一種培養(yǎng)紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌皮原位去除土壤中重金屬的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種培養(yǎng)紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌皮原位去除土壤中重金屬的方法，首先準(zhǔn)備紫紋羽卷?yè)?dān)菌種；培養(yǎng)出三級(jí)液體菌種和三級(jí)固體菌種；均勻撒入天然有機(jī)物；在投料后的土壤中將三級(jí)固體菌種或三級(jí)液體菌種均勻接種；澆水后用農(nóng)用薄膜覆蓋土地；發(fā)菌管理，進(jìn)行菌皮培養(yǎng)；菌皮厭氧液化處理；對(duì)厭氧液化的菌皮進(jìn)行重金屬回收；對(duì)土壤中紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌絲體的殺滅。本發(fā)明的有益效果是操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)成本低、適應(yīng)范圍廣，沒(méi)有二次污染。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于資源環(huán)境【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種培養(yǎng)紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌皮原位去除土壤中 重金屬的方法。 一種培養(yǎng)紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌皮原位去除土壤中重金屬的方法

【背景技術(shù)】
[0002] 土壤中重金屬污染嚴(yán)重，元素的種類有：汞（Hg)、鉛（Pb)、鉻（Cr)、鎘（Cd)、錳 (Μη)和類金屬砷（As)等生物毒性顯著的元素，以及有一定毒性的鋅（Zn)、銅（Cu)、鎳（Ni) 等元素，還有核素：鈾（U)、鉈（T1)、鈷（Co)，以鹽類和離子狀態(tài)存在于土壤中，這些元素在 土壤中的含量范圍為1?l〇〇mg/kg，特別嚴(yán)重污染的高達(dá)500?1000mg/kg，單位面積耕作 層（20cm) 土壤（300t)中重金屬質(zhì)量為300?3000g/666. 7m2。污染的主要來(lái)源有：大氣、 灌溉用水、固體廢物、農(nóng)林業(yè)廢料、農(nóng)藥、工業(yè)垃圾、廢棄礦渣、生活垃圾等。污染土壤的工程 治理措施主要包括：客土、換土、去表土和深耕翻土等措施；物理化學(xué)修復(fù)主要包括：固化/ 穩(wěn)定化、電動(dòng)修復(fù)、絡(luò)合淋洗、蒸汽浸提、氧化還原、農(nóng)業(yè)修復(fù)、生物修復(fù)等。其中生物修復(fù)以 栽培高富集植物為主，但含有大量重金屬的植物生物體是一個(gè)難處理的問(wèn)題，常常會(huì)帶來(lái) 很大的二次污染。
[0003] 專利200910194050. 7公開了一種去除土壤中重金屬的方法。該發(fā)明方法是將喬 木、灌木和草本植物搭配種植。該發(fā)明方法易于實(shí)施，植被建立快，覆蓋度大，穩(wěn)定性好， 適合大面積恢復(fù)。利用該發(fā)明方法，可在短時(shí)間內(nèi)在重金屬礦業(yè)排土場(chǎng)上建立起穩(wěn)定的 立體植被生態(tài)系統(tǒng)，能有效控制重金屬污染源通過(guò)大氣或水體途徑的擴(kuò)散和傳播。一種 去除土壤中重金屬的方法，其特征在于該方法是將喬木、灌木和草本植物搭配種植；其中， 喬木、灌木和草本植物的配置面積比例分別是10?20%、20?30%、50?70%。專利 201110451738. 6公開了一種重金屬污染土壤生物淋濾修復(fù)方法。將經(jīng)過(guò)改良察氏液體培 養(yǎng)基培養(yǎng)的Penicillium chrysogenum F1孢子液培養(yǎng)后，制備得到淋濾菌液；淋濾風(fēng)干、 破碎的重金屬污染土壤。采用該發(fā)明修復(fù)重金屬（Pb，Zn，Cd和Cu)復(fù)合污染土壤，土壤 Pb的去除率達(dá)到14%，Cd的去除率達(dá)到63%，Zn的去除率達(dá)到54%，Cu的去除率達(dá)到 56%。