利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的制作方法

本发明属于利用微生物修复被污染土壤的技术领域，具体涉及一种利用微生物修复有机污染、尤其是柴油污染土壤的调理剂。

背景技术

土壤是人类、动植物以及微生物赖以生存的必需的自然资源之一。有陆地不一定有土壤，而土壤与人类的生存(农耕和畜牧)密切相关。土壤与环境之间原本存在着一种物质与能量的动态平衡，但随着人类活动的加强和影响，土壤与环境之间的动态平衡逐渐发生了变化：土壤在逐步被污染，其中，有机污染(石油及其产品)对土壤及环境的影响和危害日益严重，被污染的土壤已制约和严重影响到人类、动植物以及微生物的生存。目前，柴油在运输和使用过程中的泄露对土壤构成主要污染。柴油因密度小、粘着力强、乳化能力低的特殊物理化学性质，其进入土壤后很难去除，且残留在土壤中的时间长，使土壤中的碳源大量增加，从而会破坏土壤中原有碳、氮、磷的比值，容易使土壤板结，酸碱度改变，使土壤的结构和组成遭到破坏，从而给污染地区的生态环境、农作物生产和人类的生存带来极大的负面影响。因此，修复被柴油污染的土壤是一项涉及人类生存的重要的工作。目前，修复被有机污染土壤的方法主要有物理化学修复法和生物修复法。而生物修复法又含有微生物修复法及植物修复法，其中，微生物修复法因具有成本低、高效且无二次污染的优势而被广泛采用。

在微生物修复法中，一般会采用外加调理剂(高效降解菌)、添加适量秸秆、深耕(翻)土壤等措施。从现在的实际效果看，现有微生物修复法还存在一些不足，其主要有：⑴现有的调理剂会对土著菌群产生影响，形成拮抗作用，不利于污染土壤的修复。⑵添加适量秸秆在一定程度上是缓解了土壤的板结、增强了通气量，但是它对被柴油污染的土壤收效甚微。⑶深耕(翻)土壤不仅过程复杂，而且耗时耗力，操作难度大。这些不利因素的出现限制了微生物修复法在被柴油污染土壤修复中的应用，或者说，影响到被柴油污染土壤修复的成效。因此，改进现有的微生物修复法非常有必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用微生物修复有机污染土壤的调理剂，它能够有效改善被有机(石油及其产品)污染土壤的组成和结构，调节土壤的酸碱度以及碳、氮、磷的营养配比，改善土壤因板结而造成通气量下降的状况，同时，能添加土著微生物菌群，提高微生物的活性，从而提高利用微生物修复被有机污染土壤的效率。

本发明的着重点在于构建一个高效的降解菌群。目前污染土壤修复的关键之一是寻找到能够相互协同作用的高效降解菌群，使其能够在复杂的、被有机污染的土壤中发挥作用，通过微生物的代谢过程将土壤中的有机污染物转化成无毒的脂肪酸、二氧化碳和水。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。

一种利用微生物修复有机污染土壤的调理剂，其特征在于，含有微生物菌群、有机改良剂和培养基，所述调理剂组分的质量百分比为：

微生物菌群发酵液(od＝1.5～3)5～20％；

有机改良剂20～50％；

培养基30～75％。

进一步，所述微生物菌群为不动杆菌属(acinetobacter)、微球菌属(micrococcus)、芽孢杆菌属(bacillus)、放线菌属(actinomycetes)、假单胞菌属(pseudomonas)、红球菌属(rhodococcus)、棒杆菌属(coryneforms)、粪肠球菌属(enterococcusfaecalis)、葡萄球菌属(staphylococcus)、黄杆菌属(flavobacterium)、无色杆菌属(achromobacter)、赖氨酸芽孢杆菌属(lysinibacillussphaericus)、节细菌属(arthrobacter)、诺卡氏菌属(nocardia)、假丝酵母属(candida)、丝孢酵母属(trichos)、木霉属(trichoderma)、曲霉属(aspergillus)、白腐真菌属(write-rotfungi)。

进一步，所述有机改良剂为硅藻土、腐殖土、秸秆、生物炭、锯末、甘蔗渣、草木灰的一种或几种。

进一步，所述培养基为磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸铵、石灰石和豆粕，它们占所述组分的质量百分比为：

