权利要求
1.一种利用微生物修复矿山岩质边坡的方法，其特征在于，通过微生物加固生态护坡基材，完成矿山岩质边坡的修复，所述微生物为巴士芽孢杆菌，具体的，包括以下步骤：
步骤1，菌液的制备
步骤1.1，采用美国菌种保藏中心推荐配方ATCC1376NH4-YE配置培养液，然后将培养液置于灭菌锅内灭菌，灭菌时间设定为20分钟～30分钟，灭菌锅温度设定为101摄氏度～123摄氏度，再放置在超净工作台上进行紫外灭菌通风，待培养液的温度降至室温时使用;
步骤1.2，待培养液的温度降至室温后，取培养液于容器中，用无菌移液器将巴士芽孢杆菌加入到培养液内得到菌液，巴士芽孢杆菌与培养液的容量比为1：100;将菌液放入培养箱内进行培养，培养箱温度设定为28摄氏度～32摄氏度，振荡频率设定为180次/分钟～220次/分钟，培养时间设定为48小时～72小时;
步骤1.3，测量步骤1.2中得到的菌液在600nm波长处的吸光值，即OD600值，在OD600=0.8～1.2时取出待用;
步骤2，生态护坡基材的制备
所述生态护坡基材由种植土、生境基材改良剂、有机肥、复合肥、种子、钙源和尿素混合配置，其质量份数按照前述顺序分别为80-120：4-6：2-4：1-2：0.1-0.5：40-60：1-2;
步骤3，岩质边坡的修复
将步骤2得到的生态护坡基材按设定含水率A加入定量水，并充分搅拌均匀，然后均匀喷播到岩质边坡上，且保证岩质边坡上生态护坡基材的厚度达到8cm-12cm;
在生态护坡基材喷播完成3-5天后，将步骤1制备完成的菌液按照每平方米6L-12L的用量利用灌溉系统浇灌在边坡上，完成生态护坡基材的加固。
2.根据权利要求1所述的一种利用微生物修复矿山岩质边坡的方法，其特征在于，所述钙源为碱渣。
3.根据权利要求1所述的一种利用微生物修复矿山岩质边坡的方法，其特征在于，所述矿山岩质边坡的坡度为30°～60°。
4.根据权利要求1所述的一种利用微生物修复矿山岩质边坡的方法，其特征在于，所述美国菌种保藏中心推荐配方ATCC 1376NH4-YE配置的培养液的组成为：20g酵母提取物、10g(NH4)2SO4、0.13mol/L Tris Buffer，加去离子水至1L，用1mol/L HCl调节培养液pH=9.0。
5.根据权利要求1所述的一种利用微生物修复矿山岩质边坡的方法，其特征在于，所述含水率A=20%-25%。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及岩质边坡生态修复领域，具体涉及一种利用微生物修复矿山岩质边坡的方法。
背景技术
[0002]对于矿山岩质边坡，由于其坡度陡，坡面光滑，生态修复基材难以稳定在岩石边面供植物种子发芽生根。针对岩质边坡修复过程中生态护坡基材松散，难以附着在岩质边坡表面等问题，目前主要采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术(Microbially InducedCalcitePrecipitation，MICP)，MICP技术利用产脲酶的微生物来水解尿素，与游离态的钙离子相结合生成碳酸钙沉淀，这种通过MICP技术生产的碳酸钙能够填充在突然孔隙中，将土壤颗粒胶结在一起，使突然具有一定的强度。目前，该项技术在工程应用当中取得了巨大的突破。
[0003]中国发明专利文献(CN111997039B)公开了一种基于MICP技术的W型咬合桩加固土体方法，该方法利用MICP技术，设计了W型咬合桩，提高了MICP技术对土体的加固效果，但是植被生长的基材难以长时间附着在边坡表面，即没有解决长期稳定加固的问题。
[0004]中国发明文献(CN116695740A)公开了一种矿山边坡修复系统及修复方法，该方法通过锚杆将秸秆网格锚固在边坡上，秸秆网格具有植物生长的植生槽，能够更好的将植物生长所需的生态基材稳定在边坡上。但是其钙源采用的也是氯化钙，由于氯化钙价格较为昂贵，不适用于大面积的矿山岩质边坡修复中。