該發(fā)明修復(fù)重金屬污染土壤見效快、重金屬去除高效、不存在二次污染等優(yōu)點(diǎn)。專 利200710049533. 9公開了一種重金屬污染土壤的菌-草修復(fù)技術(shù)，在污染土壤上間作或輪 作種植蕈菌和草本植物來(lái)富集重金屬離子，成熟后的蕈菌經(jīng)腐爛或經(jīng)粉碎、勻漿、過(guò)濾，采 用化學(xué)電泳或螯合沉淀方法將蕈菌漿液中的重金屬離子去除。專利0710049531. X公開了 一種雙環(huán)蘑菇和皺環(huán)球蓋菇聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，是在污染土壤上間種雙環(huán)蘑 菇和皺環(huán)球蓋菇，菌體成熟后，采收菌體并經(jīng)處理得到富含重金屬離子的菇漿液，再采用化 學(xué)電泳或螯合沉淀方法將菇漿液中的重金屬離子去除。專利0710049530. 5公開了一種長(zhǎng) 根燕與金福燕聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，在污染土壤上同時(shí)種植長(zhǎng)根燕和金福燕， 當(dāng)菌體成熟后，采收菌體并經(jīng)處理得到富含重金屬離子的菇漿液，再采用化學(xué)電泳或螯合 沉淀方法將菇漿液中的重金屬離子去除。專利200810197901. 9公開了一株具有錳氧化能 力的芽胞桿菌MK3-1及其在凈化錳污染方面的應(yīng)用。該發(fā)明的特征是從錳污染的土壤中 分離得到一株對(duì)可溶二價(jià)錳有氧化作用的芽胞桿菌MK3-1。該菌株可以將錳污染環(huán)境中 的二價(jià)錳離子氧化成不溶于水的錳氧化物沉淀，從而去除環(huán)境中的錳。該發(fā)明菌株被命名 為芽胞桿菌（BACILLUSSP)MK3-1，屬于一種錳氧化細(xì)菌，其保藏號(hào)為CCTCCN0:M208237。專 利201310038710. 9公開了一種微生物復(fù)合菌劑與魚腥草聯(lián)合修復(fù)鎘污染土壤的方法，微 生物復(fù)合菌劑包括下述數(shù)量計(jì)的組分：熒光假單胞菌1X10 9?9X109CFU/m3,瘤胃厭氧菌 1 X 108?6 X 108CFU/m3,叢植菌根真菌1 X 109?9 X 109CFU/m3 ;所述修復(fù)土壤的方法，包括 以下步驟：在含鎘土壤中栽種魚腥草，再將微生物復(fù)合菌劑接種到土壤中，或?qū)Ⅳ~腥草在微 生物復(fù)合菌劑浸泡后，栽種于含鎘土壤中；待魚腥草長(zhǎng)至枝葉繁茂時(shí)，收割魚腥草枝葉，即 可去除土壤中的鎘。專利201310005250. X公開了一種用禾本科植物富集修復(fù)土壤重金屬 污染的方法，其特點(diǎn)包括如下步驟：a) 土壤重金屬含量的事先檢測(cè)：b) 土地的耕作：c)禾 本科植物的選擇及種植：d)溝槽的回填及拔除幼穗：e)重金屬含量的過(guò)程檢測(cè)：f)植物莖 的回收：g)重金屬含量的最終檢測(cè)。
[0004] 專利201010248855. 8是一種處理重金屬污染物的土壤修復(fù)方法，按土壤中的重 金屬含量高低，將土壤分成三類，即重度污染土壤、中度污染土壤和輕微污染土壤，所述的 針對(duì)重度污染土壤的土壤修復(fù)方法包括先進(jìn)行化學(xué)淋洗，再進(jìn)行蚯蚓富集修復(fù)和植物修 復(fù)；所述的針對(duì)中度污染土壤的土壤修復(fù)方法包括蚯蚓富集修復(fù)和植物修復(fù)；所述的針對(duì) 輕微污染土壤的土壤修復(fù)方法為植物修復(fù)。專利201110334587. 6公開了一種用于修復(fù)重 金屬污染土壤的化學(xué)淋洗修復(fù)方法，利用Na2EDTA溶液淋洗重金屬污染土壤，有效去除土壤 中有效態(tài)鎘和鉛，并利用Na 2S ·9Η20來(lái)沉淀濾液中的重金屬，使Na2EDTA重新得到釋放，從而 達(dá)到Na2EDTA溶液的多次循環(huán)利用，回收后的Na 2EDTA溶液淋洗重金屬污染土壤，污染土壤 中有效態(tài)Cd的去除率達(dá)到81. 6?81. 8%，有效態(tài)Pb的去除率達(dá)到55. 9?60. 1 %。專利 200910194051. 1公開了一種重金屬污染土壤的改良方法。該改良方法包括如下步驟：（1) 對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行整土；（2)向土壤中添加土壤改良劑；（3)覆土、混合均勻后，平衡 0?6個(gè)月。