本发明涉及一种降解土壤中苯并芘的方法,特别是一种联合应用拟茎点霉菌及芦苇降解土壤中苯并芘的方法,属于环境保护技术领域。
背景技术:
多环芳烃(pahs)普遍存在于环境中,是一类具有强烈致癌性、致突变的持久性有机污染物。人类生产生活是多环芳烃产生的重要原因,如化石燃料的燃烧、有机废弃物的燃烧、汽车尾气以及石化、煤化工厂废气等。农业生产中,秸秆燃烧也是多环芳烃的重要来源。
苯并芘是多环芳烃中常见的高活性间接致癌物和突变原,是目前已经证实具有致癌、致畸性、致突变性的有毒物质。苯并芘进入人体后,会迅速与细胞线粒体中的混合功能氧化酶结合,生成具有直接致癌性的物质,同时代谢产生的7,8-二氢二羟基-9,10-环氧化物是最后的致癌物,可以造成dna损伤。多环芳烃中,苯并芘的污染最广、致癌性最强。与其他多换芳烃性质相似,该类化合物水溶性差,常以吸附在土壤颗粒上,土壤成为苯并芘的重要的载体。同时由于土壤中的多环芳烃生物利用度较低,同时难以溶于水,造成多环芳烃在土壤中稳定,难以分解。因此,利用高效的修复技术对土壤中的苯并芘进行降解十分有必要。
目前,降解土壤中苯并芘的方法主要有:微生物降解法、植物吸附修复法、化学氧化法、萃取法、物理降解法等。化学法修复效率高,但容易产生二次污染,同时修复不彻底,需要二次处理;萃取法效果虽然较高,但不适用与大规模土壤修复;目前物理降解中主要采用的是光降解法,其原理利用可见光可以被多环芳烃中的离域大π键吸收跃迁到激发态,在水的oh自由基作用下,发生裂解,但是这种方法在降解过程中极易受到环境的影响,造成降解速率变慢,而且光降解法技术尚未成熟,无法大规模应用于实际的土壤修复中;单一生物修复虽然产生的副产物少,对环境友好,但修复效果有限,比如微生物降解法具有降解效率高的特点,但缺点是单一性,且容易受到外界环境影响,同时对工艺要求苛刻,单一植物修复主要利用植物吸附的特点,受到外界环境影响小,但缺点是效率低。
拟茎点霉菌是半只菌亚门、腔孢纲、球壳胞目、球壳孢科的重要真菌,已报道有900多个种,是一种重要的植物内生菌,同时也是一种重要的植物病原菌,属于条件致病菌,但同时表明,施加内生拟茎点霉菌可以增强植物抗逆以及增加土壤降解酶活性,因此该菌在自然生态中占有重要的地位。
技术实现要素:
本发明的目的在于,解决现有技术的不足,提供一种降解土壤中苯并芘的方法,该方法可以有效的降解土壤中的苯并芘,修复效果显著,并且工艺简单,可实现对污染土壤的规模化修复并且不会造成二次污染,具有对环境友好的特点。
技术方案
一种降解土壤中苯并芘的方法,包括如下步骤:
(1)选取健康、无病害的芦苇,去掉上部和下部后,将芦苇杆分段,得到芦苇段,然后将芦苇段浸泡在5-20%的苯并芘的鼠李糖脂溶液中,出芽后取出芦苇段,用无菌水冲洗干净,并用无菌滤纸吸干表面的水分;
(2)将芦苇段转入无菌水中,黑暗环境下催芽培养至芽长3-5cm,备用;
(3)将拟茎点霉菌活化后,接入麸曲培养基中,25-30℃下培养2-5天后,过滤,往得到的菌体中加入脱脂奶粉,混合均匀后,冷冻干燥(真空度),得到拟茎点霉菌菌剂;
(4)将步骤(2)得到的出芽后的芦苇段移种于苯并芘污染的土壤中,待长至苗长10cm后,将拟茎点霉菌菌剂施于芦苇根部,培养90-120天,即可。
步骤(3)中,菌体与脱脂奶粉的重量比为1:2-5,优选为1:3。
进一步,步骤(1)中,芦苇段每段有2-3节。
进一步,步骤(1)中,浸泡时间为6-8天。
进一步,步骤(3)中,拟茎点霉菌的活化方法为:将拟茎点霉菌菌接种于pda培养基上,培养至长出菌落后,再接种于麸曲培养基中培养5天。
进一步,步骤(3)中,真空冷冻干燥的参数为:真空度50pa,温度90℃。
进一步,步骤(4)中,出芽后的芦苇段移种在苯并芘污染的土壤中的种植密度为每平方米30-40棵。
进一步,步骤(4)中,拟茎点霉菌菌剂施于芦苇根部的用量为每公顷20-40kg。
本发明的有益效果:本发明提供一种降解土壤中苯并芘的方法,该方法可以有效的降解土壤中的苯并芘,修复效果显著,并且工艺简单,可实现对污染土壤的规模化修复并且不会造成二次污染,具有对环境友好的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。值得说明的是:
