技术领域
[0001] 本
发明涉及一种镉、铅污染水体的微生物-植物-动物联合修复方法，属于生态环保领域。
背景技术
[0002] 重金属污染是当今社会上倍受各国家及研究学者等关注的公害之一，随着现代化农业的不断发展，含有重金属的
农药和化肥的大量使用、城市生活污水和垃圾的不当处理等问题使水体重金属污染日趋严重。水体重金属污染直接影响着
农作物、水产品的
质量，针对重金属污染水体的修复，主要包括物理修复，
化学修复，水体
生物修复技术，水体生物修复技术又分为微生物、高等植物、动物修复等，生物修复技术具有环保、低耗、环境影响小的特点，在实际水体重金属污染治理中，可作为主要研究的方向。因此，高效低耗的治理水体重金属污染方法的开发尤为重要。
[0003] 水芹，多年生草本植物。有研究报道显示，水芹在U、Cd或Cd-Zn-Pb复合污染胁迫下具有较好的抗逆性，(姚天月等,2016；王友保等,2011)。
[0004] 中国
专利CN 106348531A公开了一种复合生物法处理含镉
废水的方法，利用
象鼻虫幼虫制备
螯合物进行水体初步螯合，再利用水芹根部富集镉离子初步去除，再利用曲霉
发酵小麦作为鱼食，使曲霉所产曲酸络合残余镉离子并富集在鱼食上，将重金属转移至鱼体内，回收鱼类完成处理；而在自然界中，重金属几乎不是单独存在于某一环境中，往往具有伴随性、综合性，即应考虑复合污染中重金属的去除。
[0005] 中国专利CN 107129049A公开了一种利用底栖动物修复重金属污染城市水体的方法，该专利采用放养褶纹冠蚌的方法待其生长170-190天后
收获，进一步处理以去除水体中重金属(Cd、Pb)；该专利说明在水体重金属污染治理中，利用水体底栖动物修复的方法可行，且操作简单易行。河蚬是一种常见的
淡水底栖动物，且目前没有利用河蚬来进行重金属污染水体的相关专利报道。
[0006] 针对上述方案存在的问题，有必要开发一种适用于对水体重金属复合污染的方法对工业废水、城市污染水体、池塘等小型污染水域进行修复，且
吸附钝化重
金属离子效果佳、操作方式简单、成本低的生物联合修复技术。
发明内容
[0007] 针对
现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种镉、铅复合污染水体的微生物-植物-动物联合修复方法，属于生态环保领域。本发明所述方法中所采用的底栖动物河蚬，具有富集铅、镉的性能，在其生长过程中，逐渐富集污染水体下部重金属，此外，河蚬常被作为监测水体污染情况的指示生物，放养操作简单，且其
摄食要求不高；水芹具有对重金属吸收富集能
力强且耐性较好，通过其大面积的生长繁殖，可富集污染水体上部的重金属含量；本发明中所采用的菌种为巨大芽孢杆菌与代尔夫特菌，通过其代谢产物与重金属离子的络合作用可进一步降低水体中重金属的生物有效性。本发明通过河蚬-水芹-微生物菌种的协同作用，实现复合污染水体中铅、镉的去除。
[0008] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种重金属污染水体的微生物-植物-动物联合修复方法，具体包括以下步骤：
[0009] 步骤一、将河蚬种苗放养于重金属污染水体，随其生长初步富集重金属；
[0010] 步骤二，微生物发酵液与河蚬饵料按比例混合，投放于污染水体，利用微生物菌体直接吸附一部分重金属和/或通过其代谢产物螯合重金属后固定于饵料上，并沉降于水体底部，河蚬食用所述饵料将重金属富集于体内；
[0011] 步骤三，在污染水体岸边种植浮游植物水芹，利用水芹发达根系转移并富集重金属以去除水体上部的重金属；
[0012] 步骤四，回收河蚬与水芹，移除了污染水体中的部分重金属。
[0013] 进一步的，在步骤一中，河蚬种苗的放养量为80-120kg/亩。
[0014] 优选地，所述河蚬种苗的放养量为100kg/亩。
[0015] 进一步的，在步骤二中，所述微生物发酵液与河蚬饵料的混合比例为1：2～1：5；
[0016] 优选地，所述微生物发酵液与河蚬饵料的混合比例为1：3
[0017] 进一步的，在步骤二中，所述河蚬饵料为麦麸、黄豆粉、
豆粕粉、玉米粉、
棉子壳粉、米糠、绿藻、螺旋藻等中的一种或几种；
[0018] 进一步的，在步骤二中，所述微生物发酵液由巨大芽孢杆菌、代尔夫特菌混合发酵制备而成；
[0019] 所述微生物发酵液制备的具体步骤为：
[0020] a.斜面培养：将所述巨大芽孢杆菌、代尔夫特菌的原始菌种分别在无菌条件下接种于斜面培养基上，30-35℃条件下培养16-24h；
[0021] b.摇床培养：将步骤a培养的斜面菌种在无菌条件下分别接种于
种子培养基中，30-35℃、140-200r/min条件下培养14-18h；
[0022] c.