專利201310298759. 8提出一種微生物-化學(xué)法聯(lián)合修復(fù)礦區(qū)重金屬污染土壤 的方法，該方法利用硫酸鹽還原菌還原硫酸鹽的方法來(lái)產(chǎn)出硫化氫，作為重金屬的沉淀劑。 先利用表面活性劑化學(xué)淋洗的方法先將土壤中的重金屬轉(zhuǎn)移到液相中，再向土壤和淋洗液 中分別加入硫酸鹽還原菌液，將土壤中殘余的重金屬?gòu)目山粨Q態(tài)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)，從而達(dá)到 有效處理礦區(qū)重金屬污染土壤的目的。專利200610014736. X涉及原位、高效、無(wú)二次污染 修復(fù)重金屬污染土壤技術(shù)。該發(fā)明將電動(dòng)力和鐵PRB原位聯(lián)用兩種技術(shù)原位聯(lián)用，在受處 理的土壤兩側(cè)安裝石墨電極，兩電極和待處理土壤間安放上鐵墻（PRB)，接通直流電，在電 場(chǎng)作用下金屬陰離子如CR(VI)遷移到陽(yáng)極附近，金屬陽(yáng)離子如Cd 2+，Hg2+等遷移到陰離子 附近，當(dāng)重金屬通過(guò)鐵PRB時(shí)與之發(fā)生反應(yīng)，將重金屬原位吸附、還原、沉淀下來(lái)。
[0005] 紫紋羽卷?yè)?dān)菌是一種常見的菌物，#gHelicobasidiummompaNobuj· Tanaka, Journal of the Coll, of Sci. , Imp. Univ. Japan:193-201(1891)。同物異 名：Septobasidium mompa (Tanaka) Racib. , Bull. int. Acad. Sci. Lett. Cracovie, Cl. sci. math. nat. S6r. B, sci. nat. 3:365 (1909),分類地位是：菌物界（Fungi)，擔(dān)子菌門 (Basidiomycota)，柄鎊菌亞門（Pucciniomycotina)，柄鎊菌綱（Pucciniomycetes)，卷?yè)?dān) 菌目（Helicobasidiales)，卷?yè)?dān)菌科（Helicobasidiaceae)。全球廣泛分布。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種培養(yǎng)紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌皮原位去除土壤中重金屬的方 法，解決了現(xiàn)有技術(shù)去除土壤中重金屬的方法復(fù)雜，成本高，且造成二次污染的問(wèn)題。
[0007] 在重金屬土壤中培養(yǎng)紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌絲體后，土壤表面的干菌皮中Cd含量可以 達(dá)到50?750mg/kg，其他重金屬元素的含量為40?550mg/kg，是土壤中重金屬濃度的 50?100倍。
[0008] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行：
[0009] 步驟1 :準(zhǔn)備紫紋羽卷?yè)?dān)菌種；
[0010] 步驟2 :菌種培養(yǎng)；培養(yǎng)出三級(jí)液體菌種和三級(jí)固體菌種；
[0011] 步驟3 :土壤投料，均勻撒入天然有機(jī)物；
[0012] 步驟4 :土壤接種，在投料后的土壤中將三級(jí)固體菌種或三級(jí)液體菌種均勻接種；
[0013] 步驟5 :土壤覆蓋，澆水后用農(nóng)用薄膜覆蓋土地；
[0014] 步驟6 :發(fā)菌管理，進(jìn)行菌皮培養(yǎng)；
[0015] 步驟7:菌皮采收；
[0016] 步驟8 :菌皮厭氧液化處理；
[0017] 步驟9 :對(duì)厭氧液化的菌皮進(jìn)行重金屬回收；
[0018] 步驟10 :對(duì)土壤中紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌絲體的殺滅，當(dāng)土壤中重金屬含量達(dá)到國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)后，不需要讓活的紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌絲繼續(xù)殘留在土壤中，可將菌絲體殺滅。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)成本低、適應(yīng)范圍廣，沒(méi)有二次污染。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 本發(fā)明的目的是提供一種新的原位富集和去除污染土壤中重金屬的方法，具體而 言，其包括如下步驟：
