一种石油污染土壤用复合生物菌肥及其制备方法与流程

2021-01-30 20:01:49|

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本发明属于肥料技术领域，尤其涉及一种石油污染土壤用复合生物菌肥及其制备方法。

背景技术：

土壤是人类赖以生产和发展的重要自然资源了，也会影响自然生态系统的要素之一。有机物污染造成土壤污染的主要原因之一，据相关研究报道，我国受有机物污染的农田达3.6×10⁷平方公顷，其中石油污染土壤面积达到了1000平方公顷。

石油是一种复杂的多组分均质混合物，被称为现在工业的“血液”，现在社会中的“黑色金子”，其主要成分有烷烃、环烷烃和芳香烃，还有少量的含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物、胶质和沥青质等。石油进入到土壤后，会破坏土壤结构，分散土粒，使土壤的透水性降低；其富含的反应基能与无机氮、磷结合并限制硝化作用和脱磷酸作用，而使土壤有效氮、磷的含量减少；阻碍植物根系的呼吸与吸收、植物根系对土壤环境中养分吸收，影响农作物的的根系生长，导致作物减产；通过根系吸收后残留在作物的粒籽部分，由食物链影响人体健康。

石油污染土壤的修复技术有物理修复、化学修复、生物修复。物修复包括焚烧法、隔离法和换土法等，能量消耗高、适用性窄，需要专门的设备，且存在生二次污染。化学修复包括萃取法、土壤洗涤法、热处理法、电修复和化学氧化法等，易破坏土壤的结构，存在二次污染。生物修复是利用特定的生物(微生物、原生动物、植物)吸收转、转化、消除或降解环境污染物，实现环境进化、生态效应恢复，具有应用范围度广、处理效果好、不产生二次污染、对环境影响小的特点。，现有技术中大多采用单一的微生物修复或植物修复技术来处理石油污染土壤，其处理效果受到了限制。因此，人们研究出了微生物修复与农业作物联合修复技术。

目前石油污染土壤都是经过长期修复处理，合格后才能用于经济植物的种植，经济效低。微生物修复与农业作物联合修复技术虽然实现了农业作物的种植，但是农业作物种植存在养分吸收低、施肥难的问题，作物生长慢，种植的作物中存在危害性物质。

如申请号为cn201911041475.4的专利公开了一种石油污染土壤微生物及植物联合原位修复工艺，(1)取被石油污染的土壤进行菌群筛选；(2)将步骤(1)所得微生物与海藻酸钠溶液混合，并加入壳聚糖溶液、交联剂和棉花种子，搅拌反应后，制得改性棉花种子；(3)将肥料缓释剂加入被石油污染的土壤中，并控制土壤含水量，静置反应；(4)将步骤(2)所得改性棉花种子施入经步骤(3)处理的被石油污染的土壤中，控制土壤含水量，培养6～9个月。本发明在修复工艺中加入自制废料缓释剂和改性棉花种子可有效提高修复工艺对土壤的修复效果，大大降低被石油污染土壤中石油的含量。

如申请号为cn201610018597.1的专利公开了一种石油污染土壤的生物修复方法：(1)在受石油污染的土壤中加入0.1～1kg/m2的液体混合微生物制剂、占土壤质量百分比为1～5％的表面活性剂、占土壤质量百分比为1～3％的生物碳源、占土壤质量百分比为2～8％的有机复合肥料，使土壤中元素比例为c：n：p：k＝90～120：8～12：1～2：2～4；(2)采用保水保温措施覆盖多孔地膜，并采用灌溉和翻耕措施，保持土壤水份含量为20～30％，翻耕操作周期为1～4周1次。所述的农业作物选自紫花苜蓿、披碱草或棉花中的一种或多种。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明通过石油污染土壤的性以及作物在石油污染土壤中对养分的吸收作用，提供了一种石油污染土壤用复合生物菌肥，可以用于石油污染土壤石油经济植物的种植，实现土壤修复、土壤的经济效益。本发明具体是通过以下技术方案实现的。

