專利名稱：利用蘆葦與叢枝菌根聯(lián)合修復(fù)石油類污染濕地的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種修復(fù)石油類污染濕地的方法，特別是一種利用蘆葦iphragmites communis)和與其共生的叢枝菌根聯(lián)合修復(fù)石油類污染濕地的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國石油資源開發(fā)量及使用量的不斷增大，石油類污染物在沉積物及土壤環(huán)境中的積累也愈加嚴(yán)重，給受污染區(qū)域人民健康帶來很大的潛在威脅，土壤的生態(tài)恢復(fù)迫在眉睫。由于石油泄露對海洋環(huán)境和水體的污染越來越嚴(yán)重，從而導(dǎo)致濕地環(huán)境中的石油類污染更為嚴(yán)重。對于濕地環(huán)境中難降解的石油類污染物積累嚴(yán)重的土壤，采用以微生物和濕地植物為主的生物原位修復(fù)方法將是一條較好的恢復(fù)途徑。菌根是土壤真菌與高等植物根系形成的互惠共生體，不僅能減輕污染物質(zhì)對植物的危害，提高植物對不良環(huán)境的抗御能力，促進(jìn)植物生長，而且在一定程度上能直接或間接地促進(jìn)污染物的降解作用。近20 年來的相關(guān)研究也證實(shí)菌根真菌具有降解復(fù)雜有機(jī)污染物的能力，菌根與植物共生可明顯提高植物對污染物的修復(fù)效率。Pm (Phragmites co^K^is)屬禾本科蘆葦屬植物，是濕地生態(tài)系統(tǒng)中的主要建群種之一。蘆葦適應(yīng)性廣，抗逆性強(qiáng)，多生長在江、河、湖、海岸邊淤灘等地，由于蘆葦?shù)娜~、 葉鞘、莖、根狀莖和不定根都具有通氣組織，所以它在凈化污水中可起到重要的作用。通過蘆葦濕地對有機(jī)污染的土壤和水體進(jìn)行處理，發(fā)揮蘆葦濕地對污染物的降解作用，能有效去除水中的各種污染物。而蘆葦?shù)目鼓嫘詮?qiáng)，具有良好的凈化活力和很強(qiáng)的耐污、耐堿性能。同時(shí)由于它是挺水植物，還可同時(shí)與多種微生物共生，更加促進(jìn)凈化作用。大量研究表明，叢枝菌根iArbnsciilar mycorhiza)真菌廣泛分布于土壤中，對植物具有廣泛的侵染性，為植物生長提供多種礦物質(zhì)營養(yǎng)，調(diào)節(jié)宿主體內(nèi)代謝活動(dòng)，提高植物抗逆性，可促進(jìn)宿主植物生長發(fā)育。本發(fā)明利用蘆葦和叢枝菌根的互利共生作用，從而達(dá)到降解石油類污染物的目的。前人的研究表明，植物-叢枝桿菌聯(lián)合修復(fù)污染土壤可以有效提高溢油污染物的降解率，本發(fā)明的創(chuàng)新在于利用一種濕地植物蘆葦及其叢枝桿菌屬的摩西球囊霉菌聯(lián)合修復(fù)濕地土壤和水體中的油類有機(jī)污染物的方法，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。叢枝桿菌真菌也可簡稱AM真菌，是一類能夠與大多數(shù)植物形成共生關(guān)系的真菌， 由于它在有效磷低的土壤上可以顯著地增加植物的生長量或產(chǎn)量因而受到普遍重視。本發(fā)明選用叢枝桿菌屬中的一類較常見和實(shí)用性較好的摩西球囊菌作為實(shí)驗(yàn)菌種。叢枝菌根真菌接種后，通過選擇、創(chuàng)造自身生存繁育條件，與蘆葦形成互惠共生的菌根體。叢枝菌根真菌一方面能改變宿主植物蘆葦?shù)母禒顟B(tài)及生理生化性狀，改善根際微生態(tài)環(huán)境，從而有利于宿主植物更好的存活和生長；另一方面，還可使宿主植物耐受污染環(huán)境脅迫的調(diào)控能力得到進(jìn)化和提高，反過來也促進(jìn)菌根真菌本身對環(huán)境的適應(yīng)性，體現(xiàn)出菌根真菌與蘆葦體系之間的相互依賴、互惠互利的生存關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用蘆葦和叢枝菌根聯(lián)合修復(fù)被石油類污染物污染的濕地沉積物、土壤或水域環(huán)境。