[0021] (1)準(zhǔn)備紫紋羽卷?yè)?dān)菌種：菌種來(lái)源：紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌種可在國(guó)家菌種保藏中心 購(gòu)買，或自行分離、純化。紫紋羽卷?yè)?dān)菌是一種常見的、全球廣泛分布的土生菌物，容易培 養(yǎng)，菌絲體生長(zhǎng)速度快，瓊脂培養(yǎng)基上生長(zhǎng)速度可達(dá)5?10mm/d。在土壤、石塊、木材、結(jié)桿 等固體材料表面形成一層2?12mm厚的完整的皮狀子實(shí)體，即菌皮。紫紋羽卷?yè)?dān)菌的菌皮 呈布狀，紫色、紫紅色或紫褐色、褐色，質(zhì)地結(jié)實(shí)、堅(jiān)韌，容易與基物分離。紫紋羽卷?yè)?dān)菌的菌 絲體耐受重金屬離子的能力很強(qiáng)，汞（Hg)、鉛（Pb)、鉻（Cr)、鎘（Cd)、錳（Μη)、砷（As)、銅 (Cu)等重金屬元素濃度達(dá)100?300mg/kg也可正常生長(zhǎng)，形成菌皮。特別能夠適應(yīng)有多 種重金屬污染的土壤中生長(zhǎng)。重金屬富集后，干菌絲體和干菌皮中Cd含量可以達(dá)到50? 750mg/kg，其他重金屬元素的含量為40?550mg/kg，是土壤中重金屬濃度的50?100倍。
[0022] (2)菌種培養(yǎng)：一級(jí)斜面菌種：培養(yǎng)基配方：土壤或其他天然原料200?250g，葡 萄糖或鹿糖或紅糖20?25g，蛋白胨或酵母粉1?2g，瓊脂20g，pH自然。土壤或其他天然 原料加1100?1200ml清水，煮沸20min，過(guò)濾后在濾液中加入葡萄糖或蔗糖或紅糖其中任 一和瓊脂，溶解后分裝在試管中，高壓滅菌后做成試管斜面、柱狀培養(yǎng)基。無(wú)菌接種，25°C培 養(yǎng)3?4d，使斜面長(zhǎng)滿菌絲。菌絲體為紫褐色、紫紅色、紫色，試管壁上有氣生菌絲。
[0023] 二級(jí)液體菌種：培養(yǎng)基配方：200?250g 土壤或其他天然原料提取液1000ml，葡 萄糖或蔗糖或紅糖20?31g，蛋白胨或酵母粉1. 5?2. 5g，pH自然。裝入各種體積的三角 瓶、輸液瓶中滅菌、冷卻5-25 °C后無(wú)菌條件下接入一級(jí)斜面菌種，斜面長(zhǎng)度5?10mm，25 °C、 100-150r/m震蕩培養(yǎng)2?3d，使菌絲球長(zhǎng)滿培養(yǎng)液。
[0024] 二級(jí)固體菌種：培養(yǎng)基配方：培養(yǎng)基含水量含水量62%，其余48%部分中含有麥 粒49%、草粉或木屑50%、石膏1%，pH自然。裝入玻璃或聚丙烯菌種瓶中，封口，滅菌，無(wú) 菌條件下接入一級(jí)斜面菌種，斜面長(zhǎng)度5?10mm。25°C避光條件下培養(yǎng)15?25d，菌絲滿 瓶后備用。
[0025] 三級(jí)液體菌種：培養(yǎng)基配方：200?250g 土壤或其他天然原料提取液1000ml，葡 萄糖或蔗糖或紅糖20?31g，蛋白胨或酵母粉1. 5?2. 5g，pH自然。裝入發(fā)酵罐中滅菌、 冷卻5-25°C后無(wú)菌條件下接入二級(jí)液體菌種，接種量5%?7. 5%，通氣培養(yǎng)2?3d，使菌 絲球長(zhǎng)滿培養(yǎng)液。
[0026] 三級(jí)固體菌種：培養(yǎng)基配方中含水量60%?65%，其余部分中包含木屑75%、麩 皮或米糠 24%、石膏1%，pH自然。培養(yǎng)料拌合均勻后裝入菌袋中，菌袋大小為長(zhǎng)50? 60cm，寬15?25cm的聚乙烯或聚丙烯食用菌菌袋，用橡皮筋或細(xì)繩扎緊袋口，常規(guī)常壓或 高壓滅菌。冷卻5-25 °C后，在無(wú)菌條件下在菌袋兩端接入二級(jí)固體菌種，接種量3 %?5 %。 25°C避光條件下培養(yǎng)15?25d，使菌絲體長(zhǎng)滿培養(yǎng)基。
[0027] 固體培養(yǎng)基長(zhǎng)滿菌絲后，表面黃褐色、褐色、紫褐色。培養(yǎng)料緊實(shí)、較堅(jiān)實(shí)，敲擊聲 音清脆。