[0005]因此，为解决以上问题，本发明以MICP技术为基础，以碱渣为钙源，发明了一种利用微生物修复矿山岩质边坡的方法，该方法的发明对岩质边坡的生态修复具有重要的工程实际意义和理论研究价值。
发明内容
[0006]本发明所要解决的技术问题就是现有技术的缺陷。本发明提供了一种利用微生物修复矿山岩质边坡的方法，利用微生物产生的脲酶水解尿素产生碳酸根离子，与碱渣中游离态的钙离子相结合生成碳酸钙沉淀，加固生态护坡基材，使生态护坡基材达到稳定，同时使得碱渣这种固体废弃物得到利用，降低环保压力。
[0007]本发明采用的技术方案如下：
[0008]一种利用微生物修复矿山岩质边坡的方法，通过微生物加固生态护坡基材，完成矿山岩质边坡的修复，所述微生物为巴士芽孢杆菌，具体的，包括以下步骤：
[0009]步骤1，菌液的制备
[0010]步骤1.1，采用美国菌种保藏中心推荐配方ATCC1376NH4-YE配置培养液，然后将培养液置于灭菌锅内灭菌，灭菌时间设定为20分钟～30分钟，灭菌锅温度设定为101摄氏度～123摄氏度，再放置在超净工作台上进行紫外灭菌通风，待培养液的温度降至室温时使用;
[0011]步骤1.2，待培养液的温度降至室温后，取培养液于容器中，用无菌移液器将巴士芽孢杆菌加入到培养液内得到菌液，巴士芽孢杆菌与培养液的容量比为1：100;将菌液放入培养箱内进行培养，培养箱温度设定为28摄氏度～32摄氏度，振荡频率设定为180次/分钟～220次/分钟，培养时间设定为48小时～72小时;
[0012]步骤1.3，测量步骤1.2中得到的菌液在600nm波长处的吸光值，即OD600值，在OD600=0.8～1.2时取出待用;
[0013]步骤2，生态护坡基材的制备
[0014]所述生态护坡基材由种植土、生境基材改良剂、有机肥、复合肥、种子、钙源和尿素混合配置，其质量份数按照前述顺序分别为80-120：4-6：2-4：1-2：0.1-0.5：40-60：1-2;
[0015]步骤3，岩质边坡的修复
[0016]将步骤2得到的生态护坡基材按设定含水率A加入定量水，并充分搅拌均匀，然后均匀喷播到岩质边坡上，且保证岩质边坡上生态护坡基材的厚度达到8cm-12cm;
[0017]在生态护坡基材喷播完成3-5天后，将步骤1制备完成的菌液按照每平方米6L-12L的用量利用灌溉系统浇灌在边坡上，完成生态护坡基材的加固。
[0018]优选地，所述钙源为碱渣。
[0019]优选地，所述矿山岩质边坡的坡度为30°～60°。
[0020]优选地，所述美国菌种保藏中心推荐配方ATCC 1376NH4-YE配置的培养液的组成为：20g酵母提取物、10g(NH4)2So4、0.13mol/L Tris Buffer，加去离子水至1L，用1mol/LHCl调节培养液pH=9.0。
[0021]优选地，所述含水率A=20%-25%。
[0022]与现有技术相比，本技术有益效果如下：
[0023]1、本发明利用MICP技术，使得碳酸钙沉淀生成于土壤孔隙中，能更好的将土壤颗粒胶结在一起，使其具有较大的强度，能够更好的将生态护坡基材胶结在边坡上。
[0024]2、本发明以碱渣作为MICP技术的钙源，使得固体废弃物再次利用，实现了资源化利用，降低了环保压力。碱渣是指工业生产中制碱和碱处理过程中排放的碱性废渣。包含铵碱法制碱过程中排放的废渣和其它工业生产过程排放的碱性废渣。碱渣含有丰富的氯化钙等其他钙盐，可以作为钙源，碱渣作为钙源大大的降低了环保压力。
附图说明
[0025]图1是本发明流程图。
具体实施方式
[0026]下面通过结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
[0027]图1是本发明的流程图，由图1可见，本发明一种利用微生物修复矿山岩质边坡的方法，通过微生物加固生态护坡基材，完成矿山岩质边坡的修复，所述微生物为巴士芽孢杆菌。具体的，本发明利用产脲酶的微生物水解尿素产生碳酸根离子，与碱渣水解产生的钙离子相结合，在土壤的孔隙中发生反应产生碳酸钙沉淀，将土壤颗粒胶结在一起，使其具有一定的强度。
[0028]实施例1.
