[发明专利]一种采用微生物降解草甘膦用于重金属离子矿化的方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物学领域和环境科学领域的交叉科学技术，涉及一种基于草甘膦降解的重金属离子矿化修复的微生物方法。

背景技术

近年来，重金属污染日益严重，污染面积不断扩大、污染程度不断加深、危害程度不断加大，造成的经济损失也逐年增多。同时，农药草甘膦的大量使用，草甘膦残留量逐年累积，造成受重金属污染土壤、湖泊的二次污染，存在巨大的安全隐患。目前中国已有2667万公顷的耕地受到不同程度的重金属、草甘膦残留的污染，受污染耕地占到全国耕地总面积的20％。传统的修复方法主要采用物理方法、化学方法，但能耗高、投资大、操作复杂、易产生二次污染，不适宜大面积的污染修复。

微生物修复方法利用土壤中天然存在的多种微生物，将草甘膦降解为磷酸根、二氧化碳、水等，其中二氧化碳通过微生物吸收、转化为碳酸根；草甘膦降解产生的磷酸根、碳酸根用于矿化重金属离子，形成稳定的矿物磷酸盐、碳酸盐；最终产物大都是无害、稳定的物质，不破坏植物生长所需的环境，可以使污染物完全从环境中去除，处理时间短，并且投资少，不会产生二次污染，操作简单。

发明内容

技术问题：本发明提供一种基于草甘膦降解的重金属离子矿化修复的微生物方法，微生物修复方法成本低、效果显著、环境友好，不会产生二次污染，生态相容性好。

技术方案：本发明基于草甘膦降解的重金属离子矿化修复的微生物方法，包括以下步骤：

1.)分别将枯草芽孢杆菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌接种至相应的培养基中培养，制备菌体浓度为10⁶～10⁷个/mL的浓缩菌液；

2.)将枯草芽孢杆菌浓缩菌液、酵母菌浓缩菌液、胶质芽孢杆菌浓缩菌液混匀制备复合浓缩菌液；

3.)将复合浓缩菌液加入含草甘膦、重金属离子的溶液中，搅拌均匀，草甘膦在枯草芽孢杆菌作用下降解产生磷酸根、小分子有机物，由草甘膦降解产生的小分子有机物在酵母菌的作用下快速降解为二氧化碳和水，由草甘膦降解产生的二氧化碳在胶质芽孢杆菌作用下吸收、转化为碳酸根；

4.)静置4～5小时，产生沉淀后，对沉淀物进行充分洗涤、过滤、烘干，得到矿物磷酸盐、碳酸盐。

所述复合浓缩菌液由枯草芽孢杆菌浓缩菌液、酵母菌浓缩菌液、胶质芽孢杆菌浓缩菌液按照体积比1﹕0.1～0.2﹕0.1～0.2制备。

所述的重金属离子为锌离子。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、与传统的物理方法、化学方法相比，开创性的利用草甘膦降解的产物进行重金属离子的矿化，同时实现两种污染源的一次性修复。

2、在枯草芽孢杆菌的作用下，草甘膦降解产物为磷酸根和直链小分子有机物；直链小分子有机物在酵母菌的作用下，最终产物为二氧化碳、水等；二氧化碳通过胶质芽孢杆菌吸收、转化为碳酸根；碳酸根、磷酸根矿化重金属离子，形成矿物磷酸盐、碳酸盐。

3、本发明采用的微生物方法，具有高效、环保等特点，形成的矿物性质稳定、耐久性强，过程中产生的二氧化碳可有效捕获利用，减缓温室效应。

附图说明

图1为采用此方法形成的矿化产物XRD图，

图2为采用此方法形成的矿化产物能谱图，

图3a为采用此方法形成的矿化产物放大10000倍SEM图，

图3b为采用此方法形成的矿化产物放大20000倍SEM图，

图3c为采用此方法形成的矿化产物放大30000倍SEM图，

图3d为采用此方法形成的矿化产物放大100000倍SEM图，

图4为采用此方法形成的矿化产物IR图。

具体实施方式

本发明所采用的枯草芽孢杆菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌均来源于中国工业微生物菌种保藏中心。

本发明基于草甘膦降解的重金属离子矿化修复的微生物方法，方法步骤如下：

(1)获取枯草芽孢杆菌浓缩菌液：将枯草芽孢杆菌接种于灭菌后的培养基溶液，每升培养基含有蛋白胨5～8g、牛肉浸取物3～5g，NaCl 5～6g、琼脂15～20g、MgSO₄ 0.4～0.6g，并控制pH为7～8，于35～38℃下振荡培养24h，得到含有枯草芽孢杆菌的菌液，在4℃下经6000～8000rpm高速离心10～15min后，除去上层培养基营养物质后加去离子水，浓缩菌液中所含菌体浓度为10⁶～10⁷个/mL。