專利名稱：利用食用菌菌糠和生物表面活性劑聯(lián)合強化植物修復多環(huán)芳烴污染土壤的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及污染環(huán)境修復技術領域，尤其涉及一種利用食用菌菌糠和生物表面活
性劑聯(lián)合強化植物修復多環(huán)芳烴污染土壤的方法。
背景技術：
土壤是人類賴以生存的最重要的自然資源之一，但是由于大氣沉降、污水灌溉、固 體廢棄物填埋滲漏和油田開采等，土壤有機污染日趨嚴重。多環(huán)芳烴是一類含有二個或二 個以上苯環(huán)的有機污染物，具有致癌、致畸和致突變效應，可在土壤_作物系統(tǒng)中遷移，并 造成地下水次生污染，危及農產品安全和人體健康。土壤PAHs污染不僅影響土壤生態(tài)系統(tǒng) 的健康，還通過食物鏈等多種途徑影響人類的身體健康，因此土壤PAHs污染受到政府和社 會的廣泛重視，PAHs污染土壤修復研究已成為國際土壤環(huán)境技術領域的研究重點。
植物修復技術是近年來發(fā)展起來的一項主要用于清除環(huán)境中有毒污染物的綠色 修復技術，具有投資低，操作簡單，無二次污染，可用于大面積的污染治理等優(yōu)點。但是，由 于土壤中多環(huán)芳烴的生物可利用性較低，植物修復的效率在短期內往往有一定的局限，通 常在一個完整的植物生長周期PAHs的降解率僅為10% 20%。因此，需要在植物修復方 法的基礎上，采取一些強化措施來提高植物修復效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種利用食用菌菌糠和生物表面活性劑聯(lián)合強化植物修復
多環(huán)芳烴污染土壤的方法。本方法能夠有效促進PAHs類有機污染物從土壤顆粒上解吸，提
高該類有機污染物的生物可利用率和降解速率，同時還具有環(huán)境友好、無二次污染、經濟和
可操作性強等特點。與現有技術相比，本發(fā)明能夠大幅度降低環(huán)境治理的成本。 完成上述發(fā)明任務的方案是，一種利用食用菌菌糠和生物表面活性劑聯(lián)合強化植
物修復多環(huán)芳烴污染土壤的方法，其特征在于，步驟如下 (1)在多環(huán)芳烴污染的土壤中采用穴播的方式種植紫花苜蓿，穴間距為30 40cm ; (2)待紫花苜蓿生長至株高7 10cm時，在植物根圈直徑5 25cm范圍5 10cm 深的土壤中施加10 20g(干重)食用菌菌糠(不需二次堆肥發(fā)酵)，與土壤攪拌均勻；
(3)同時在5 10cm深土層中施加1 3g(凈含量)生物表面活性劑于土壤中， 與土壤和食用菌菌糠攪拌均勻，覆土 3 5cm ;
(4)每隔60天，重復步驟(3) —次。 (5)經120天后收獲紫花苜蓿的植物體，曬干，并轉移到其他地方焚燒
以上方案中，所述的食用菌菌糠是指雙孢菇、杏鮑菇、雞腿菇和平菇等食用菌出 菇后培養(yǎng)基廢料。所述的食用菌菌糠加五倍H^時的pH為7. 8 8. 5，其中的有機碳550 600g/kg，全氮18 22g/kg，全磷4 5g/kg，全鉀8 12g/kg，漆酶含量為30000 40000U/kg。 所述的生物表面活性劑，系由鼠李糖脂產生菌銅綠假單胞菌液體發(fā)酵所得，按照 1 3g(凈含量)添加量均勻的噴灑于土壤中。 表面活性劑可以有效促進PAHs類有機污染物從土壤顆粒上解吸，實現增溶PAHs 的效果，從而有助于提高該類有機污染物的生物可利用率和降解速率。與化學表面活性劑 相比，生物表面活性劑鼠李糖脂，除具備表面活性劑的特性，還具有環(huán)境友好、無二次污染 和經濟等特點，在環(huán)境修復領域具有很大的潛在應用前景。