植物-微生物联合定向修复重金属污染土壤的方法技术

本发明专利技术涉及一种植物－微生物联合定向法修复重金属污染土壤的方法。该方法的具体步骤为：首先通过植物与微生物抗性细菌的筛选，得到具有重金属耐性的植物物种与微生物抗性细菌菌种，然后将该耐性植物的种子在微生物抗性细菌菌液中浸泡、包衣；最后将该种子种植于重金属污染的土壤中进行生长，即可修复污染土壤。该方法修复效果好、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染，具有广泛的应用前景。因而也是修复技术最主要的发展方向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种重金属污染土壤的修复方法，特别是一种采用“植物-微生物”联合定向法修复重金属污染土壤的方法。
技术介绍
土壤作为人类赖以生存的生态环境的重要组成部分，受重金属污染日趋严重。据估计，过去50年中，全球排放到环境中的Cd达到2.20×104t、Zn为1.35×106t。我国土壤重金属污染也相当严重，每年释放到环境中的有毒重金属高达数百万吨。土壤重金属污染的来源有自然的和人为的因素，主要来源于人类在生产生活中排放的废弃物，如：①工业污染源。②生活污染源。③交通污染源。④农业污染源。我国土壤重金属的主要污染源是污灌和固体废弃物施用矿山开采与冶炼、农药与肥料。目前，重金属污染土壤修复技术的基本原理主要有固化作用和活化作用，围绕这2个方面，已相应地提出了物理、化学和生物修复技术。传统的物理修复技术适用于对于污染重、面积小的土壤修复效果明显，是一种治本措施，且适应性广，但存在二次污染问题，容易导致土壤的结构破坏和肥力下降，对污染面积较大的土壤需要消耗大量的人力与财力。化学修复技术在土壤原位上进行，简单易行，但并不是一种永久修复措施，因为它只改变了重金属在土壤中存在的形态，金属元素扔保留在土壤中，容易再度活化。生物修复是利用微生物或植物的生命代谢活动，对土壤中的重金属进行富集或提取，通过生物作用改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性。生物修复技术主要包括植物修复和微生物修复，其修复效果好、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染，因而日益受到人们的重视，是修复技术最主要的发展方向。但利用植物进行污染修复的关键是寻找合适的超积累或耐重金属植物，然而积累植物通常生物量低，生长比较慢，对金属有选择性，不适合多种重金属复合污染的治理，限制了植物修复技术在多种重金属污染土壤治理方面的应用。而据报道，较高的根/枝比、根中碳的释放等因素与根圈土壤微生物数量显著相关，并影响污染土壤修复的有效性。所以植物-微生物联合修复污染土壤成为一个热门的污染土壤修复探讨-->方向。植物根际细菌能够直接或间接地影响植物生长，Ma等成功地从Ni污染土壤中分离到能耐重金属污染，并在较高水平重金属污染的土壤中促进植物生长；KUNTTO等发现在Cu污染土壤中芦苇根际环境存在耐Cu细菌。在利用植物进行污染土壤修复的同时，向土壤中接种具有较强降解能力的专性降解菌，可促进重金属污染物的降解。Whiting等利用Zn的超积累植物结合植物根际细菌应用，结果表明，重金属得到明显的活化，提高了植物对Zn的吸取。因而研究具有重金属耐性的促植物生长根际细菌的应用将为重金属污染土壤的植物修复提供更佳的新方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种植物-微生物联合定向修复重金属污染土壤的方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种植物一微生物联合定向修复重金属污染土壤的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：首先通过植物与微生物抗性细菌的筛选，得到具有重金属耐性的植物物种与微生物抗性细菌菌种，然后将该耐性植物的种子在微生物抗性细菌菌液中浸泡、包衣；最后将该种子种植于重金属污染的土壤中进行生长，即可修复污染土壤。上述的具有重金属耐性的植物的筛选方法的具体步骤为：a.通过对各种植物种子萌发率的比较筛选出在重金属胁迫下有较高萌发率的植物物种；b.对步骤a中筛选出的萌发率较高的植物物种进行砂培条件下的幼苗生长耐性实验，得出胚根对重金属的耐性指数，从而筛选出重金属污染土壤的修复植物物种。上述的微生物抗性细菌的筛选步骤为：a.将重金属污染的污泥液于牛肉膏蛋白胨琼脂培养基中涂平板，接着将培养皿置于37℃恒温箱内倒置培养24h，挑取不同类型的单个菌落，在培养基上连续纯化3次，从而得到纯培养；最后挑选长势良好的菌落；b.在无菌条件下，将灭菌的重金属抗性菌株培养基在50℃温度下倒入培养皿中，待冷却后向培养基中接种经步骤a分离的细菌，每个处理3次重复；将培养皿置于37℃的恒温箱中倒置培养24h，以细菌生长有无为判断标准，观察细菌培养的结果，得到所需的微生物抗性细菌。-->上述的植物种子在微生物抗性细菌菌液中浸泡、包衣步骤为：将植物种子在体积重量百分比浓度为1％的抗性菌菌液中浸泡、包衣，使种子表面菌剂包衣量达到2.0×107～6.0×107CFU/颗，即得到所需的植物种子。