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下機(jī)理叢枝菌根真菌自身具有一定的降解石油烴類有機(jī)污染物的能力，叢枝菌根真菌接種后促進(jìn)了蘆葦植物的生長和根系發(fā)育，也是其降解能力提高的重要因素，蘆葦根生物量的增加對促進(jìn)土壤中石油類污染物降解的增強(qiáng)效應(yīng)是十分顯著的。植物-叢枝菌根真菌聯(lián)合對受到石油類污染的濕地環(huán)境進(jìn)行修復(fù)作用是有效的修復(fù)方法。根據(jù)上述原理，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種利用蘆葦和叢枝菌根聯(lián)合修復(fù)石油類污染濕地的方法，其特征在于該方法的步驟為將蘆葦種植于被石油類污染的濕地土壤中，種植密度為3根/kg ；至蘆葦開始發(fā)芽生長后，培養(yǎng)120天，接種叢枝真菌至蘆葦根附近的土壤基質(zhì)中，菌劑用量按照孢子密度為5、 個(gè)/g;在蘆葦?shù)牟粩嗌L過程中，在蘆葦與叢枝菌根的聯(lián)合作用下對石油類污染濕地環(huán)境進(jìn)行聯(lián)合修復(fù)。上述的叢枝真菌為摩西球囊霉菌。上述的被石油類污染物污染的濕地的污染程度為20000mg/kg以內(nèi)的油污污染濕地。本發(fā)明的主要內(nèi)容是利用濕地中廣泛生長的蘆葦，將蘆葦種植于被石油類污染的濕地土壤中，經(jīng)一段時(shí)間的適應(yīng)處理后，接種叢枝真菌至蘆葦根附近的土壤基質(zhì)中，菌劑用量按照孢子密度為5、個(gè)/g即可；隨著蘆葦生物量的逐漸增多，在蘆葦與叢枝菌根的聯(lián)合作用下對石油類污染濕地環(huán)境進(jìn)行聯(lián)合修復(fù)。叢枝真菌菌種為摩西球囊霉菌Glomus mosseae (G. m)。在被石油類污染物污染的濕地沉積物、土壤或水域環(huán)境中種植后，利用蘆葦與叢枝菌根的協(xié)同作用，使整個(gè)蘆葦植物體系發(fā)揮良好的去除油污作用效果，適合大面積油污濕地環(huán)境的原位修復(fù)。該方法具有材料來源廣泛、工程量小、工藝簡單、費(fèi)用低、修復(fù)效果好等優(yōu)點(diǎn)，而且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，適于在油污濕地環(huán)境中廣泛推廣使用并可為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供原材料。該項(xiàng)發(fā)明適合大面積油污濕地環(huán)境的原位修復(fù)，具有良好的實(shí)際應(yīng)用前景。


圖1蘆葦植物體系對不同濃度油污的降解效果。圖2蘆葦-菌根植物體系對油類污染物烴組分的聯(lián)合降解特征。
具體實(shí)施例方式供試柴油供試柴油為0號柴油，在上海市寶山區(qū)中石化明和加油站購買。實(shí)施例子蘆葦植物體系修復(fù)柴油污染濕地沉積物室外盆栽試驗(yàn)研究
整個(gè)試驗(yàn)實(shí)施過程共計(jì)50天，試驗(yàn)地點(diǎn)選在上海大學(xué)環(huán)境與化工學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓頂露天陽臺上；試驗(yàn)所用的蘆葦植物體系采自上海市黃浦江-長江口濕地環(huán)境，清潔土壤取自上海大學(xué)東區(qū)校園內(nèi)，自制柴油污染模擬沉積物樣品。模擬沉積物土壤經(jīng)自然風(fēng)干過40目篩后，按比例配制成所需的各種梯度的油污濃度，平衡一周后供實(shí)驗(yàn)使用。