[0029]步骤1，菌液的制备
[0030]步骤1.1，采用美国菌种保藏中心推荐配方ATCC1376NH4-YE配置培养液，然后将培养液置于灭菌锅内灭菌，灭菌时间设定为20分钟～30分钟，灭菌锅温度设定为101摄氏度～123摄氏度，再放置在超净工作台上进行紫外灭菌通风，待培养液的温度降至室温时使用。
[0031]步骤1.2，待培养液的温度降至室温后，取培养液于容器中，用无菌移液器将巴士芽孢杆菌加入到培养液内得到菌液，巴士芽孢杆菌与培养液的容量比为1：100;将菌液放入培养箱内进行培养，培养箱温度设定为28摄氏度～32摄氏度，振荡频率设定为180次/分钟～220次/分钟，培养时间设定为48小时～72小时。
[0032]步骤1.3，测量步骤1.2中得到的菌液在600nm波长处的吸光值，即OD600值，在OD600=0.8～1.2时取出待用。
[0033]步骤2，生态护坡基材的制备
[0034]所述生态护坡基材由种植土、生境基材改良剂、有机肥、复合肥、种子、钙源和尿素混合配置，其质量份数按照前述顺序分别为80-120：4-6：2-4：1-2：0.1-0.5：40-60：1-2。
[0035]在本实施例中，所述钙源为碱渣。
[0036]步骤3，岩质边坡的修复
[0037]将步骤2得到的生态护坡基材按设定含水率A加入定量水，并充分搅拌均匀，然后均匀喷播到岩质边坡上，且保证岩质边坡上生态护坡基材的厚度达到8cm-12cm。
[0038]在生态护坡基材喷播完成3-5天后，将步骤1制备完成的菌液按照每平方米6L-12L的用量利用灌溉系统浇灌在边坡上，完成生态护坡基材的加固。
[0039]在本实施例中，所述含水率A=20%-25%。
[0040]实施例2
[0041]步骤1，菌液的制备
[0042]步骤1.1，采用美国菌种保藏中心推荐配方ATCC1376NH4-YE配置培养液，然后将培养液置于灭菌锅内灭菌，灭菌时间设定为25分钟，灭菌锅温度设定为123摄氏度，再放置在超净工作台上进行紫外灭菌通风，待培养液的温度降至室温时使用。
[0043]步骤1.2，待培养液的温度降至室温后，取培养液于容器中，用无菌移液器将巴士芽孢杆菌加入到培养液内得到菌液，巴士芽孢杆菌与培养液的容量比为1：100;将菌液放入培养箱内进行培养，培养箱温度设定为30摄氏度，振荡频率设定为200次/分钟，培养时间设定为60小时。
[0044]步骤1.3，测量步骤1.2中得到的菌液在600nm波长处的吸光值，即OD600值，在OD600=1.0时取出待用。
[0045]步骤2，生态护坡基材的制备
[0046]取种植土120kg、生境基材改良剂4kg、有机肥4kg、复合肥2kg、种子0.1kg、碱渣50kg、尿素2kg充分混合均匀，得到生态护坡基材。
[0047]步骤3，岩质边坡的修复
[0048]向步骤2得到的生态护坡基材中加入45.5kg水，充分混合均匀，保证其含水率为25%，然后均匀喷播到岩质边坡上，且保证岩质边坡上生态护坡基材的厚度达到10cm。
[0049]在生态护坡基材喷播完成3天后，将步骤1制备完成的菌液按照7L/m2的用量利用灌溉系统浇灌在边坡上，完成生态护坡基材的加固。
[0050]实施例3
[0051]步骤1与实施例2相同。
[0052]步骤2，生态护坡基材的制备
[0053]取种植土110kg、生境基材改良剂4kg、有机肥3kg、复合肥2kg、种子0.5kg、碱渣60kg、尿素2kg，充分混合均匀，得到生态护坡基材。
[0054]步骤3，岩质边坡的修复
[0055]向步骤2得到的生态护坡基材中加入45.25kg水，充分混合均匀，保证其含水率为25%。然后均匀喷播到岩质边坡上，且保证岩质边坡上生态护坡基材的厚度达到12cm。
[0056]在生态护坡基材喷播完成3天后，将步骤1培养的细菌菌液按照7L/m2的用量利用灌溉系统喷洒在生态护坡基材上，完成生态护坡基材的加固与使用。
[0057]在以上三个实施例中，所述美国菌种保藏中心推荐配方ATCC 1376NH4-YE配置的培养液的组成为：20g酵母提取物、10g(NH4)2SO4、0.13mol/L Tris Buffer，加去离子水至1L，用1mol/L HCl调节培养液pH=9.0。所述矿山岩质边坡的坡度为30°～60°。
[0058]在本实施例中，选用湖北润智生态科技有限公司生产的生境基材改良剂，该改良剂可以调节土壤质地，增强土壤的保水性和通气性，调节土壤酸碱度(pH值)及增加土壤养分含量，促进土壤微生物生长繁殖，改善植物根系生长环境。
说明书附图(1)
声明：
“利用微生物修复矿山岩质边坡的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：合肥工业大学, 冶金工业部华东勘察基础工程总公司
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2025年03月21日 ~ 23日 