一种石油污染土壤用复合生物菌肥，由固定化菌剂、基肥、改性复合载体按3-4:8-15：6-7的质量比制成；固定化菌剂是粘质沙雷氏杆菌、热带假丝酵母菌、荧光假单胞菌的复合菌固定化制成；改性复合载体由豆粕、菜籽粕、纳米级粉煤灰按5-8:5-8：2-3的质量比制成。

优选地，所述改性复合载体的制备为：将豆粕、菜籽粕混合，超微粉碎后，加入其质量0.5-1％的植酸，静置处理20-25min后，加水调制成40-50w％的浆液；然后向浆液中加入其质量3-5％的硬脂酸和其质量0.1-0.3％的六偏磷酸钠，在80-90℃下处理2-3h，干燥即得复合载体。

优选地，所述固定化菌剂的制备过程具体为：

(1)将粘质沙雷氏杆菌、热带假丝酵母菌、荧光假单胞菌结合分解接种到石油培养基中进行驯化培养；然后将驯化所得的粘质沙雷氏杆菌液、热带假丝酵母菌液、荧光假单胞菌液接种到同一石油培养基中，制得复合菌液；

接种过程中，粘质沙雷氏杆菌液、热带假丝酵母菌液、荧光假单胞菌液的接种量分别为石油培养基质量的3-5％、3-5％、1-2％。

(2)将复合菌液与固定载体按1：3-5的质量比混合，加入质量0.1％的领苯二甲酸丁酯，搅拌均匀，在28-30℃下保温处理6-10min，制得固定化菌剂。

优选地，所述固定载体由无机纳米颗粒、亚磷酸酯、壳聚糖按0.5-1:2-3:10-15的质量比制成。

优选地，所述无机纳米颗粒由纳米fe3o4、纳米硼酸钙按1：1的质量比组成。

优选地，所述固定载体的制备方法为：将无机纳米颗粒放放入到浓硫酸溶液氧化处理30-40min，获得氧化无机纳米颗粒；将氧化无机纳米颗粒、亚磷酸酯、壳聚糖混合成混合载体，加入20倍量水，加入混合载体质量1％的十二烷基磺酸钠、混合载体质量0.1％氧化苯甲酰、混合载体质量2％的n,n’-亚甲基双丙烯酰胺、混合载体质量0.1％聚乙烯醇，混合均匀，加热至70-80℃，保温处理2h，制得固定载体。

优选地，所述石油污染土壤用复合生物菌肥的制备方法为：取堆肥和其质量30-40％磷矿粉混合制程基肥；将固定化菌剂、基肥、改性复合载体混合，加入2倍量水，高速搅拌均匀，干燥，制得复合生物菌肥。

本发明的另一目的在于提供一种上述种石油污染土壤用复合生物菌肥的应用，用于石油污染土壤绿玉树的种植。

需要说明的是，上述石油培养基质为石油含量为1w％的pad液体培养基。

本发明的有益效果在于：

本发明采用粘质沙雷氏杆菌、热带假丝酵母菌、荧光假单胞菌混合作为复合菌剂，能降解石油中的小分子、大分子烃类物质，同时在降解过程中会生产生物表面活性剂，改善石油对菌剂、植物根系的阻碍能力成；采用无机纳米颗粒、亚磷酸酯、壳聚糖通过改性处理制成微孔固定载体，固定载体对石油具有良好的相溶性，能携带复合菌剂渗透到污染土壤的石油中，促进复合菌剂的降解作用。

本发明采豆粕、菜籽粕、纳米级粉煤灰经改性处理后的复合载体对基肥、固定菌剂进行进一步处理，复合载体与土壤颗粒外的石油之间具有得良好的吸附作用，能降低肥料的养分或菌剂的淋溶损失；而且对石油中有良好的相溶性、分散性，促进肥料养分在石油污染土壤中分散，使植物能吸收到肥料中养分。同时复合载体具有良好的缓释性，能缓慢释放其中的肥料养分，降低肥料养分的损失，能在较长时间内为植物提供养分。