試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)梯度的油類污染物處理濃度，分別為1000mg/kg、5000mg/kg、10000mg/kg、15000mg/kg及 20000mg/kg,每個(gè)處理設(shè)三個(gè)平行樣和一組空白對照樣品?；静襟E為將土壤取回處理后，在陰涼通風(fēng)處晾一周。油類污染物使用前預(yù)先在 9(T10(TC水浴中加熱3 h以減少易揮發(fā)成分對實(shí)驗(yàn)帶來的影響。每盆稱取土壤2 kg，菌劑用量為60g/盆(孢子密度為5、個(gè)/g)，菌種采用單接種方式，每種處理做3個(gè)平行樣，同時(shí)在不同污染濃度下設(shè)一個(gè)無接種處理對照空白。蘆葦植物樣品在轉(zhuǎn)植于污染土壤樣品中之前需要緩苗5天，每個(gè)盆中栽植生物量相近的2顆蘆葦植物，并設(shè)置3個(gè)平行樣，室外露天栽培，并接種摩西球囊霉菌G. m于蘆葦根表面上形成叢枝菌根，試驗(yàn)初期一周內(nèi)，用黑色粗孔遮陽網(wǎng)棚減少陽光直射以促使移植植物更好的適應(yīng)油污環(huán)境，之后除去遮陽網(wǎng)棚，在無遮雨設(shè)施的類似自然環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)盆的缺水情況，不定期澆水， 保持盆內(nèi)每天都具有一定的水面高度，試驗(yàn)用水為自然晾曬M小時(shí)以上的自來水。蘆葦植物體系實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)50天結(jié)束后，進(jìn)行植物體系降解修復(fù)效果的檢測分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下
(1)蘆葦-菌根植物體系對不同濃度油污的降解效果
沉積物土壤中柴油污染物的降解是物理、化學(xué)和生物之間協(xié)同作用的結(jié)果，盆栽試驗(yàn)結(jié)束后，蘆葦-菌根植物體系對不同濃度油污的降解效果見圖1所示。蘆葦-菌根體系對不同濃度的油污均具有一定的降解效果。在1000mg/kg的油類污染濃度處理中，柴油類污染物的降解百分比高達(dá)85% ；在500(Tl0000mg/kg的污染濃度下的降解率可達(dá)到50%以上； 而在20000mg/kg的高污染濃度下，污染物的降解也可達(dá)到30%以上。因此與高濃度污染相比，蘆葦-菌根生物體系對低濃度的柴油污染物的降解效果更好。同時(shí)研究也說明，低濃度的柴油污染物有利于蘆葦體系對油類污染物的降解；蘆葦體系對柴油有提取、利用和降解去除的作用，其根系分泌物和酶類等可以改善土壤及微生物的結(jié)構(gòu)，提高微生物的活性，促進(jìn)柴油污染物的降解過程。(2)蘆葦-菌根體系對油類污染物烴組分的聯(lián)合降解特征
利用氣相色譜分析了黃浦江-吳淞口岸邊的蘆葦-叢枝桿菌對柴油污染物的降解特征，被蘆葦-菌根體系降解后的柴油污染物中所含的正構(gòu)烷烴組分分布特征如圖2所示。 從圖2中可以看出，蘆葦-菌根體系對油類污染物烴組分的聯(lián)合降解作用明顯地強(qiáng)于蘆葦本身對油類污染物烴組分的降解作用，而且對各組分都存在不同程度的降解，尤其是對 C12I19范圍內(nèi)的正構(gòu)烷烴具有良好的降解作用；另外從研究結(jié)果還可發(fā)現(xiàn)，蘆葦-菌根體系對油類污染物烴組分的奇偶優(yōu)勢特征也有比較明顯的影響，蘆葦-菌根體系降解后的烷烴組分的奇偶優(yōu)勢特征逐漸降低。本發(fā)明的創(chuàng)造性
(1)具有創(chuàng)新性和應(yīng)用價(jià)值
