一种利用合果芋PSEUDOMONASREACTANS共生净化体系修复低浓度铀污染水体的方法.pdf

本发明提供一种利用合果芋-pseudomonas reactans共生净化体系修复低浓度铀污染水体的方法。将细菌pseudomonas reactans定殖到合果芋体内，构建合果芋-pseudomonas reactans共生净化体系，用于修复低浓度铀污染水体。本发明能使0.5-5mg/L铀污染水体的铀含量下降94.10％-99.30％，利用浸染和缠绕的方法可以使其铀含量降低至0.05mg/L以下。该方法既具有成本低廉、修复效率高，又具有处理步骤简单、环境风险小等特点，具有良好的社会效益和经济效益。

权利要求书
1.  一种利用合果芋-pseudomonas reactans共生修复体系净化低浓度含铀污染水体的方法，其特征在于：将细菌pseudomonas reactans定殖到合果芋体内，构建合果芋-pseudomonas reactans共生净化体系，并将之运用于低浓度含铀污染水体的生物修复，具体步骤是：
（1）配制培养基：称量牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、NaCl 0.5 g于烧杯中，加水1 L，高压灭菌，获得牛肉蛋白胨液体培养基，固体培养基需加入2%琼脂后再高压灭菌、倾倒平板；
（2）培养微生物，制备pseudomonas reactans悬液：用接种环沾取pseudomonas reactans培养液一环，在固体培养基上划线接种，将平板倒置在恒温培养箱中，培养温度为30℃，培养时间为24 h；
挑取单个菌落于牛肉蛋白胨液体培养基中，置于恒温振荡培养器中进行振荡培养，培养温度为30℃，培养时间为24 h；
（3）稀释pseudomonas reactans悬液：在超净工作台中，用无菌水将pseudomonas reactans悬液的浓度稀释为OD600=0.5；
（4）构建合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系：采用有机高分子材料制作浮岛固定合果芋，取稀释后pseudomonas reactans悬液1 mL，分别采用注射、浸染根部、茎部切口后用含菌纱布缠绕三种方式将之定殖到合果芋体内，建立合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系；
（5）采用合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系修复低浓度铀污染水体：调整铀污染水体的pH至5-6之间，按照每升铀污染水体种植20-30 g定殖合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系，水培24~30 d后将之打捞上来；
（6）回收合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系中的铀：采用高温焚烧方式将合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系进行灰化处理，再用浸出方式将其体内的铀回收。

2.  根据权利要求1所述构建合果芋-内生菌pseudomonas reactans共生净化体系并运用于修复低浓度含铀污染水体的方法，其特征在于，所述铀污染水体的铀浓度为0.5~5 mg/L。

3.  根据权利要求1所述的一种利用合果芋-内生菌pseudomonas reactans共生净化体系修复低浓度铀污染水体的方法，其特征在于：所述步骤5，为了达到更好的富集效果，采用合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系生长的温度环境，25℃-35℃。

4.  根据权利要求1所述的一种利用合果芋-内生菌pseudomonas reactans共生净化体系修复低浓度铀污染水体的方法，其特征在于：所述步骤5，合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系的投加量控制在35 g/L以下。

