一種凈化高環PAHs污染土壤的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境污染物生物處理技術領域，具體涉及一種凈化高環PAHs污染土壤的方法。
【背景技術】
[0002]PAHs是一類含有兩個或多個苯環的芳香烴，它們具有三致效應一致癌、致畸、致突變，且在自然條件下不易降解、易被生物積累、環境風險高。通常將含有4個及4個以上苯環的PAHs作為高環PAHs。高環PAHs化學結構復雜、不易溶于水、熱穩定性強、很難被氧化、難以被生物降解，引起了國內外學者的廣泛關注。
[0003]PAHs污染的凈化方法有物理法、化學法、生物法。生物法因其無二次污染、費用少而成為PAHs污染土壤凈化的首選方法，尤其是利用微生物來降解PAHs。但是微生物降解PAHs也有單位體積內有效降解菌濃度低、與土著菌競爭處于劣勢、抗毒性侵害能力差、對環境條件敏感、反應啟動慢等缺陷，不能較好地應用于污染土壤的原位修復。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種凈化高環PAHs污染土壤的方法。
[0005]本發明首先提供一種用于凈化高環PAHs的微生物固定化顆粒，其制備方法如下:將能降解高環PAHs的微生物菌液與凝膠液混勻制成顆粒，再經交聯劑化學交聯后，將顆粒用無菌水浸泡后，在增殖培養基中對微生物進行增殖培養后制成微生物固定化顆粒。
[0006]其中凝膠液包含有改性有機粘合劑(改性PVA)和沸石；
[0007]作為優選，改性有機粘合劑和沸石的體積質量百分比為5?10% (mL:g);
[0008]所述的改性PVA，其制備方法如下:在85°C水浴條件下將粉末狀的1799型聚乙烯醇溶于去離子水中，溶解后加入丁二酸，待溶解反應后冷卻至室溫即得改性有機粘合劑，其中去離子水、聚乙烯醇、丁二酸的配比為80:5.6 ;l(mL:g:g)。
[0009]所述的微生物，為能有效降解高環PAHs的微生物；
[0010]所述的交聯劑為CaCl2水溶液；
[0011]所述的增殖培養基的組成如下:葡萄糖4%，酵母膏0.3%，KH2PO40.05%,MgSO4.7H20 0.025%, NH4Cl 0.2%, pH 7.0。
[0012]上述的微生物固定化顆粒于用于凈化高環PAHs污染的土壤。
[0013]本發明還提供一種凈化高環PAHs污染土壤的方法，是向土壤中添加微生物固定化顆粒及種植植物。
[0014]其中所述的植物為蘆葦。
[0015]固定化微生物投放位置為距土壤表面1cm處的蘆葦根際區域。
[0016]用本發明的方法凈化高環PAHs污染土壤，不僅能高效地降解土壤中的高環PAHs，而且環境友好，無二次污染。
【附圖說明】
[0017]圖1為固定化微生物一植物聯合凈化系統示意圖；
[0018]其中，I配水裝置；2 土著微生物；3蘆葦池；4根際土壤；5降解菌固定化顆粒；6蘆葦。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體實施例對本發明進行詳細的描述
[0020]實施例1 (比較例)
[0021]1、凈化高環PAHs的微生物的選取
[0022]固定化所用到的高效降解菌為混合菌種(Methylobacterium sp.lxb-3,甲基桿菌屬，保藏編號為CGMCC N0.3713和Rhodococcus sp.lxb-6,紅球菌屬，保藏編號為CGMCCN0.3715);但也可以使用其它已知的凈化高環PAHs的微生物。
[0023]2、高環PAHs高效降解菌的固定
[0024]將培養到對數期的降解菌懸液離心濃縮到OD6tltl= 1.0，用包埋的方法將混合的降解菌株固定到沸石球上。具體過程為:以經過磨碎過100目篩子的沸石為載體材料，改性PVA為凝膠劑制得凝膠液；最后按照重量10%的比例將細菌濁液與滅菌的凝膠液混勻，在室溫條件下，通過4-10mm的制粒機，得到固定化顆粒，再經交聯劑12h化學交聯，以無菌水浸泡4d，增殖培養3d，即制得了高環PAHs降解菌的固定化顆粒。
[0025]3、固定化微生物一植物聯合凈化土壤中高環PAHs裝置的模擬
[0026]本發明的聯合凈化系統的構建方法:針對遼河口濱海濕地進水的實際情況，結合濕地土壤及濕地植物根系的生長情況，利用PVC塑料板研制濕地模擬試驗裝置，該裝置由配水裝置1、蘆葦池3、降解菌固定化顆粒5、蘆葦6、根際土壤4和土著微生物2組成，蘆葦池中帶有的配水裝置可以滿足濕地模擬裝置進水的可控性，將16株高約15cm的遼河口濱海濕地植物蘆葦移栽到該裝置中。待蘆葦生長到高約50cm時，在距土壤表層1cm處的蘆葦根際土壤中，投加降解菌固定化顆粒300g(菌量為0.6X 19-L 2X 19Cells)其中，蘆葦池的長為1.0m,寬為0.5m，高0.5m，土壤層高0.4m。
[0027]為檢驗該聯合凈化系統對高環PAHs的去除效果，以不添加固定化降解菌或不種植蘆葦的土壤為對照，在0，2，4，6，10，20，30，40d時采集土壤樣品。土壤首先通過2mm目篩，去除較大的植物組織與石塊，然后在冰上手工剔除肉眼可見的細根。在低溫避光條件下自然風干，粉碎研磨后過100目篩子，用于PAHs的分析。所有樣品處理在取樣后6h內完成。
