水稻壳等原材料烧制的生物炭材料。相较于其他生物材料，菌糠生物炭中的营养成分更高，更有利于提高土壤肥力，实现废弃物的回收利用。
[0018]所述步骤3)中的菌剂成分包括海藻酸钠、菌糠生物炭及菌悬液和超纯水，CaCl2电解质溶液为包埋固定场所。
[0019]一种所述菌剂的应用，所述菌剂在吸附污染土壤中重金属中的应用。
[0020]所述重金属为铜和锌的稳定化。
[0021]一种利用所述菌剂修复污染土壤中重金属的方法，将所述菌剂加入至污染土壤中，其中菌糠生物炭与HHS1在土壤中的占质量百分比分别依次为 1％
‑
3％；5％
‑
15％。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术从含有抗生素污染的原位畜禽养殖土壤中筛选分离的菌株，将该菌株驯化使其成为一株具有稳定铜离子和锌离子的菌株，该菌株对重金属铜和锌具有一定的耐受性和稳定化能力。该菌经分子鉴定为 Herbaspirillum huttiense菌。该菌具有稳定铜和锌的功能，有利于丰富固定重金属的菌种资源库，为重金属污染的治理提供有效的生物降解方法。固定化微生物修复技术安全有效、环保无害且不会对环境造成二次污染。
[0024]利用本法获得菌株，同时以废弃的菌棒作为微生物的载体制备获得菌剂，该载体同时稳定重金属Cu和Zn。另外，本专利技术菌剂中载体处理后表面具有丰富的官能团，亲水性高，可以改善土壤持水量，改善土壤化学性质，提高土壤中酶的活性等优势。相较于普通的重金属吸附菌株，该菌株可以同时对两种重金属进行吸附和稳定化，利用生物炭和菌株的结合形成菌剂大大提高了单一菌株的吸附性能，可在短时间内迅速降低土壤中有效态重金属含量。生物炭的稳定化技术可大大降低土壤环境中的重金属有效态含量，提高重金属稳定化效率。该菌剂同时实现了重金属污染的高效稳定化及废弃物的资源利用化。由此本专利技术制备生物炭
‑
微生物固定化菌剂对降低土壤重金属，改善土壤基础环境具有重要意义。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例提供的菌糠生物炭扫描电镜图。
[0026]图2为本专利技术实施例提供的菌糠生物炭
‑
HHS1菌剂的形态图。
[0027]图3为本专利技术实施例提供的菌糠生物炭
‑
HHS1菌剂扫描电镜图。
[0028]图4为本专利技术实施例提供的低温环境下(15℃)固定化微生物菌剂稳定土壤中铜和锌的效果图。
[0029]图5为本专利技术实施例提供的常温(25℃)环境下固定化微生物菌剂稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸附重金属菌剂，其特征在于：菌剂含经驯化的哈特草螺菌(Herbaspirillum huttiense)HHS1；所述菌株为哈特草螺菌(Herbaspirillum huttiense)HHS1于2021年07月28日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为：CGMCC No:22975。2.按权利要求1所述吸附重金属菌剂，其特征在于：所述哈特草螺菌HHS1的驯化为在含有铜离子和锌离子的溶液中进行梯度驯化，最终获得可以耐受铜离子和锌离子的HHS1稳定化菌株。3.按权利要求2所述吸附重金属菌剂，其特征在于：所述驯化菌株活化后菌液与菌糠生物炭混合，再利用海藻酸钠进行包埋固定24
‑
48h，最终值得均一稳定的固定化微生物菌剂。4.按权利要求3所述吸附重金属菌剂，其特征在于：所述菌糠生物炭的质量与菌悬液体积比为1：5(w:v)
‑
1:3(w：v)；所述海藻酸钠的添加量占菌剂质量的2wt％
‑
3wt％。5.一种权利要求2所述的吸附重金属菌剂的制备方法，其特征在于：所述驯化菌株活化后菌液与菌糠生物炭混合，再利用海藻酸钠进行包埋固定24
‑
48h，最终值得均一稳定的固定化微生物菌剂。6.按权利要求5所述的吸附重金属菌剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩宗强，张晓蓉，李晓军，贾春云，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：