进一步，将所述磷酸二氢钾和所述磷酸氢二钾作为磷源，将所述硫酸铵作为氮源，将土壤中碳:氮:磷(c:n:p)的比例调节为100～120:10～12:1。

一种利用微生物修复有机污染土壤的调理剂，其特征在于，含有微生物菌群、有机改良剂和培养基，所述微生物菌群包括不动杆菌属(acinetobacter)、微球菌属(micrococcus)、芽孢杆菌属(bacillus)、放线菌属(actinomycetes)、假单胞菌属(pseudomonas)、红球菌属(rhodococcus)、棒杆菌属(coryneforms)、粪肠球菌属(enterococcusfaecalis)、葡萄球菌属(staphylococcus)、黄杆菌属(flavobacterium)、无色杆菌属(achromobacter)、赖氨酸芽孢杆菌属(lysinibacillussphaericus)、节细菌属(arthrobacter)、诺卡氏菌属(nocardia)、假丝酵母属(candida)、丝孢酵母属(trichos)、木霉属(trichoderma)、曲霉属(aspergillus)、白腐真菌属(write-rotfungi)多属的组合；所述培养基含有磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸铵、石灰石和豆粕；所述调理剂组分的质量百分比为：

微生物菌群发酵液5～20％；

有机改良剂20～50％；

培养基30～75％。

进一步，所述磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸铵、石灰石和豆粕占所述组分的质量百分比分别为：

本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的积极效果是：

(1)本发明采用的微生物菌群，是将不同属的微生物组合在一起并进行了优化，所述不同属的微生物属于土壤中常见的微生物，因此，不存在与土著微生物产生拮抗作用的问题；通过不同属微生物之间良好的协同作用能有效地降解有机污染物，它不仅适用于低浓度有机污染物的土壤，而且对于高浓度以及复合型浓度的有机污染物土壤也能有一定的修复作用。

(2)采用的有机改良剂为硅藻土、腐殖土、秸秆、生物炭、锯末、甘蔗渣、草木灰的一种或几种，它们既有土壤微生物生长的微量元素以及少量的能源，同时还能够疏松土壤，缓解土壤的板结现象。

(3)采用含有磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸铵的培养基；由于被有机污的土壤中积累了大量的碳源，因此，本发明的调理剂将磷酸二氢钾和磷酸氢二钾作为磷源，将硫酸铵作为氮源，能通过添加适当的磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和硫酸铵将土壤中碳:氮:磷的比例调节为100～120:10～12:1，这个比例有利于所述微生物菌群的生长和繁殖。

(4)本发明的培养基中含有石灰石，它是作为土壤酸碱度的调节剂使用的，能保持土壤呈现中性或者偏碱性，从而有利于所述微生物菌群的生长和繁殖，同时还能够改善土壤的板结现象，有利于土壤通气，提供足够的氧气量。

(5)本发明的培养基中含有豆粕，它能提供生物表面活性剂中的一种或多种，能将土壤中的难以溶解于水中的有机污染物乳化，降低其表面张力，增加微生物菌群与有机污染物的界面张力。由豆粕提供的生物表面活性剂对环境友好，不会造成二次污染。

(6)本发明的调理剂，有利于能降解有机污染物的微生物菌群的生长和繁殖，能调节土壤的酸碱度以及碳氮磷的营养配比，有效改善被有机污染土壤的组成和结构，改善土壤因板结而造成通气量下降的状况，从而有效修复被有机污染的土壤。

附图说明

图1为本发明应用实施例1被柴油污染土壤添加本发明的调理剂后ph的变化。

图2为本发明应用实施例1被有机污染土壤修复的效果示意图。

具体实施方式

以下给出本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的具体实施方式，提供6个实施例和1个应用实施例。但是应当指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。本发明的调理剂在实际应用时，应该根据土壤的污染程度、土壤的酸碱度、土壤中营养成分的差异进行适当调整。