[0028]通過超聲萃取提取PAHs，具體過程如下:稱取2.0g 土壤樣品與2.0g無水硫酸鈉于離心管中，混勾，向其中加入20mL正己烷與二氯甲烷的混合液(體積比為1:1)，蓋緊瓶塞后，超聲萃取20min。靜置30min后，轉移上清液至平底燒瓶，重復上述操作2次。將上清液合并，旋蒸至2mL，用膠頭滴管吸取平底燒瓶中的液體至填裝完畢的層析柱(3cm氧化鋁，6cm硅膠，0.5cm無水硫酸鈉)中，用適量正己烷淋洗烷烴，棄去洗脫下來的液體。用3OmL正己烷與二氯甲烷的混合液(體積比為7:3)洗脫層析柱。最后將溶液旋蒸至lmL，氮吹定容至lmL，待上機測定。
[0029]用氣相色譜一質譜聯用儀(GC-MS)分析各土壤樣品中高環PAHs的含量。GC-MS儀器條件如下:進樣口溫度290°C，進樣量I μ L，無分流比；起始柱溫50°C，保持2min ;以8 °C.mirT1的速度升溫至230 °C ;再以3.5°C.min <的速度升溫至300°C，保持7min。
[0030]按照以上步驟，將此方法應用于高環PAHs的凈化中，實驗所用土壤為PAHs污染較嚴重的土壤。其中高環PAHs的初始濃度為284.5ng/g?
[0031]與對照組(A組)及只添加固定化降解菌(B組)或只種植蘆葦(C組)的土壤相比，添加了固定化降解菌并種植了蘆葦(D組)的土壤中高環PAHs含量大幅減少，40d后，高環PAHs的濃度減少了 78.4%;然而，只添加固定化降解菌顆粒和只種植蘆葦的土壤中高環PAHs分別去除了 62.8%和59.1%;對照組土壤中高環PAHs減少了 29.4%。說明固定化微生物一植物聯合能顯著提高凈化效果。
[0032]實施例2 (比較例)
[0033]與實施例1不同之處在于:將制得的高環PAHs降解菌固定化顆粒投加到PAHs污染程度較低的土壤中，其中高環PAHs的初始濃度為186ng/g。
[0034]添加了固定化降解菌并種植了蘆葦(D組)的土壤中，40d后，高環PAHs的去除率為58.9%;只添加固定化降解菌(B組)或只種植蘆葦(C組)的土壤中高環PAHs的去除率為42-48% ;相比之下，對照組(A組)中高環PAHs的去除率可以忽略不計，不足25%。由此說明固定化微生物一植物聯合凈化技術可以克服單一的固定化微生物或植物凈化的缺陷，顯著提高凈化效率與效果。
【主權項】
1.一種用于凈化高環PAHS的微生物固定化顆粒，其特征在于，所述的微生物固定化顆粒的制備方法如下:將能降解高環PAHs的微生物菌液與凝膠液混勻制成顆粒，再經交聯劑化學交聯后，將顆粒用無菌水浸泡后，在增殖培養基中對微生物進行增殖培養后制成微生物固定化顆粒。
2.如權利要求1所述的微生物固定化顆粒，其特征在于，所述的凝膠液包含有改性有機粘合劑和沸石。
3.如權利要求2所述的微生物固定化顆粒，其特征在于，所述的改性有機粘合劑和沸石的體積質量百分比為5?10%。
4.如權利要求1所述的微生物固定化顆粒，其特征在于，所述的交聯劑為CaCl2水溶液。
5.如權利要求1所述的微生物固定化顆粒，其特征在于，所述的增殖培養基的組成如下:葡萄糖 4%，酵母膏 0.3%, KH2PO40.05%, MgSO4.7H20 0.025%, NH4Cl 0.2%, pH 7.0。
6.權利要求1所述的微生物固定化顆粒在凈化高環PAHs污染的土壤中的應用。
7.一種凈化高環PAHs污染土壤的方法，其特征在于，所述的方法是向土壤中添加權利要求I所述的微生物固定化顆粒，并在土壤上種植植物。
8.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述的植物為蘆葦。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述的微生物固定化顆粒投放位置為蘆葦根際區域。
【專利摘要】本發明的目的是提供一種凈化高環PAHs污染土壤的方法，以及用于凈化高環PAHs的微生物固定化顆粒。微生物固定化顆粒是將能降解高環PAHs的微生物菌液與凝膠液混勻制成顆粒，再經交聯劑化學交聯后，將顆粒用無菌水浸泡后，在增殖培養基中對微生物進行增殖培養后制成微生物固定化顆粒。本發明還提供一種凈化高環PAHs污染土壤的方法，是向土壤中添加該微生物固定化顆粒，并在土壤上種植植物。用本發明的方法凈化高環PAHs污染土壤，不僅能高效地降解土壤中的高環PAHs，而且環境友好，無二次污染。
【IPC分類】C12N11-14, B09C1-10, C12N11-04, C12N11-08
【公開號】CN104673778
【申請號】CN201510108454
【發明人】田偉君, 金鑫, 黃汝英, 劉慶, 俞慧博, 周宇航, 趙陽國
【申請人】中國海洋大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月12日