说明书一种利用合果芋-pseudomonas reactans共生净化体系修复低浓度铀污染水体的方法
技术领域
本发明涉及铀污染水体生物修复领域，本发明提供了一种利用合果芋（Syngonium podophyllum）-内生菌pseudomonas reactans共生净化体系修复低浓度铀污染水体的方法。
背景技术
为了满足核电对铀的不断增长的需求，铀矿开采的规模在不断加大。在铀矿开采和加工中产生的含铀废水也在不断增加。这些铀废水一旦进入环境，就会通过食物链进入人体，产生放射性病变。水体环境中的放射性污染修复目前在技术上难以突破，治理通用的方法是：利用蒸发池自然蒸发或者将渗滤液泵回尾矿坝内等，这些处理方法需长期的后期管理与维护，还会继续产生含铀底泥继续影响环境，无法达到根治的目的。对于铀污染水体治理常用的化学和物理方法也许能解决环境中铀的污染问题，但是成本太高或将来带来新的污染。世界各国都在寻求价格低廉、无二次污染、高效的新的铀污染治理方法。生物修复方法在铀污染修复中具有这些优势且又能回收铀资源，因而得到很多学者的青睐。
生物修复是指利用植物、动物和微生物在自然生长的过程中吸收、降解、转化土壤和水体中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质，也包括将污染物固定在体内，以减少其向周边环境的扩散，从而使受到污染的环境在外观和功能上得到恢复。一般分为植物修复、动物修复和微生物修复三种类型。植物修复重金属污染的技术研究很多，但是针对铀污染的研究相对较少。
目前，生物修复铀污染土壤主要集中在植物修复方面，如“一种利用功能植物群落修复铀污染土壤的方法”（申请号201310477864.8）披露了利用功能植物群落修复铀污染土壤的方法。选用对土壤中的铀具有富集作用的乔木构树、灌木枸骨和草本植物芦苇、凤尾蕨、异型莎草构建成具有原位修复铀污染土壤功能的稳定植物群落。功能植物群落中的各种植物从铀污染土壤中富集铀，同时将其运输到植物的地上部分，从而达到修复铀污染土壤的目的。而铀污染水体的植物修复的研究较少，且主要集中在铀污染水体铀富集植物的筛选方面，如“一种利用浮水植物修复铀污染水体的方法”（申请号200910044181.7）披露了利用浮水植物满江红（Azolla imbricata）修复铀污染水体的方法。其通过野外采样和室内的培养实验，筛选出富集铀能力强、生长和繁殖速度快、且生命力强的浮水蕨类植物满江红，通过一次种植可使浓度为1.25-10 mg/L的铀污染水体中铀的浓度下降80%以上，最终达到国家的排放标准。
植物-微生物共生体系联合修复，提高对铀的富集效果是当今热门的研究方向，但目前利用植物-微生物共生净化体系修复铀污染水体的报道较少。
发明内容
针对上述情况，本发明提供一种将细菌pseudomonas reactans定殖到合果芋体内，构建合果芋-pseudomonas reactans共生净化体系，用于修复低浓度铀污染水体的方法。此方法利用pseudomonas reactans对合果芋的促生长作用和各自的对铀的去除作用，以及两者形成的共生净化体系对去除铀的促进作用进行低浓度含铀污染水体的生物修复，既具有成本低廉、修复效率高，又具有处理步骤简单、环境风险小等多重特点。
其具体的措施是：
（1）配制培养基：称量牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、NaCl 0.5 g于烧杯中，加水1 L，高压灭菌，获得牛肉蛋白胨液体培养基。固体培养基需加入2%琼脂后再高压灭菌、倾倒平板。
（2）培养微生物，制备pseudomonas reactans悬液：用接种环沾取pseudomonas reactans培养液一环，在固体培养基上划线接种，将平板倒置在恒温培养箱中，培养温度为30℃，培养时间为24 h。挑取单个菌落于牛肉蛋白胨液体培养基中，置于恒温振荡培养器中进行振荡培养，培养温度为30℃，培养时间为24 h。
（3）稀释pseudomonas reactans悬液：在超净工作台中，用无菌水将pseudomonas reactans悬液的浓度稀释为OD600=0.5。
（4）构建合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系：采用有机高分子材料制作浮岛固定合果芋，取稀释后pseudomonas reactans悬液1 mL，分别采用注射、浸染根部、茎部切口后用含菌纱布缠绕等三种方式将之定殖到合果芋体内，建立合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系。
（5）采用合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系修复低浓度铀污染水体：调整铀污染水体的pH至5-6之间，按照每升铀污染水体（铀浓度为0.5~5 mg/L）种植20-30 g定殖了pseudomonas reactans的合果芋（即合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系），水培24 d后将之打捞上来，期间在不同的时间段检测低浓度铀污染水体中的铀含量变化。
（6）回收合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系中的铀：采用高温焚烧方式将合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系进行灰化处理，再用浸出方式将其体内的铀回收。
为了获得更好的净化效果，步骤5可以采取以下措施：
（1）将植物生长的环境温度控制在25 ℃-35 ℃；