本发明提供的复合生物菌肥，能有效降解石油污染土壤中的小分子、大分子烃类物，与土壤颗粒外的石油层之间具有得良好的吸附、相溶、分散作用，使复合菌剂、养分在石油层的分散、渗透作用，减少了石油层对微生物、养分的阻碍作用，促进复合菌剂降解石油、污染土壤中植物对养分的吸收；而且复合生物菌肥具有良好的缓释性，能缓慢释放其中的复合菌剂、养分，延长复合生物菌肥的作用。本发明提供的复合生物菌肥，可以用于石油污染土壤绿玉树的种植，能为绿玉树的生长及时补充养分，同时可以实现石油污染土壤的修复。

具体实施方式

下面结核具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1石油污染土壤用复合生物菌肥

1、改性复合载体的制备：

改性复合载体由豆粕、菜籽粕、纳米级粉煤灰按5:5：2的质量比制成。

制备过程：豆粕、菜籽粕混合，超微粉碎后，加入其质量0.5％的植酸，静置处理20-25min后，加水调制成40w％的浆液；然后向浆液中加入其质量3％的硬脂酸和其质量0.1％的六偏磷酸钠，在80-90℃下处理2h，干燥，即得复合载体。

2、固定化菌剂

2.1固定载体的制备：

固定载体由无机纳米颗粒、亚磷酸酯、壳聚糖按0.5:2:10的质量比制成；其中无机纳米颗粒由纳米fe3o4、纳米硼酸钙按1：1的质量比组成。

制备过程：将无机纳米颗粒放放入到浓硫酸溶液氧化处理30min，获得氧化无机纳米颗粒；将氧化无机纳米颗粒、亚磷酸酯、壳聚糖混合成混合载体，加入20倍量水，加入混合载体质量1％的十二烷基磺酸钠、混合载体质量0.1％氧化苯甲酰、混合载体质量2％的n,n’-亚甲基双丙烯酰胺、混合载体质量0.1％聚乙烯醇，混合均匀，加热至70-80℃，保温处理2h，制得固定载体

2.2固定化菌剂的制备：

(1)将粘质沙雷氏杆菌、热带假丝酵母菌、荧光假单胞菌结合分解接种到石油培养基中进行驯化培养(25℃)；然后将驯化所得的粘质沙雷氏杆菌液、热带假丝酵母菌液、荧光假单胞菌液接种到同一石油培养基中(25℃)，制得复合菌液；

接种过程中，粘质沙雷氏杆菌液、热带假丝酵母菌液、荧光假单胞菌液的接种量分别为石油培养基质量的3％、3％、1-2％；

石油培养基质为石油含量为1w％的pad液体培养基；

(2)将复合菌液与固定载体按1：3的质量比混合，加入质量0.1％的领苯二甲酸丁酯，搅拌均匀，在28-30℃下保温处理6-10min，制得固定化菌剂。

3、石油污染土壤用复合生物菌肥的制备：

取堆肥和其质量30％磷矿粉混合制程基肥；将固定化菌剂、基肥、改性复合载体按3:8：6的质量比混合，加入2倍量水，高速搅拌均匀，干燥，制得复合生物菌肥。

实施例2石油污染土壤用复合生物菌肥

1、改性复合载体的制备：

改性复合载体由豆粕、菜籽粕、纳米级粉煤灰按5:7：3的质量比制成。

制备过程：豆粕、菜籽粕混合，超微粉碎后，加入其质量0.8％的植酸，静置处理20-25min后，加水调制成45w％的浆液；然后向浆液中加入其质量4％的硬脂酸和其质量0.2％的六偏磷酸钠，在80-90℃下处理2.5h，干燥即得复合载体。

