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CN107384829A - 巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用 - Google Patents

巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用，属于环境有机污染生物修复领域。本发明将巨大芽孢杆菌YJB3制成菌悬液或固定化菌剂，接种于人工湿地植物根际或水体中，内生菌可定殖于植物体内或根际，使内生菌单独或与人工湿地植物联合对人工湿地水体中PAEs污染进行高效净化。本发明操作简单、安全、经济，环境友好，能够有效提高人工湿地PAEs等有机污染的净化效率。

Description

巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用
技术领域
本发明属于环境有机污染生物修复领域，具体涉及一种巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体邻苯二甲酸酯(PAEs)污染净化中的应用。
背景技术
人工湿地是利用自然生态系统中物理、化学和生物等因素的协调作用，模仿自然湿地而建造的综合性生态系统实现污水净化。水竹芋、芦竹、美人蕉、菖蒲、莎草和香根草等植物是人工湿地中常见植物，它们是人工湿地的核心组成部分，对于污水中PAEs等有机污染物的去除发挥重要作用。人工湿地净化技术具有环保、高效、低投资、低运营费和维护管理方便等优点，已经被广泛应用于生活污水、工业废水、农业径流、甚至垃圾渗滤液的处理。
人工湿地中的微生物种群在人工湿地污水净化过程中起着及其重要的作用。人工湿地中微生物的生物量可以作为人工湿地生态系统中土壤物理化学特征、有机质积累和分解的一个有效反映指标。水体中有机污染物对湿地植物产生一定的毒害作用，影响湿地系统对污水系统的净化效率。为了克服污水中有机污染物对湿地植物的生长和提高净化效率，利用植物内生菌与湿地植物联合作用可提高人工湿地系统对有机污染物的净化效率。湿地植物为定植于其体内的内生菌提供营养，反过来内生菌通过促生作用促进植物生长、降低PAEs等有机污染物对植物的毒害作用，并降解或挥发有机污染物。将高效降解PAEs植物内生菌应用到人工湿地系统中，可以通过提高人工湿地系统中整体微生物活动来实现受污染水环境的污染物降解，是一种成本低、环境生态效益显著的技术手段。
值得引起注意的是可以利用植物内生菌接种于人工湿地植物根际或体内，提高人工湿地植物生长、提高PAEs等有机污染物的降解效率，强化人工湿地净化效率目前还没有专利和文献报道植物内生菌在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体邻苯二甲酸酯(PAEs)污染净化中的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
本发明提供一种巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体邻苯二甲酸酯(PAEs)污染净化中的应用。
所述的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)YJB3的保藏信息：保藏单位：中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏日期：2017年06月28日，保藏地址：中国.武汉.武汉大学，保藏编号：CCTCC NO：M 2017389。
将所述的巨大芽孢杆菌(B.megaterium)YJB3按照浓度为106～109CFU/mL接种量为1～10mL接种于人工湿地植物根际或水体中强化PAEs污染净化。
所述的人工湿地植物包括水竹芋、芦竹、美人蕉、菖蒲、梭鱼草、莎草和香根草等。
所述的人工湿地植物可以栽培在人工湿地的土壤或砂石基质或浮排上。
所述的巨大芽孢杆菌(B.megaterium)YJB3能促进人工湿地植物生长。
所述的巨大芽孢杆菌(B.megaterium)YJB3菌液制备方法为：取斜面保藏B.megaterium YJB3菌种转接于100mL LB液体培养基中，30℃，120rpm摇床培养7～9h后，3000r/min离心收集菌体，然后悬浮于PBS溶液中，稀释至浓度为106～109CFU/mL的菌悬液并补充0.5～1.5g/L的醋酸钠为起始碳源。
