[發(fā)明專利]一種重金屬-抗生素-抗性基因污染土壤的修復(fù)方法

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• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113042515A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王芳;付玉豪;賈明云;生弘杰;卞永榮;蔣新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院南京土壤研究所
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00;B09C1/10
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務(wù)所 32346
• 代理人: 王琳琳;陳彬

本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)炭?超富集植物聯(lián)合修復(fù)抗生素?重金屬污染土壤并阻控抗生素抗性基因傳播的方法，屬于復(fù)合污染土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。生物質(zhì)炭與超富集植物伴礦景天的聯(lián)合作用，可以有效吸附鈍化土壤中的抗生素和重金屬，同時為微生物定殖著床提供載體，抑制攜帶有抗生素抗性基因的病原菌株的遷移；同時可以改良土壤，促進(jìn)植物生長，增強(qiáng)伴礦景天對污染土壤的修復(fù)效果。該發(fā)明依靠超富集植物對土壤重金屬和抗生素吸收富集和生物質(zhì)炭對抗生素抗性基因吸附、消減的協(xié)同阻控作用，實(shí)現(xiàn)修復(fù)土壤的生態(tài)環(huán)境功能多樣性和穩(wěn)定性的改善，是一種高效廣譜、綠色環(huán)保且價格低廉的土壤環(huán)境修復(fù)技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合污染土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物質(zhì)炭-超富集植物聯(lián)合修復(fù)重金屬-抗生素污染土壤并阻控抗生素抗性基因傳播的方法。

背景技術(shù)

土壤是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，也是生物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，隨著人類工業(yè)、農(nóng)業(yè)等活動的日益頻繁，我國的土壤污染越來越嚴(yán)重。尤其土壤中的抗生素、金屬元素含量超標(biāo)嚴(yán)重，引發(fā)環(huán)境多重污染，備受社會關(guān)注。通常畜禽養(yǎng)殖業(yè)應(yīng)用抗生素和重金屬較廣泛，主要是為了預(yù)防動物疾病，多種重金屬元素及抗生素成分被添加至畜禽飼料，且其添加量往往高于實(shí)際畜禽生長的需求量，由于畜禽對這些元素?zé)o法完全吸收，導(dǎo)致殘留的重金屬及抗生素隨糞便排入環(huán)境。抗生素和重金屬長期交叉影響使畜禽養(yǎng)殖廠及其周邊土壤產(chǎn)生復(fù)合污染，同時細(xì)菌產(chǎn)生對抗生素和重金屬抗性的協(xié)同、交叉等機(jī)制，加劇了抗生素抗性基因的污染。土壤中抗生素、重金屬等污染物種類和含量的不斷增加，嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡，威脅人類健康。另外，值得注意的是，不同于化學(xué)污染物，抗生素抗性基因作為新型污染物，主要以質(zhì)粒作為攜帶載體，可在相同或者不同菌屬之間發(fā)生基因水平擴(kuò)散，進(jìn)而導(dǎo)致抗生素抗性基因在不同環(huán)境介質(zhì)中遷移轉(zhuǎn)化，甚至可通過飲食等方式傳遞至人體，嚴(yán)重危害公眾健康。

植物修復(fù)是利用綠色植物和微生物來富集或分解污染物，以達(dá)到清除污染、修復(fù)或治理的目的。植物修復(fù)的對象是重金屬、有機(jī)物或放射性元素污染的土壤及水體。研究表明，通過植物的吸收、揮發(fā)、根濾、降解、穩(wěn)定等作用，可以凈化土壤或水體中的污染物，達(dá)到凈化環(huán)境的目的，因而植物修復(fù)是一種很有潛力、正在發(fā)展的清除環(huán)境污染的綠色技術(shù)。超富集植物，也叫超累積作物，同時具備以下3個基本特征：1)植物吸收的重金屬大部分分布在地上部；2)體內(nèi)某一元素濃度大于一定的臨界值(是普通植物在同一生長條件下的100倍以上)；3)在重金屬污染土壤上能正常生長，不會出現(xiàn)重金屬毒害現(xiàn)象。因而，超富集植物具有較高的生物富集能力和對污染物的耐受能力，在緩解土壤中有機(jī)物和/或有毒金屬污染方面發(fā)揮重要作用，在植物修復(fù)中具有較大的應(yīng)用潛力。

生物質(zhì)炭類似于黑炭，是有機(jī)物料在高溫條件下的裂解產(chǎn)物，被視為具有比表面積大、含氧官能團(tuán)豐富、空隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)等特點(diǎn)的環(huán)境友好型功能材料。有文獻(xiàn)表明，在畜禽養(yǎng)殖場、醫(yī)療廢棄物處理廠和垃圾填埋場周邊土壤中添加生物質(zhì)炭，通過其阻隔、吸附、促消減的作用實(shí)現(xiàn)高效阻控抗生素抗性基因在土壤-植物系統(tǒng)中的傳播擴(kuò)散。此外，生物質(zhì)炭能提高土壤養(yǎng)分，土壤pH值，以及改善土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)而促進(jìn)植物生長，提高植物生物量。

由此可見，生物質(zhì)炭和超富集植物具有聯(lián)合應(yīng)用的潛力，生物質(zhì)炭可在消減阻控抗生素抗性基因傳播的同時，促進(jìn)超富集植物的生長，提高超富集植物對污染土壤的修復(fù)效率。

近年來，越來越多的研究注意到畜禽糞便-土壤-農(nóng)作物體系會造成重金屬、抗生素和抗生素抗性基因在環(huán)境中的累積與傳播，并且會通過農(nóng)作物吸收富集或微生物間的水平基因遷移經(jīng)食物鏈威脅人類健康。現(xiàn)有研究多片面的集中于作物體內(nèi)重金屬、農(nóng)藥和抗生素等化學(xué)污染物的檢測和去除，或是單純觀測抗生素抗性基因在土壤-植物系統(tǒng)的遷移傳播，往往忽視了畜禽糞便中化學(xué)污染物(抗生素、重金屬)與新型污染物(抗生素抗性基因)是普遍并存、不可分割的污染過程。通過相關(guān)文獻(xiàn)查閱和專利檢索，尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)生物質(zhì)炭與超富集植物相結(jié)合修復(fù)抗生素-重金屬復(fù)合污染土壤，同時阻控抗生素抗性基因在土壤-植物系統(tǒng)中的傳播擴(kuò)散的修復(fù)技術(shù)的公開發(fā)表和受理。因此，開發(fā)一種能有效修復(fù)去除土壤中重金屬、抗生素并阻控抗生素抗性基因向植物體內(nèi)遷移富集的阻控方法，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容