[0028] 上述天然原料也可以是麩皮，或米糠，或小麥粒，或黃豆粉，或木屑，或松針，或馬 鈴薯，或干麥芽，或鮮麥芽，可以是一種或者多種的組合。
[0029] (3) 土壤投料：每666. 7m2 土地均勻撒入天然有機(jī)物的粉料或1?20cm的節(jié)料，用 量為1000?3000kg(以風(fēng)干料計(jì)算，含水量12%?15% )，用機(jī)具翻耕1?2次，用耙子耙 細(xì)，讓有機(jī)物與表層15?20cm的土壤混合均勻。上述天然有機(jī)物可以是：各種木屑、植物 秸桿、園林樹枝、桑樹枝條、果樹枝條、樹葉、雜草、有機(jī)垃圾、禽畜糞便、酒糟、甘蔗渣、甜菜 渣、中藥渣、廢紙?jiān)⒑犹粱驈U水處理的淤泥，單一一種或多種原料混合。可以是粉碎料、細(xì) 節(jié)料、細(xì)片料等?？梢允切迈r、半干燥、干燥的原料。
[0030] (4) 土壤接種：在投料后的土壤中將三級(jí)固體菌種或三級(jí)液體菌種均勻接種， 采用條播（間距20?50cm)、窩播（間距30?40cm)或混播的方法，三級(jí)固體菌種用 量為100?150袋/666. 7m2,每袋濕重為1. 5?2. 5kg。三級(jí)液體菌種的用量為200? 500L/666. 7m2,均勻噴灑。播種后灌水，每666. 7m2 土地用水2000?3000kg。
[0031] (5) 土壤覆蓋：澆水后用農(nóng)用薄膜覆蓋土地，塑料薄膜寬1?1. 2m，條狀覆蓋，四周 用石塊或土塊壓實(shí)，以免風(fēng)吹。薄膜上用樹枝、稻草、草簾等覆蓋。
[0032] (6)發(fā)菌管理播種后7?10d內(nèi)不揭薄膜。之后氣溫如果在20°C以上，每天揭膜 1?5次，通風(fēng)5?lOmin，氣溫如果在20°C以下，注意保溫，可以用草簾或秸桿進(jìn)行覆蓋保 溫。一般情況下，經(jīng)過(guò)20?40d菌絲體會(huì)布滿土壤表面，再過(guò)10?15d后形成紫紅色的菌 皮。菌皮形成后每天噴水1?2次，用水量100?200kg/666. 7m2,噴水后通風(fēng)10?20min， 繼續(xù)覆蓋。在培養(yǎng)菌皮的過(guò)程中，可以在土面插放石板、塑料板，高度為20?25cm，長(zhǎng)度不 限，依操作方便為度，板材間的間距為20?30cm。板材表面可以覆蓋塑料薄膜或遮陽(yáng)網(wǎng)，以 便保濕。菌皮可以在板材的兩邊形成，可以提高紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌皮產(chǎn)量50%?100%。
[0033] (7)菌皮采收：當(dāng)土壤表面形成的紫紅色菌皮變硬，厚度達(dá)到5?15mm后，即可采
【權(quán)利要求】
1. 一種培養(yǎng)紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌皮原位去除土壤中重金屬的方法，其特征在于按照以下步 驟進(jìn)行： 步驟1 :準(zhǔn)備紫紋羽卷?yè)?dān)菌種； 步驟2 :菌種培養(yǎng)；培養(yǎng)出三級(jí)液體菌種和三級(jí)固體菌種； 步驟3 :土壤投料，均勻撒入天然有機(jī)物； 步驟4 :土壤接種，在投料后的土壤中將三級(jí)固體菌種或三級(jí)液體菌種均勻接種； 步驟5 :土壤覆蓋，澆水后用農(nóng)用薄膜覆蓋土地； 步驟6 :發(fā)菌管理，進(jìn)行菌皮培養(yǎng)； 步驟7 :菌皮采收； 步驟8 :菌皮厭氧液化處理； 步驟9 :對(duì)厭氧液化的菌皮進(jìn)行重金屬回收； 步驟10 :對(duì)土壤中紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌絲體的殺滅，當(dāng)土壤中重金屬含量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 后，不需要讓活的紫紋羽卷?yè)?dān)菌菌絲繼續(xù)殘留在土壤中，可將菌絲體殺滅。
【文檔編號(hào)】B09C1/10GK104096710SQ201410315289
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】賀新生, 張春霞, 楊東升, 張能, 趙苗, 譚娟, 張紫薇, 李浪, 郭軍, 羅雪飛 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)