所述的巨大芽孢杆菌(B.megaterium)YJB3溶解无机磷Ca3(PO4)2、AlPO4、FePO4的能力为6.16～40.78mg/L，溶解有机磷卵磷脂的能力为80.35～108.26mg/L。
所述的巨大芽孢杆菌(B.megaterium)YJB3固氮能力以固氮酶还原生产的乙烯量表示，所述的巨大芽孢杆菌(B.megaterium)YJB3固氮酶活性为105.56～135.89nmol C2H4/(h·mL)。
所述的巨大芽孢杆菌(B.megaterium)YJB3产嗜铁素的水平为69.72～96.86％。
所述的巨大芽孢杆菌(B.megaterium)YJB3可以抑制植物病原菌丝核菌(Rhizoctonia solani)、壳球孢属(Macrophomina phaseolina)和镰刀菌属(Fusariumoxysporum)。
将所述的巨大芽孢杆菌YJB3制成菌悬液或固定化菌剂。
所述的固定化菌剂所用的包埋剂，包括海藻酸钠、卡拉胶、琼脂糖和聚乙烯醇等中的至少一种。
所述的固定化菌剂的载体可以为生物炭、多孔石、炉渣、陶粒和聚氨酯过滤棉等中的至少一种。
所述的邻苯二甲酸酯(PAEs)为邻苯二甲酸二乙酯(DEP)或/和邻苯二甲酸二甲酯(DMP)或/和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和/或邻苯二甲酸二正辛酯(DnOP)和/或邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)和/或邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明提供利用植物内生菌B.megaterium YJB3菌液通过根际接种使内生菌定殖于人工湿地植物体内或根际，或者直接将菌剂投放在PAEs污染水体中，使内生菌单独或与人工湿地植物联合对人工湿地水体中PAEs污染进行高效净化。本发明操作简单、安全、经济，环境友好，能够有效提高人工湿地PAEs等有机污染的净化效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明所使用的LB培养基：胰蛋白胨10g，酵母提取物5g，NaCl为10g，pH 7.5，水1000mL；培养基使用前先在121℃下高温灭菌20min。
磷酸缓冲液(PBS，g·L-1)：K2HPO4，1.44；KH2PO4，0.24；KCl，0.2；NaCl，8.0；pH 7.2。
实施例中所述的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)YJB3的保藏信息：保藏单位：中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏日期：2017年06月28日，保藏地址：中国.武汉.武汉大学，保藏编号：CCTCC NO：M 2017389。
实施例1
取斜面保藏的B.megateriumYJB3菌种转接于LB液体培养基中，30℃，120rpm摇床培养7h后，3000rpm离心3min，收集菌体，用PBS冲洗2～3次后，重悬得到菌悬液，调整菌体浓度为108CFU/mL，并补充0.5g/L的醋酸钠为起始碳源，采用灌根法按照每株植物5mL的接种量，将其接种于栽培于砂石基质的人工湿地植物美人蕉、芦竹、莎草的根际，接菌后60天采人工湿地下游水体样品和植物样品分别进行测定。结果显示，相对于未接种处理，B.megateriumYJB3使水体中DMP、DEP、DBP、DnOP、DEHP和BBP去除率分别提高了38％、29％、32％、23％、19％和20％，同时使上述湿地植物的生物量分别增加了20％，16％和23％。
实施例2
取斜面保藏的B.megateriumYJB3菌种转接于LB液体培养基中，30℃，120rpm摇床培养7h后，3000rpm离心3min，收集菌体，用PBS冲洗2～3次后，重悬得到菌悬液，调整菌体浓度为108CFU/mL，并补充0.5g/L的醋酸钠为起始碳源，将菌体用包埋剂固定：包埋剂溶液的体积比为1:3，将聚乙烯醇与微生物混合液滴入饱和硼酸溶液，进行凝胶化反应，静置3h后滤出固定化微生物颗粒，即固定化菌剂；然后按照100g/L的接种量，将固定化菌剂直接加入PAEs污染水体中，使其流过栽培在土壤基质的梭鱼草、水竹芋和美人蕉的人工湿地，添加菌剂与湿地植物联合作用，接菌后75天分别采集人工湿地下游水体样品和植物样品进行测定。结果，相对于未接种处理，B.megateriumYJB3使水体中DMP、DEP、DBP、DnOP、DEHP和BBP去除率分别提高了45％、39％、40％、33％、29％和30％，同时使上述湿地植物的生物量分别增加了18％、22％和15％。