本發(fā)明具有創(chuàng)新性和應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明主要是利用常見的濕地植物蘆葦作為修復(fù)石油類污染環(huán)境的植物，研究表明蘆葦本身就具有降解石油類有機(jī)污染物的功能，起到改善和修復(fù)油污環(huán)境的作用。同時(shí)蘆葦生長迅速，生物量大，還具有一定的觀賞價(jià)值。叢枝菌根也具有一定的降解石油類污染物的能力，將蘆葦與叢枝菌根協(xié)同作用用于油污環(huán)境的修復(fù)作用具有很好的修復(fù)效果；易于應(yīng)用于油污環(huán)境的修復(fù)實(shí)踐中。(2)應(yīng)用前景好
蘆葦莖稈堅(jiān)韌，纖維素含量高，是編織工業(yè)和造紙工業(yè)中可以使用的良好的原材
5料，利用該項(xiàng)發(fā)明在對油類污染環(huán)境進(jìn)行有效修復(fù)的同時(shí)，也可對蘆葦開展深加工和深度利用。
權(quán)利要求
1.一種利用蘆葦和叢枝菌根聯(lián)合修復(fù)石油類污染濕地的方法，其特征在于該方法的步驟為將蘆葦種植于被石油類污染的濕地土壤中，種植密度為3根/kg ；至蘆葦開始發(fā)芽生長后，培養(yǎng)120天，接種叢枝真菌至蘆葦根附近的土壤基質(zhì)中，菌劑用量按照孢子密度為 5、個(gè)/g ；在蘆葦?shù)牟粩嗌L過程中，在蘆葦與叢枝菌根的聯(lián)合作用下對石油類污染濕地環(huán)境進(jìn)行聯(lián)合修復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用蘆葦和叢枝菌根聯(lián)合修復(fù)石油類污染濕地的方法，其特征在于所述的叢枝真菌為摩西球囊霉菌。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用蘆葦和叢枝菌根聯(lián)合修復(fù)石油類污染濕地的方法，其特征在于所述的被石油類污染物污染的濕地的污染程度為20000mg/kg以內(nèi)的油污污染濕地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用蘆葦和叢枝菌根聯(lián)合修復(fù)石油類污染濕地的方法，其特征在于所述的石油類污染物為柴油、汽油、重油、潤滑油或石油。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用蘆葦與叢枝菌根聯(lián)合修復(fù)石油類污染濕地環(huán)境的方法。本發(fā)明的特征在于使用岸邊濕地廣泛生長的蘆葦與叢枝菌根對石油類污染的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行聯(lián)合修復(fù)。具體處理方法為將蘆葦種植于被石油類污染的濕地土壤中，經(jīng)一段時(shí)間的適應(yīng)處理后，接種叢枝真菌至蘆葦根附近的土壤基質(zhì)中，菌劑用量按照孢子密度為5~8個(gè)/g即可。隨著蘆葦生物量的逐漸增多，在蘆葦與叢枝菌根的聯(lián)合作用下就可以對石油類污染濕地環(huán)境進(jìn)行修復(fù)。該方法具有材料來源廣泛、工程量小、工藝簡單、費(fèi)用低、修復(fù)效果好等優(yōu)點(diǎn)，而且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，適于在油污濕地環(huán)境中廣泛推廣使用并可為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供原材料。該項(xiàng)發(fā)明適合大面積油污濕地環(huán)境的原位修復(fù)，具有良好的實(shí)際應(yīng)用前景。
文檔編號C12S99/00GK102211108SQ201110044188
公開日2011年10月12日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者余興露, 劉發(fā)輝, 劉曉艷, 劉珊珊, 張新穎, 王君, 王珍珍, 田翔, 陳麗莎 申請人:上海大學(xué)