实施例1

(一)一种利用微生物修复有机污染土壤的调理剂，含有微生物菌群、有机改良剂和培养基，所述微生物菌群为不动杆菌属(acinetobacter)、微球菌属(micrococcus)、芽孢杆菌属(bacillus)、假单胞菌属(pseudomonas)和无色杆菌属(achromobacter)五种的组合；所述有机改良剂为硅藻土、草木灰、腐殖土、秸秆、锯末的组合；所述培养基为磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸铵、石灰石和豆粕的组合。

所述调理剂组分的质量百分比为：

微生物菌群发酵液(od＝1.5)5％；

有机改良剂50％，其中：硅藻土20％、草木灰10％、腐殖土10％、秸秆5％、锯末5％；

培养基45％，其中：磷酸二氢钾12％、磷酸氢二钾8％、硫酸铵19％、石灰石5％、豆粕1％。

(二)将所述微生物菌群、有机改良剂和培养基质量百分比的组分用常规方法进行制备，获得本发明的利用微生物修复有机污染土壤的调理剂，所述调理剂应该是颗粒或粉末状态的。

(三)本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的使用

本发明的调理剂既可用于原位处理，也可用于异位处理。

使用前应先清除阻碍土壤翻耕的较大的物体，并要有足够的水源。

将本发明的调理剂抛洒到有机污染的土壤中，土壤的含水率以20-50％为最佳。

实施例2

(一)一种利用微生物修复有机污染土壤的调理剂，含有微生物菌群、有机改良剂和培养基，所述微生物菌群为放线菌属(actinomycetes)、假单胞菌属(pseudomonas)、红球菌属(rhodococcus)、棒杆菌属(coryneforms)、假丝酵母属(candida)五种的组合；所述有机改良剂为硅藻土、草木灰、腐殖土、甘蔗渣和锯末的组合；所述培养基含有磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸铵、石灰石和豆粕。

所述调理剂组分的质量百分比为：

微生物菌群发酵液(od＝2.0)10％；

有机改良剂45％，其中，硅藻土15％、草木灰15％，腐殖土7％，甘蔗渣5％，锯末3％；

培养基45％，其中，磷酸二氢钾10％、磷酸氢二钾5％、硫酸铵13％、石灰石15％、豆粕2％。

(二)本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的制备(同实施例1)。

(三)本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的使用(同实施例1)。

实施例3

(一)一种利用微生物修复有机污染土壤的调理剂，含有微生物菌群、有机改良剂和培养基，所述微生物菌群为粪肠球菌属(enterococcusfaecalis)、葡萄球菌属(staphylococcus)、黄杆菌属(flavobacterium)、白腐真菌(write-rotfungi)四种的组合；所述有机改良剂为硅藻土、草木灰、生物炭和锯末的组合；所述培养基含有磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸铵、石灰石和豆粕。

所述调理剂组分的质量百分比为：

微生物菌群发酵液(od＝2.5)15％；

有机改良剂30％，其中，硅藻土17％、草木灰2％、生物炭10％、锯末1％；

培养基55％，其中，磷酸二氢钾8％，磷酸氢二钾2％、硫酸铵1％、石灰石40％、豆粕4％。

(二)本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的制备(同实施例1)。

(三)本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的使用(同实施例1)。

实施例4

一种利用微生物修复有机污染土壤的调理剂，含有微生物菌群、有机改良剂和培养基，所述微生物菌群为赖氨酸芽孢杆菌属(lysinibacillussphaericus)、节细菌属(arthrobacter)、诺卡氏菌属(nocardia)、木霉属(trichoderma)、曲霉属(aspergillus)五种的组合；所述有机改良剂为硅藻土、腐殖土、秸秆三种的组合；所述培养基含有磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸铵、石灰石和豆粕。

所述调理剂组分的质量百分比为：

微生物菌群发酵液(od＝3.0)20％；

有机改良剂20％，其中，硅藻土7％、腐殖土10％、秸秆3％；

培养基60％，其中，磷酸二氢钾5％，磷酸氢二钾11％、硫酸铵9％、石灰石30％、豆粕5％。

(二)本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的制备(同实施例1)。

(三)本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的使用(同实施例1)。

实施例5

一种利用微生物修复有机污染土壤的调理剂，含有微生物菌群、有机改良剂和培养基，所述微生物菌群为赖氨酸芽孢杆菌属(lysinibacillussphaericus)、红球菌属(rhodococcus)、节细菌属(arthrobacter)三种的组合；所述有机改良剂为硅藻土、腐殖土、秸秆三种的组合；所述培养基含有磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸铵、石灰石和豆粕。