1)下述实施例中,pda液体培养基的制备方法:称取200g马铃薯去皮切块,加入20g琼脂,1000ml去离子水,加热煮沸30分钟,过滤,加入葡萄糖20g,补加去离子水到1l,调节ph为7,121℃高温灭菌后分装,备用。
麸曲培养基的制备:取无霉变的麸皮筛去细粉,称取8g麸皮,加入250ml三角瓶中,加入8ml去离子水,拌匀,于121℃灭菌30min,备用。
2)下述实施例中,所用的拟茎点霉菌分离自芦苇根部,经鉴定为phomopsissp。
3)土壤中苯并芘的含量测定方法:
取处理前的土壤10g,剔除沙石等残留物,自然避光风干,研磨,过细筛,4℃下保存。
将土样放入索氏提取器内,使用三氯甲烷加热回流提取30min,回收溶剂,使用hplc测定其中苯并芘的含量,测定方法如下:c18色谱柱,规格4.6×150mm,10μm);流动相为:甲醇:水=90:10,荧光剂检测器激发波长365nm,发射波长410nm,流速1.0ml/min,柱温35℃,进样量10μl,以苯并芘标准品进行定标,标准曲线为y=2.993x-875.33,r2=0.9984。
土壤苯并芘降解率(%)=(原始土壤中的苯并芘质量分数-处理后土壤中的苯并芘质量分数)/原始土壤中苯并芘质量分数×100%。
实施例1
一种降解土壤中苯并芘的方法,包括如下步骤:
(1)选取健康、无病害的芦苇,去掉上部和下部后,将芦苇杆分段,每段2-3节,得到芦苇段,然后将芦苇段浸泡在5%的苯并芘的鼠李糖脂溶液中,浸泡8天后(出芽率为85.16%)取出芦苇段,用无菌水冲洗干净,并用无菌滤纸吸干表面的水分;
(2)将芦苇段转入无菌水中催芽培养至芽长3-5cm,备用;
(3)活化拟茎点霉菌,将其接入麸曲培养基中,28℃下培养5天后,过滤,往得到的菌体中加入脱脂奶粉,菌体与脱脂奶粉的重量比为1:3,混合均匀后,冷冻干燥,得到拟茎点霉菌菌剂(测得拟茎点霉菌菌剂中拟茎点霉菌的复苏率为93.26%);
(4)将步骤(2)得到的出芽后的芦苇段移种于苯并芘污染的土壤中(出芽后的芦苇段移种在苯并芘污染的土壤中的种植密度为每平方米40棵),待长至苗长10cm后,将拟茎点霉菌菌剂施于芦苇根部(拟茎点霉菌菌剂施于芦苇根部的用量为每公顷30kg),培养110天。测得土壤苯并芘降解率为74.51%。
实施例2
步骤(1)中,苯并芘的鼠李糖脂溶液的浓度为10%,浸泡8天后出芽率为87.45%。
步骤(3)中,菌体与脱脂奶粉的重量比为1:2,冷冻干燥后,测得拟茎点霉菌菌剂中拟茎点霉菌的复苏率为85.33%。
其余与实施例1相同。
测得土壤苯并芘降解率为70.62%。
实施例3
步骤(1)中,苯并芘的鼠李糖脂溶液的浓度为15%,浸泡8天后出芽率为78.22%。
步骤(3)中,菌体与脱脂奶粉的重量比为1:4,冷冻干燥后,测得拟茎点霉菌菌剂中拟茎点霉菌的复苏率为74.85%。
其余与实施例1相同。
测得土壤苯并芘降解率为66.04%。
实施例4
步骤(1)中,苯并芘的鼠李糖脂溶液的浓度为20%,浸泡8天后出芽率为74.92%。
步骤(3)中,菌体与脱脂奶粉的重量比为1:5,冷冻干燥后,测得拟茎点霉菌菌剂中拟茎点霉菌的复苏率为62.49%。
其余与实施例1相同。
测得土壤苯并芘降解率为62.98%。
实施例5
步骤(4)中,出芽后的芦苇段移种在苯并芘污染的土壤中的种植密度为每平方米40棵),待长至苗长10cm后,将拟茎点霉菌菌剂施于芦苇根部(拟茎点霉菌菌剂施于芦苇根部的用量为每公顷20kg)
其余与实施例1相同。
测得土壤苯并芘降解率为69.09%。
实施例6
步骤(4)中,出芽后的芦苇段移种在苯并芘污染的土壤中的种植密度为每平方米40棵),待长至苗长10cm后,将拟茎点霉菌菌剂施于芦苇根部(拟茎点霉菌菌剂施于芦苇根部的用量为每公顷40kg)。
其余与实施例1相同。
测得土壤苯并芘降解率为75.02%。
对比例1
单独采用芦苇
出芽后的芦苇段移种在苯并芘污染的土壤中的种植密度为每平方米40棵。110天后测得土壤苯并芘降解率为17.55%。
对比例2
单独采用拟茎点霉菌剂,拟茎点霉菌菌剂的制备方法同实施例1,拟茎点霉菌菌剂施用量为每公顷30kg。110天后测得土壤苯并芘降解率为20.19%。