此外，鼠李糖脂在一定濃度范圍 內可以促進植物生長。 食用菌菌糠，多指栽培各種食用菌后剩下的固體廢棄物，其含有蛋白質、氨基酸、 菌體蛋白、酶等可以再利用的成分，特別是包括漆酶、木質素過氧化物酶和錳過氧化物酶在 內的豐富氧化還原酶資源，可以通過氧化還原反應降解環(huán)境中的有機污染物，為其在環(huán)境 修復領域中的廣泛應用提供了有力支持。此外，食用菌菌糠中中含有大量的有機質和氮、 磷、鉀、鈣、鎂、硫等植物生長所必需的多種營養(yǎng)元素，特別是其產生的腐殖酸有機膠體可使 土壤團粒結構增加，改善土壤特性，疏松土壤，增加透氣性，這些為植物生長提供了良好的 土壤環(huán)境，從而有利于植物的生長。 利用食用菌菌糠和生物表面活性劑的方法與施用化學肥料和化學表面活性劑成 本對比食用菌菌糠為食用菌培養(yǎng)基廢料，價格為40 50元/噸，生物表面活性劑系由微 生物發(fā)酵產生，產生鼠李糖脂的成本僅為培養(yǎng)基配料和發(fā)酵過程水電費等為2. 9 3. 8元 /L，鼠李糖脂濃度為3g/L 5g/L。而化學表面活性劑Triton X-100的價格為100 110 元/500ml，復合肥(45%含量)2400 2450元/噸。紫花苜蓿種子成本為55 60元/千 克。修復1公頃土地，本發(fā)明的利用食用菌菌糠和生物表面活性劑的方法成本需要約80 100元，而按照傳統(tǒng)的方法施用化學肥料和化學表面活性劑，要在1000元以上。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明通過添加一定比例的食用菌菌糠提高土壤有機質含量 和氮、磷、鉀等養(yǎng)分元素，促進植物生長，進而增加根際土壤微生物數量和代謝活性。通過食 用菌菌糠中的漆酶直接降解污染土壤中的多環(huán)芳烴。同時，通過生物表面活性劑將多環(huán)芳 烴從土壤顆粒上解吸下來，提高有機污染物的生物可利用性和可降解性。最后，通過植物的 根系效應提高土壤微生物的數量和代謝活力。


圖1為實施例1中，不同處理土壤PAHs降解率[對照不種植物；處理1 :種植植 物；處理2 :種植植物+鼠李糖脂；處理3 :種植植物+鼠李糖脂+雙孢燕菌糠(5g);處理 4:種植植物+鼠李糖脂+雙孢菇菌糠(10g);處理5:種植植物+鼠李糖脂+雙孢菇菌糠 (20g)]; 圖2為實施例2中，不同處理土壤PAHs降解率[對照不種植物；處理1 :種植植 物；處理2 :種植植物+杏鮑菇菌糠；處理3 :種植植物+杏鮑菇菌糠+鼠李糖脂(lg);處 理4 :種植植物+杏鮑菇菌糠+鼠李糖脂(2g);處理5 :種植植物+杏鮑菇菌糠+鼠李糖脂 (3g);處理6 :種植植物+杏鮑菇菌糠+鼠李糖脂(4g)]; 圖3為實施例3中，不同處理土壤PAHS降解率[對照不種植物；處理1 :種植植 物；處理2 :種植植物+平菇菌糠；處理3 :種植植物+鼠李糖脂(lg);處理4 :種植植物+鼠
4李糖脂(2g);處理5 :種植植物+鼠李糖脂(4g);處理6 :種植植物+平菇菌糠+鼠李糖脂 (lg);處理7 :種植植物+平菇菌糠+鼠李糖脂(2g);處理8 :種植植物+平菇菌糠+鼠李糖 脂(4g)]。