2、固定化菌剂

2.1固定载体的制备：

固定载体由无机纳米颗粒、亚磷酸酯、壳聚糖按0.8:2.5:12的质量比制成；其中无机纳米颗粒由纳米fe3o4、纳米硼酸钙按1：1的质量比组成。

制备过程：将无机纳米颗粒放放入到浓硫酸溶液氧化处理40min，获得氧化无机纳米颗粒；将氧化无机纳米颗粒、亚磷酸酯、壳聚糖混合成混合载体，加入20倍量水，加入混合载体质量1％的十二烷基磺酸钠、混合载体质量0.1％氧化苯甲酰、混合载体质量2％的n,n’-亚甲基双丙烯酰胺、混合载体质量0.1％聚乙烯醇，混合均匀，加热至70-80℃，保温处理2h，制得固定载体

2.2固定化菌剂的制备：

接种过程中，粘质沙雷氏杆菌液、热带假丝酵母菌液、荧光假单胞菌液的接种量分别为石油培养基质量的5％、3％、2％；

石油培养基质为石油含量为1w％的pad液体培养基；

(2)将复合菌液与固定载体按1：4的质量比混合，加入质量0.1％的领苯二甲酸丁酯，搅拌均匀，在28-30℃下保温处理6-10min，制得固定化菌剂。

3、石油污染土壤用复合生物菌肥的制备：

取堆肥和其质量6％磷矿粉混合制程基肥；将固定化菌剂、基肥、改性复合载体按4:10：7的质量比混合，加入2倍量水，高速搅拌均匀，干燥，制得复合生物菌肥。

实施例3石油污染土壤用复合生物菌肥

1、改性复合载体的制备：

改性复合载体由豆粕、菜籽粕、纳米级粉煤灰按8:5：3的质量比制成。

制备过程：豆粕、菜籽粕混合，超微粉碎后，加入其质量1％的植酸，静置处理25min后，加水调制成50w％的浆液；然后向浆液中加入其质量5％的硬脂酸和其质量0.3％的六偏磷酸钠，在80-90℃下处理3h，干燥，即得复合载体。

2、固定化菌剂

2.1固定载体的制备：

固定载体由无机纳米颗粒、亚磷酸酯、壳聚糖按1:2:10的质量比制成；其中无机纳米颗粒由纳米fe3o4、纳米硼酸钙按1：1的质量比组成。

2.2固定化菌剂的制备：

接种过程中，粘质沙雷氏杆菌液、热带假丝酵母菌液、荧光假单胞菌液的接种量分别为石油培养基质量的5％、5％、2％；

石油培养基质为石油含量为1w％的pad液体培养基；

(2)将复合菌液与固定载体按1：5的质量比混合，加入质量0.1％的领苯二甲酸丁酯，搅拌均匀，在28-30℃下保温处理6-10min，制得固定化菌剂。

3、石油污染土壤用复合生物菌肥的制备：

取堆肥和其质量40％磷矿粉混合制程基肥；将固定化菌剂、基肥、改性复合载体按4:8：7的质量比混合，加入2倍量水，高速搅拌均匀，干燥，制得复合生物菌肥。

试验例1

取石油污染土壤，经检测石油污染土壤中总石油烃的含量为2137mg/kg,调节其含水率为25％，均分为4份,盆装；向3份石油污染土壤土壤中分别加入实施例1-实施例3所制得的复合生物菌肥搅拌均匀(复合生物菌肥的添加量为石油污染土壤土壤的15％)，在混合后的土壤中种植绿王树扦插苗(昆明品种)，以另外一份不加复合生物菌肥的石油污染土壤作为空白对照组(每个处理设3个重复)；保持通气，维持土壤含水率稳定，维持土壤温度在28-22℃下。处理一段时间后，检测复合生物菌肥对石油污染土壤中总石油烃的降解率以及绿王树的生长情况如表1所示。

表1

在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。

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