发酵罐混合培养：将步骤b培养好的巨大芽孢杆菌、代尔夫特菌种子液在无菌条件下共同接种于液体发酵培养基中，接种量均为10％-20％，在pH 6.5-7.2、罐压0.05～0.06MPa、30-35℃、通
风量1：0.4～0.6vvm的条件下，培养48-56h后下罐，得到混合菌发酵液。
[0023] 进一步的，所述斜面培养基配方(g/L)为：
牛肉浸膏3.0，蛋白胨5.0，
氯化钠5.0，琼脂粉18.0，pH 7.0±0.1；
[0024] 进一步的，所述种子培养基配方(g/L)为：
葡萄糖10.0，蛋白胨10.0，
酵母膏5.0，pH 7.0±0.1；
[0025] 进一步的，所述发酵培养基配方(g/L)为：玉米粉5.0-8.0，麸皮粉5.0-8.0，蛋白胨1.0-3.0，酵母膏1.0-3.0，
碳酸
钙0.5-1.5、
磷酸二氢
钾0.5-1.5，
硫酸镁0.3-0.5、pH 7.0±
0.1。
[0026] 进一步的，所述重金属污染水体为镉、铅污染水体。
[0027] 本发明中用于镉、铅污染水体的微生物-植物-动物联合修复方法中的菌株，巨大芽胞杆菌的保藏编号为ACCC 01030、代尔夫特菌的保藏编号为ACCC 01079。
[0028] 本发明有益效果为：
[0029] (一)本发明提供的镉、铅污染水体的微生物-植物-动物联合修复方法中，所采用的底栖动物河蚬，具有富集铅、镉的性能，放养操作简单，且其摄食要求不高，在其生长过程中，可逐渐富集污染水体下部重金属；
[0030] (二)本发明提供的镉、铅污染水体的微生物-植物-动物联合修复方法中，微生物种类搭配合理，巨大芽胞杆菌、代尔夫特菌分别能够耐受并吸附重金属铅、镉，通过其菌体本身吸附一部分重金属或通过其代谢产物与重金属离子的络合作用可进一步降低水体中重金属的生物有效性；
[0031] (三)菌体代谢产物与重金属离子络合后固定于饵料上，并沉降于水体底部，河蚬食用饵料将重金属富集于体内，采用该方式不仅利用了巨大芽胞杆菌、代尔夫特菌本身对重金属的吸附作用，同时通过其代谢产物与重金属的络合作用再经河蚬食用可以进一步降低污染水体下部的金属；
[0032] (四)本发明提供的镉、铅污染水体的微生物-植物-动物联合修复方法中，水芹具有对重金属吸收富集能力强且耐性较好，通过其大面积的生长繁殖，可富集污染水体上部的重金属含量。
[0033] (五)相对于现有技术单一地采用其中一种生物对重金属的富集而言，本发明结合利用河蚬-水芹-微生物菌种的协同作用，针对不同水位层的重金属污染情况着重采用了不同的富集方式，水芹具有对重金属吸收富集能力强且耐性较好，通过其大面积的生长繁殖，可富集污染水体上部的重金属含量。将河蚬种苗放养于重金属污染水域，再利用微生物菌种所产生的代谢产物与污染水中的重金属的络合作用并固定于饵料上，饵料下沉供河蚬食用从而可以有效地降低污染水下部的重金属含量。
附图说明
[0034] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035] 图1污染水体中Cd含量变化图；
[0036] 图2污染水体中Pd含量变化图。
具体实施方式
[0037] 以下
实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的
修改或替换，均属于本发明的范围。
[0038] 实施例中所述
试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得，或可以常规方法制备。
[0039] 实施例1
[0040] 具体包括以下步骤：
[0041] 步骤一、将河蚬种苗按100kg/亩放养于重金属污染水域，随其生长初步富集重金属；
[0042] 所述重金属污染水域为池塘；
[0043] 步骤二，巨大芽孢杆菌、代尔夫物菌混合发酵液与米糠按重量比例1：3混合，投放于污染水体，利用微生物菌体直接吸附一部分重金属或通过其代谢产物螯合重金属后固定于米糠上，并沉降于水体底部，河蚬食用米糠-微生物饵料将重金属进一步富集于体内；
[0044] 所述微生物发酵液制备的具体步骤为：