具體買施方式 實施例1 :含多環(huán)芳烴總量10. 31mg/kg的污染土壤，以穴播方式種植紫花苜蓿，種 植穴間距為40cm，當植物成活后按照普通農作物的管理方法進行管理；待植物生長至株高 10cm時，分別向土壤中施加雙孢菇菌糠Og， 5g， 10g和20g，同時，分別向土壤中施加0. 5L濃 度為3g/L鼠李糖脂發(fā)酵液，混合均勻后覆土 2cm左右，培養(yǎng)120d后采集土壤樣品，并分析 土壤中多環(huán)芳烴含量變化，評價修復效果。 土壤采集后過IOO目篩，稱取lg土同時加入2g無水Na^04，充分混勻，加入60ml二 氯甲烷后，索式提取24h后，用旋轉蒸發(fā)儀蒸干，然后用2ml環(huán)己烷定容，取0. 5ml過60-100 目硅膠(用正己烷活化)的層析柱，二氯甲烷/正己烷(1 : 1，V/V)洗脫并用氮氣吹干，最 后用乙腈定容至2ml后高效液相色譜儀分析。 120d后，土壤多環(huán)芳烴總量的降解率數據見圖1所示，其中，不種植物對照的降解 率僅為2. 1%，單獨植物修復(處理1)的降解率12.5%，種植植物和鼠李糖脂聯(lián)合作用(處 理2)的降解率提高到19.8%，在此基礎上添加不同量(5g，10g和20g)的雙孢燕菌糠處理 的降解率分別達到了 30. 9%、32. 64%和21. 2%，比植物單獨修復效率提高了 147%、161% 和70% 。因此在雙孢燕菌糠添加量5 10g的基礎上，同時添加鼠李糖脂1. 5g強化植物修
復能達到較好的效果。
實施例2 : 含多環(huán)芳烴總量8. 87mg/kg的污染土壤，以穴播方式種植紫花苜蓿，種植穴間距 為35cm，當植物成活后按照普通農作物的管理方法進行管理；待植物生長至株高12cm時， 向土壤中施加杏鮑燕菌糠10g，同時，向土壤中施加0. 25L、0. 5L、0. 75L和1L濃度為4g/L鼠 李糖脂發(fā)酵液，混合均勻后覆土 2cm左右，培養(yǎng)120天后采集土壤樣品，并分析土壤中多環(huán) 芳烴含量變化，評價修復效果。 土壤采集后過100目篩，稱取lg土同時加入2g無水Na^(V充分混勻，加入60ml 二氯甲烷后，索式提取24h后，用旋轉蒸發(fā)儀蒸干，然后用2ml環(huán)己烷定容，取0. 5ml過60 100目硅膠(用正己烷活化)的層析柱，二氯甲烷/正己烷(1 : 1， V/V)洗脫并用氮氣吹 干，最后用乙腈定容至2ml后高效液相色譜儀分析。 120d后，土壤多環(huán)芳烴總量的降解率數據見圖2所示，其中，不種植物對照的降解 率僅為2.4%，單獨植物修復(處理l)的降解率13. 1%，種植植物和杏鮑菇菌糠聯(lián)合作用 (處理2)的降解率提高到21.5%，在此基礎上添加不同量(lg，2g，3g和4g)的鼠李糖脂 發(fā)酵液的降解率分別達到了 32. 8%、37. 59%、36. 95%和25. 3%，比植物單獨修復效率提 高了 53%、75%、72%和18%。因此在杏鮑菇菌糠添加量10g的基礎上，同時添加鼠李糖脂 1 3g強化植物修復能達到較好的效果。
實施例3 : 含多環(huán)芳烴總量13. 27mg/kg的污染土壤，以穴播方式種植紫花苜蓿，種植穴間距 為40cm，當植物成活后按照普通農作物的管理方法進行管理；待植物生長至株高12cm時，向土壤中施加平菇菌糠10g，同時，向土壤中施加0. 25L、0. 5L和0. 75L濃度為4g/L鼠李糖 脂發(fā)酵液，混合均勻后覆土 2cm左右，同時設不施加平菇菌糠而施加不同劑量鼠李糖脂發(fā) 酵液的對照。培養(yǎng)120d后采集土壤樣品，并分析土壤中多環(huán)芳烴含量變化，評價修復效果。