实施例3
取斜面保藏的B.megateriumYJB3菌种转接于LB液体培养基中，30℃，120rpm摇床培养7h后，3000rpm离心3min，收集菌体，用PBS冲洗2～3次后，重悬得到菌悬液，调整菌体浓度为108CFU/mL，并补充0.5g/L的醋酸钠为起始碳源，将菌体固定于载体上生物炭上，然后按照150g/L的接种量，将其施于PAEs污染水体中，使其流过砂石基质的人工湿地，湿地植物为美人蕉、水竹芋和菖蒲，添加菌剂与湿地植物联合作用，接菌后80天分别采集人工湿地下游水体样品和植物样品进行测定。结果显示，相对于未接种处理，B.megateriumYJB3使水体中DMP、DEP、DBP、DnOP、DEHP和BBP去除率分别提高了52％、40％、36％、41％、39％和34％，同时使上述湿地植物的生物量分别增加了30％、21％和27％。
实施例4
取斜面保藏的B.megateriumYJB3菌种转接于LB液体培养基中，30℃，120rpm摇床培养7h后，3000rpm离心3min，收集菌体，用PBS冲洗2～3次后，重悬得到菌悬液，调整菌体浓度为108CFU/mL，并补充0.5g/L的醋酸钠为起始碳源，按照5％(接种量/处理水体量，v/v)接种量将菌悬液直接施于PAEs污染水体中，使其栽培有芦竹、香根草和美人蕉的浮排联合作用，接菌后70天分别采集水体样品和植物样品，进行测定。结果显示，相对于未接种处理，B.megateriumYJB3使水体中DMP、DEP、DBP、DnOP、DEHP和BBP去除率分别提高了41％、33％、26％、21％、19％和23％，同时使上述湿地植物的生物量分别增加了12％、9％和17％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用，其特征在于：
所述的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)YJB3，于2017年06月28日保藏于中国武汉市武汉大学的中国典型培养物保藏中心，保藏编号：CCTCC NO：M 2017389。
2.根据权利要求1所述的巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用，其特征在于：
将所述的巨大芽孢杆菌YJB3按照浓度为106～109CFU/mL接种量为1～10mL接种于人工湿地植物根际或水体中强化PAEs污染净化。
3.根据权利要求1或2所述的巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用，其特征在于：
将所述的巨大芽孢杆菌YJB3制成菌悬液或固定化菌剂。
4.根据权利要求3所述的巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用，其特征在于：
所述的固定化菌剂所用的包埋剂，包括海藻酸钠、卡拉胶、琼脂糖和聚乙烯醇中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用，其特征在于：
所述的固定化菌剂的载体为生物炭、多孔石、炉渣、陶粒和聚氨酯过滤棉中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用，其特征在于：
所述的PAEs为邻苯二甲酸二乙酯或/和邻苯二甲酸二甲酯或/和邻苯二甲酸二丁酯和/或邻苯二甲酸二正辛酯和/或邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和/或邻苯二甲酸丁基苄基酯。
7.根据权利要求2所述的巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用，其特征在于：
所述的人工湿地植物包括水竹芋、芦竹、美人蕉、菖蒲、梭鱼草、莎草和香根草。
8.根据权利要求2或7所述的巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用，其特征在于：
所述的人工湿地植物栽培在土壤或砂石基质或浮排上。
9.根据权利要求1所述的巨大芽孢杆菌YJB3在人工湿地水体PAEs污染净化中的应用，其特征在于：
所述的巨大芽孢杆菌YJB3能促进人工湿地植物生长。
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