[0045] a.斜面培养：将所述巨大芽孢杆菌、代尔夫特菌的原始菌种分别在无菌条件下挑取一环接种于斜面培养基上，32℃条件下培养24h；
[0046] b.摇床培养：将步骤a培养的斜面菌种在无菌条件下以10％的接种量分别接种于种子培养基中，32℃、160r/min条件下培养16h；
[0047] c.发酵罐混合培养：将步骤b培养好的巨大芽孢杆菌、代尔夫特菌种子液在无菌条件下共同接种于液体发酵培养基中，接种量均为15％，在pH 6.5-7.2、罐压0.053MPa、32℃、
通风量1：0.5vvm的条件下，培养56h后下罐，得到混合菌发酵液。
[0048] 所述斜面培养基配方(g/L)为：牛肉浸膏3.0，蛋白胨5.0，氯化钠5.0，琼脂粉18.0，pH 7.0±0.1；
[0049] 所述种子培养基配方(g/L)为：葡萄糖10.0，蛋白胨10.0，酵母膏5.0，pH 7.0±0.1；
[0050] 所述发酵培养基配方(g/L)为：玉米粉7.0，麸皮粉6.0，蛋白胨2.0，酵母膏2.5，碳酸钙1.2、磷酸二氢钾1.0，
硫酸镁0.35、pH 7.0±0.1。
[0051] 所述微生物发酵液的有效活菌数为30-50cfu/mL，其中，巨大芽孢杆菌的有效活菌数为10-30cfu/mL、代尔夫特菌的有效活菌数为20-30cfu/mL；
[0052] 步骤三，在污染水体岸边种植浮游植物水芹、利用水芹发达根系转移并富集重金属以去除水体上部的重金属；
[0053] 步骤四，回收河蚬与水芹，即移除了污染水体中的部分重金属。
[0054] 在以上方法实施过程中，测定原始水样铅、镉含量，并每隔20d、40d、60d、80d、100d、120d取样测定污染水域重金属含量变化情况进行指标监测。
[0055] 实施例2
[0056] 具体包括以下步骤：
[0057] 步骤一、将河蚬种苗按80kg/亩放养于重金属污染水域，随其生长初步富集重金属；
[0058] 所述重金属污染水域为池塘；
[0059] 步骤二，巨大芽孢杆菌、代尔夫特菌混合发酵液与豆粕粉按比例1：5混合，投放于污染水体，利用微生物菌体直接吸附一部分重金属或通过其代谢产物螯合重金属后固定于豆粕粉上，并沉降于水体底部，河蚬食用豆粕粉-微生物饵料将重金属进一步富集于体内；
[0060] 所述微生物发酵液制备的具体步骤同实施例1；
[0061] 步骤三，在污染水体岸边种植浮游植物水芹、利用水芹发达根系转移并富集重金属以去除水体上部的重金属；
[0062] 步骤四，回收河蚬与水芹，即移除了污染水体中的部分重金属。
[0063] 在以上方法实施过程中，每隔20d、40d、60d、80d、100d、120d取样测定污染水域重金属含量变化情况进行指标监测。
[0064] 实施例3
[0065] 具体包括以下步骤：
[0066] 步骤一、将河蚬种苗按120kg/亩放养于重金属污染水域，随其生长初步富集重金属；
[0067] 所述重金属污染水域为池塘；
[0068] 步骤二，巨大芽孢杆菌、代尔夫物菌混合发酵液与棉子壳粉按比例1：2混合，投放于污染水体，利用微生物菌体直接吸附一部分重金属或通过其代谢产物螯合重金属后固定于棉子壳粉上，并沉降于水体底部，河蚬食用棉子壳粉-微生物饵料将重金属进一步富集于体内；
[0069] 所述微生物发酵液制备的具体步骤同实施例1；
[0070] 步骤三，在污染水体岸边种植浮游植物水芹、利用水芹发达根系转移并富集重金属以去除水体上部的重金属；
[0071] 步骤四，回收河蚬与水芹，即移除了污染水体中的部分重金属。
[0072] 在以上方法实施过程中，每隔20d、40d、60d、80d、100d、120d取样测定污染水域重金属含量变化情况进行指标监测。
[0073] 图1、图2表明了采用本发明的方法，污染水体中Cd、Pb含量的变化，由图可知，实施例1、2、3均能明显降低水体中的Cd、Pb含量；优选地，本发明中河蚬的放养量为100kg/亩；微生物菌种混合发酵液与河蚬饵料的混合比例为1：3。
[0074] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明
基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