120d后，土壤多環(huán)芳烴總量的降解率數據見圖3所示。其中，不種植物對照的降 解率僅為2.6%，單獨植物修復(處理l)的降解率15. 1%，種植植物和平菇菌糠聯(lián)合作用 (處理2)的降解率提高到22. 4% ，不施加平菇菌糠而施加不同劑量鼠李糖脂發(fā)酵液的對照 PAHs降解率分別為17.9% (lg鼠李糖脂)、17. 1% (2g鼠李糖脂)和20.3% (4g鼠李糖 脂)。而同時施加平菇菌糠和添加不同量(lg，2g和4g)的鼠李糖脂發(fā)酵液的降解率分別 達到了 38. 59%、40. 95%和30. 01%，比植物單獨修復效率提高了 71%、82%和33%。因此 在平菇菌糠添加量10g的基礎上，同時添加鼠李糖脂1 2g強化植物修復能達到較好的效 果。
權利要求
一種利用食用菌菌糠和生物表面活性劑聯(lián)合強化植物修復多環(huán)芳烴污染土壤的方法，其特征在于，步驟如下(1)在多環(huán)芳烴污染的土壤中采用穴播的方式種植紫花苜蓿，穴間距為30～40cm；(2)待紫花苜蓿生長至株高7～10cm時，在植物根圈直徑5～25cm范圍5～10cm深的土壤中施加干重10～20g的食用菌菌糠，與土壤攪拌均勻；(3)同時在5～10cm深土層中施加1～3g生物表面活性劑，與土壤和食用菌菌糠攪拌均勻，覆土3～5cm；(4)每隔60天，重復步驟(3)一次；(5)經120天后收獲紫花苜蓿的植物體，曬干，并轉移到其他地方焚燒。
2. 根據權利要求1所述的利用食用菌菌糠和生物表面活性劑聯(lián)合強化植物修復多環(huán) 芳烴污染土壤的方法，其特征在于，所述第(2)步驟中的食用菌菌糠是指雙孢菇、杏鮑菇、 雞腿菇和平菇等食用菌出菇后培養(yǎng)基廢料；生物表面活性劑是指鼠李糖脂。
3. 根據權利要求1所述的利用食用菌菌糠和生物表面活性劑聯(lián)合強化植物修復多環(huán) 芳烴污染土壤的方法，其特征在于，所述第第(2)步驟中的食用菌菌糠的施加方式為在植 物根系周圍直徑為5 25cm、深度為5 10cm的土壤表層處，均勻撒播一層干重10 20g 的食用菌菌糠。
4. 根據權利要求1所述的利用食用菌菌糠和生物表面活性劑聯(lián)合強化植物修復多環(huán) 芳烴污染土壤的方法，其特征在于，所述的生物表面活性劑，系由鼠李糖脂產生菌銅綠假單 胞菌液體發(fā)酵所得，按照1 3g添加量均勻的噴灑于土壤中。
5. 根據權利要求1 4之一所述的利用食用菌菌糠和生物表面活性劑聯(lián)合強化植物修復多環(huán)芳烴污染土壤的方法，其特征在于所述食用菌菌糠加五倍^0時的pH為7. 8 8. 5，其中的有機碳550 600g/kg，全氮 18 22g/kg，全磷4 5g/kg，全鉀8 12g/kg，漆酶含量為30000 40000U/kg。
全文摘要
利用食用菌菌糠和生物表面活性劑聯(lián)合強化植物修復多環(huán)芳烴污染土壤的方法(1)在多環(huán)芳烴污染的土壤中種植紫花苜蓿，穴間距30～40cm；(2)株高7～10cm時在植物根圈直徑5～25cm范圍5～10cm深的土壤中施加干重10～20g的食用菌菌糠；(3)在5～10cm深土層中施加1～3g生物表面活性劑，攪拌均勻覆土3～5cm；(4)每隔60天重復步驟(3)一次；(5)經120天后收獲紫花苜蓿的植物體，曬干，并轉移到其他地方焚燒。本發(fā)明能夠有效促進PAHs類有機污染物從土壤顆粒上解吸，提高該類有機污染物的生物可利用率和降解速率，無二次污染；并大幅度降低成本。
文檔編號B09C1/00GK101780465SQ20101013566
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權日2010年3月30日
發(fā)明者尹睿, 張晶, 林先貴 申請人:中國科學院南京土壤研究所