（2）将植物的投加量控制在35 g/L以下；
（3）将植物的生长时间控制在24-30 d。
本发明以湿生植物合果芋和植物内生细菌pseudomonas reactans为材料，建立合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系，以用于低浓度含铀污染水体的生物修复。此方法通过在低浓度含铀污染水体中栽培合果芋，并将pseudomonas reactans定殖于其体内，建立合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系，利用合果芋对铀的吸附和吸收作用以及pseudomonas reactans的促植物生长作用，以达到提高植物去除水体中铀的效果。
本发明采用的是一种利用合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系修复低浓度含铀污染水体的技术方案，与已有技术相比具有以下优势：
（1）合果芋的生物量大，根系发达，生长速度快、对铀的去除能力强、对铀的耐受性强，成年后枝条蔓生，节部常生有气根，能进一步促进其对铀的吸附和吸收。
（2）pseudomonas reactans具有较强的耐铀能力，定殖在合果芋体内后生长繁殖，其在生长繁殖过程中可以产生1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）脱氨酶、吲哚乙酸（IAA）以及铁载体，它们共同促进合果芋的生长，同时产生铁载体，利用两者的共生作用促进合果芋对铀的富集，从而提高其净化效率。
（3）采用了人工生物浮岛技术，易于打捞和集中处理。
（4）操作简便、成本低廉、修复效率高、对环境友好、经济性好，适用于修复铀矿山、铀水冶厂废水。
附图说明：
图1 合果芋-pseudomonas reactans共生净化体系修复含铀废水时铀浓度随时间的变化（初始铀浓度：0.5 mg/L）
图2 合果芋-pseudomonas reactans共生净化体系修复含铀废水时铀浓度随时间的变化（1.0 mg/L）
图3 合果芋-pseudomonas reactans共生净化体系修复含铀废水时铀浓度随时间的变化（5.0 mg/L）
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
采用注射、浸染、缠绕三种方式将内生细菌pseudomonas reactans定殖到合果芋（重约25 g）体内，建立合果芋-pseudomonas reactans共生净化体系，用1 L铀浓度为0.5 mg/L的铀废水分别水培上述体系（设立三组平行样），并设立合果芋修复对照组（设立三组平行样），废水中铀浓度随时间的变化见附图1。在第10 d，注射、浸染、缠绕试验组的铀浓度均降至0.382 mg/L、0.312 mg/L、0.306 mg/L，对照组降至0.317 mg/L。在第21 d时，浸染、缠绕试验组的铀含量分别降至0.023 mg/L、0.04 mg/L，达到了国家排放标准。在第24 d时，注射试验组的铀浓度降至0.046 mg/L，亦达到了国家排放标准。而对照组的铀浓度始终未能降至国家排放标准规定的浓度以下。可见合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系对低浓度含铀废水中铀的去除效果要显著好于单独使用合果芋时的去除效果。
实施例2：
采用注射、浸染、缠绕三种方式将内生细菌pseudomonas reactans定殖到合果芋（重约25g）体内，建立合果芋-pseudomonas reactans共生净化体系，用1 L铀浓度为1.0 mg/L的铀废水分别水培上述体系（设立三组平行样），并设立合果芋修复对照组（设立三组平行样），废水中铀浓度随时间的变化见附图2。第10 d，注射、浸染、缠绕试验组的铀浓度均降至0.375mg/L 、0.629 mg/L、0.497 mg/L，对照组降至0.501 mg/L。第21d，浸染、缠绕试验组的铀含量分别降至0.043 mg/L、0.040 mg/L，达到了国家排放标准。第24 d，注射试验组的铀浓度降至0.042 mg/L，亦达到了国家排放标准。而对照组中的铀含量始终未能达到国家排放标准。可见合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系对低浓度含铀废水中铀的去除效果要显著好于单独使用合果芋时的去除效果。
实施例3：
采用注射、浸染、缠绕三种方式将内生细菌pseudomonas reactans定殖到合果芋（重约25g）体内，建立合果芋-pseudomonas reactans共生净化体系，用1 L铀浓度为5.0 mg/L的铀废水分别水培上述体系（设立三组平行样），并设立合果芋修复对照组（设立三组平行样），废水中铀浓度随时间的变化见附图3；第10 d，注射、浸染、缠绕试验组的铀浓度均降至2.007mg/L、0.594 mg/L、0.581 mg/L ,对照组降至1.075 mg/L。第24 d，浸染、缠绕试验组的铀含量分别降至0.039 mg/L、0.035 mg/L，达到国家排放标准，其余组并未达标。可见合果芋- pseudomonas reactans共生净化体系对低浓度含铀废水中铀的去除效果要显著好于单独使用合果芋时的去除效果。
以上仅仅是本发明的较佳实施方式，根据本发明的上述构思，本领域的熟练人员还可对此做出各种修改和变换。例如，改变合果芋的栽种量，增加栽种时间，增加细菌pseudomonas reactans的接种量，改变铀污染水体的pH值，改变铀污染水体的营养成分等等。然而，类似的这种变化和修改均属于本发明的实质。