所述调理剂组分的质量百分比为：

微生物菌群发酵液(od＝1.5)5％；

有机改良剂20％，其中，硅藻土5％、腐殖土12％、秸秆3％；

培养基75％，其中，磷酸二氢钾15％，磷酸氢二钾7％、硫酸铵20％、石灰石30％、豆粕3％。

(二)本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的制备(同实施例1)。

(三)本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的使用(同实施例1)。

实施例6

一种利用微生物修复有机污染土壤的调理剂，含有微生物菌群、有机改良剂和培养基，所述微生物菌群为白腐真菌(write-rotfungi)、假单胞菌属(pseudomonas)、红球菌属(rhodococcus)三种的组合；所述有机改良剂为硅藻土、腐殖土、生物炭、秸秆、锯末五种的组合；所述培养基含有磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸铵、石灰石和豆粕。

所述调理剂组分的质量百分比为：

微生物菌群发酵液(od＝2.0)20％；

有机改良剂50％，其中，硅藻土15％、腐殖土20％、生物炭10％、秸秆3％、锯末2％；

培养基30％，其中，磷酸二氢钾5％，磷酸氢二钾4％、硫酸铵10％、石灰石10％、豆粕1％。

(二)本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的制备(同实施例1)。

(三)本发明利用微生物修复有机污染土壤的调理剂的使用(同实施例1)。

应用实施例1

应用本发明实施例2提供的利用微生物修复有机污染土壤的调理剂修复被柴油污染的土壤。

(1)土壤前期处理：清除阻碍土壤翻耕的较大的物体，设置足够的水源。

(2)设置应用实施区域和对照区域：为了方便测定的进行，对修复的区域进行划分和明确：设置3个应用实施区域，每个区域为1平方米；3个不应用实施的对照区域，每个区域也为1平方米。

(3)取样测定被污染土壤的理化性质及其土壤中柴油的含量。

(4)进行翻耕，翻耕深度为30厘米。

(5)将本发明的调理剂按照3％的浓度比例抛洒到3个应用实施区域被柴油污染的土壤中，土壤的含水率以20-50％为最佳。

(6)利用磷酸二氢钾和磷酸氢二钾的磷源，利用硫酸铵的氮源，将土壤中碳∶氮∶磷的比例调节为100～120∶10～12∶1之间，定时测定土壤中ph及残余柴油含量的测定。

应用实施例1对被柴油污染土壤的理化性质的测定结构见表1。

表1.应用实施例1中被柴油污染土壤的理化性质

从表1中我们可以看出：被柴油污染土壤呈碱性，且土壤中营养含量的比例不协调，因此，被柴油污染的土壤是不适合农作物生长和不利于微生物菌群生长代谢的。

应用实施例1中被柴油污染土壤添加本发明的调理剂后ph的变化见图1。

从图1中ph的变化我们可以看出：添加土壤调理剂的实验组的ph最终保持在7左右，这是因为添加的调理剂中有石灰石的作用，此外，微生物菌群在利用柴油作为碳源的同时也产生了酸性物质，会使土壤中的ph下降，这是有利于微生物菌群生长的。而在对照组中，土壤的ph几乎没有变化，因此能说明，本发明实施例2提供的利用微生物修复有机污染土壤的调理剂能够起到调节土壤酸碱度的作用。

应用实施例1中被柴油污染土壤修复的效果见图2。

从图2可以看出，随着时间的延长，被柴油污染土壤中柴油的含量在下降，柴油的降解率在修复的第38天达到了72％，而对照组虽然也有少部分柴油被降解，但其降解的速度较实验组慢很多，修复的效果非常明显。因此可以证明：添加本发明实施例2提供的利用微生物修复有机污染土壤的调理剂对修复被柴油污染的土壤是非常有效的。

应用实施例1的结果表明：本发明的利用微生物修复有机污染土壤的调理剂能够为微生物菌群提供良好的生长代谢环境，同时能改善土壤的组成、结构以及土壤的孔隙率，能有效地降解有机(柴油)污染物。