上述的重金属为Cd或Zn；所述的具有重金属耐性的植物物种为：二月兰或新丰甘蓝；具有重金属耐性的微生物抗性细菌菌种为：枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、黄杆菌、铜绿假单胞菌。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术采用植物一微生物”联合定向修复法来修复重金属污染土壤，其修复效果好、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染，具有广泛的应用前景。因而也是修复技术最主要的发展方向。具体实施方式以下以修复重金属Cd及Zn污染土壤为例，对本专利技术进行进一步详细的说明。应理解的是，所述的实施例仅仅是用于说明而不是限制本专利技术。一、植物的选择选取八种十字花科(二月兰Qrychophragmus violaceus(L.)O.E.Schulz、小八叶塌菜Brassica rapa L.、中萁青菜605Brassica chinensis L.605、矮萁苏州青Brassica chinensis L SZH、牛心甘蓝Brassica caulorapa Pasq NX、新丰甘蓝Brassica caulorapa Pasq XF、五月慢青菜Brassica chinensis L.May、以及争春甘蓝Brassica caulorapa Pasq ZCh)的植物种子做筛选实验。(1)种子萌发筛选实验通过对种子萌发率的比较筛选出在重金属胁迫下有较高萌发率的物种。筛选实验采取水培法。挑选种子时注意要保证颗粒饱满，大小尽量一致。植物种子先用1％H2O2溶液浸泡约15分钟，然后用蒸馏水将其仔细清洗，并用滤纸吸干。在每个培养皿中放入十粒种子，并加入10mL蒸馏水。按浓度梯度设置加入重金属，配成相应的重金属溶液，每个浓度三个平行样。所有重金属溶液浓度均为离子浓度。最后放入人工气候室内，于25℃，75％湿度下培养，实验光照强度设置日周期变化，，一天补水两次。五天后，统计萌发率，以90％萌发率为比较标准。再对筛选出的萌发率较高的物种进行砂培条件下的幼苗生长耐性实验。通过对种子萌发率的筛选，得出二月兰和新丰甘蓝耐性最强。(2)幼苗生长耐性实验幼苗生长耐性是向实验中每个培养皿加入20mL Hoagland营养液，放入经过-->1％H2O2消毒，蒸馏水清洗的种子各十粒。种子上面盖上细石英砂，其中砂子经稀HCl浸泡-昼夜后洗净烘干。加入的砂子量以刚刚饱和吸收20mL溶液为止。另加入配成相应浓度的重金属溶液。每个浓度作三组平行样，每天补水两次，三天更换一次培养液。十五天后统计胚根长度，得出胚根对重金属的耐性指数(Tolerance Index)。幼苗筛选实验表明新丰甘蓝和二月兰是重金属污染土壤潜在修复植物，其中二月兰又比新丰甘蓝耐性强，可以作为先锋物种进行土壤植物修复。二、抗性细菌的筛选及其种子包衣(1)抗性菌的分离与纯化抗性细菌由重金属污染污泥中分离纯化而来。污泥中所含主要重金属的浓度(mg本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物－微生物联合定向修复重金属污染土壤的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：首先通过植物与微生物抗性细菌的筛选，得到具有重金属耐性的植物物种与微生物抗性细菌菌种，然后将该耐性植物的种子在微生物抗性细菌菌液中浸泡、包衣；最后将该种子种植于重金属污染的土壤中进行生长，即可修复污染土壤。

【技术特征摘要】
1.一种植物-微生物联合定向修复重金属污染土壤的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：首先通过植物与微生物抗性细菌的筛选，得到具有重金属耐性的植物物种与微生物抗性细菌菌种，然后将该耐性植物的种子在微生物抗性细菌菌液中浸泡、包衣；最后将该种子种植于重金属污染的土壤中进行生长，即可修复污染土壤。2.根据权利要求1所述的植物-微生物联合定向修复重金属污染土壤的方法，其特征在于所述具有重金属耐性的植物的筛选方法的具体步骤为：a.通过对各种植物种子萌发率的比较，筛选出在重金属胁迫下有较高萌发率的植物物种；b.对步骤a中筛选出的萌发率较高的植物物种进行砂培条件下的幼苗生长耐性实验，得出胚根对重金属的耐性指数，从而筛选出重金属污染土壤的修复植物物种。3.根据权利要求1所述的植物-微生物联合定向修复重金属污染土壤的方法，其特征在于所述的微生物抗性细菌的筛选步骤为：a.将重金属污染的污泥液于牛肉膏蛋白胨琼脂培养基中涂平板，接着将培养皿置于37℃恒温箱内倒置培养24h，挑取不同类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：何池全，李俊，孟昭寿，杜玮，陈玉丽，谭贵娥，白胜，雷艳茹，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[]