[发明专利]一种重金属-抗生素-抗性基因污染土壤的修复方法

说明书

本发明公开了一种生物质炭‑超富集植物联合修复抗生素‑重金属污染土壤并阻控抗生素抗性基因传播的方法，属于复合污染土壤修复技术领域。生物质炭与超富集植物伴矿景天的联合作用，可以有效吸附钝化土壤中的抗生素和重金属，同时为微生物定殖着床提供载体，抑制携带有抗生素抗性基因的病原菌株的迁移；同时可以改良土壤，促进植物生长，增强伴矿景天对污染土壤的修复效果。该发明依靠超富集植物对土壤重金属和抗生素吸收富集和生物质炭对抗生素抗性基因吸附、消减的协同阻控作用，实现修复土壤的生态环境功能多样性和稳定性的改善，是一种高效广谱、绿色环保且价格低廉的土壤环境修复技术，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于复合污染土壤修复技术领域，具体涉及一种生物质炭-超富集植物联合修复重金属-抗生素污染土壤并阻控抗生素抗性基因传播的方法。

背景技术

土壤是生态环境的重要组成部分，也是生物赖以生存的物质基础。然而，随着人类工业、农业等活动的日益频繁，我国的土壤污染越来越严重。尤其土壤中的抗生素、金属元素含量超标严重，引发环境多重污染，备受社会关注。通常畜禽养殖业应用抗生素和重金属较广泛，主要是为了预防动物疾病，多种重金属元素及抗生素成分被添加至畜禽饲料，且其添加量往往高于实际畜禽生长的需求量，由于畜禽对这些元素无法完全吸收，导致残留的重金属及抗生素随粪便排入环境。抗生素和重金属长期交叉影响使畜禽养殖厂及其周边土壤产生复合污染，同时细菌产生对抗生素和重金属抗性的协同、交叉等机制，加剧了抗生素抗性基因的污染。土壤中抗生素、重金属等污染物种类和含量的不断增加，严重破坏生态平衡，威胁人类健康。另外，值得注意的是，不同于化学污染物，抗生素抗性基因作为新型污染物，主要以质粒作为携带载体，可在相同或者不同菌属之间发生基因水平扩散，进而导致抗生素抗性基因在不同环境介质中迁移转化，甚至可通过饮食等方式传递至人体，严重危害公众健康。

植物修复是利用绿色植物和微生物来富集或分解污染物，以达到清除污染、修复或治理的目的。植物修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。研究表明，通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用，可以净化土壤或水体中的污染物，达到净化环境的目的，因而植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术。超富集植物，也叫超累积作物，同时具备以下3个基本特征：1)植物吸收的重金属大部分分布在地上部；2)体内某一元素浓度大于一定的临界值(是普通植物在同一生长条件下的100倍以上)；3)在重金属污染土壤上能正常生长，不会出现重金属毒害现象。因而，超富集植物具有较高的生物富集能力和对污染物的耐受能力，在缓解土壤中有机物和/或有毒金属污染方面发挥重要作用，在植物修复中具有较大的应用潜力。

生物质炭类似于黑炭，是有机物料在高温条件下的裂解产物，被视为具有比表面积大、含氧官能团丰富、空隙结构发达等特点的环境友好型功能材料。有文献表明，在畜禽养殖场、医疗废弃物处理厂和垃圾填埋场周边土壤中添加生物质炭，通过其阻隔、吸附、促消减的作用实现高效阻控抗生素抗性基因在土壤-植物系统中的传播扩散。此外，生物质炭能提高土壤养分，土壤pH值，以及改善土壤结构，进而促进植物生长，提高植物生物量。

由此可见，生物质炭和超富集植物具有联合应用的潜力，生物质炭可在消减阻控抗生素抗性基因传播的同时，促进超富集植物的生长，提高超富集植物对污染土壤的修复效率。

近年来，越来越多的研究注意到畜禽粪便-土壤-农作物体系会造成重金属、抗生素和抗生素抗性基因在环境中的累积与传播，并且会通过农作物吸收富集或微生物间的水平基因迁移经食物链威胁人类健康。现有研究多片面的集中于作物体内重金属、农药和抗生素等化学污染物的检测和去除，或是单纯观测抗生素抗性基因在土壤-植物系统的迁移传播，往往忽视了畜禽粪便中化学污染物(抗生素、重金属)与新型污染物(抗生素抗性基因)是普遍并存、不可分割的污染过程。通过相关文献查阅和专利检索，尚未发现有关生物质炭与超富集植物相结合修复抗生素-重金属复合污染土壤，同时阻控抗生素抗性基因在土壤-植物系统中的传播扩散的修复技术的公开发表和受理。因此，开发一种能有效修复去除土壤中重金属、抗生素并阻控抗生素抗性基因向植物体内迁移富集的阻控方法，具有十分重要的现实意义。

发明内容