CN104673778A - 一种净化高环PAHs污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种净化高环PAHs污染土壤的方法，以及用于净化高环PAHs的微生物固定化颗粒。微生物固定化颗粒是将能降解高环PAHs的微生物菌液与凝胶液混匀制成颗粒，再经交联剂化学交联后，将颗粒用无菌水浸泡后，在增殖培养基中对微生物进行增殖培养后制成微生物固定化颗粒。本发明还提供一种净化高环PAHs污染土壤的方法，是向土壤中添加该微生物固定化颗粒，并在土壤上种植植物。用本发明的方法净化高环PAHs污染土壤，不仅能高效地降解土壤中的高环PAHs，而且环境友好，无二次污染。

Description

一种净化高环PAHs污染土壤的方法

技术领域

本发明属于环境污染物生物处理技术领域，具体涉及一种净化高环PAHs污染土壤的方法。

背景技术

PAHs是一类含有两个或多个苯环的芳香烃，它们具有三致效应—致癌、致畸、致突变，且在自然条件下不易降解、易被生物积累、环境风险高。通常将含有4个及4个以上苯环的PAHs作为高环PAHs。高环PAHs化学结构复杂、不易溶于水、热稳定性强、很难被氧化、难以被生物降解，引起了国内外学者的广泛关注。

PAHs污染的净化方法有物理法、化学法、生物法。生物法因其无二次污染、费用少而成为PAHs污染土壤净化的首选方法，尤其是利用微生物来降解PAHs。但是微生物降解PAHs也有单位体积内有效降解菌浓度低、与土著菌竞争处于劣势、抗毒性侵害能力差、对环境条件敏感、反应启动慢等缺陷，不能较好地应用于污染土壤的原位修复。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种净化高环PAHs污染土壤的方法。

本发明首先提供一种用于净化高环PAHs的微生物固定化颗粒，其制备方法如下：将能降解高环PAHs的微生物菌液与凝胶液混匀制成颗粒，再经交联剂化学交联后，将颗粒用无菌水浸泡后，在增殖培养基中对微生物进行增殖培养后制成微生物固定化颗粒。

其中凝胶液包含有改性有机粘合剂(改性PVA)和沸石；

作为优选，改性有机粘合剂和沸石的体积质量百分比为5～10％(mL:g)；

所述的改性PVA，其制备方法如下：在85℃水浴条件下将粉末状的1799型聚乙烯醇溶于去离子水中，溶解后加入丁二酸，待溶解反应后冷却至室温即得改性有机粘合剂，其中去离子水、聚乙烯醇、丁二酸的配比为80：5.6：1(mL:g:g)。

所述的微生物，为能有效降解高环PAHs的微生物；

所述的交联剂为CaCl₂水溶液；

所述的增殖培养基的组成如下：葡萄糖4％，酵母膏0.3％，KH₂PO₄0.05％，MgSO₄·7H₂O 0.025％，NH₄Cl 0.2％，pH 7.0。

上述的微生物固定化颗粒于用于净化高环PAHs污染的土壤。

本发明还提供一种净化高环PAHs污染土壤的方法，是向土壤中添加微生物固定化颗粒及种植植物。

其中所述的植物为芦苇。

固定化微生物投放位置为距土壤表面10cm处的芦苇根际区域。

用本发明的方法净化高环PAHs污染土壤，不仅能高效地降解土壤中的高环PAHs，而且环境友好，无二次污染。

附图说明

图1为固定化微生物—植物联合净化***示意图；

其中，1配水装置；2土著微生物；3芦苇池；4根际土壤；5降解菌固定化颗粒；6芦苇。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细的描述

实施例1(比较例)

1、净化高环PAHs的微生物的选取

固定化所用到的高效降解菌为混合菌种(Methylobacterium sp.lxb-3,甲基杆菌属，保藏编号为CGMCC NO.3713和Rhodococcus sp.lxb-6,红球菌属，保藏编号为CGMCC NO.3715)；但也可以使用其它已知的净化高环PAHs的微生物。

2、高环PAHs高效降解菌的固定

将培养到对数期的降解菌悬液离心浓缩到OD₆₀₀＝1.0，用包埋的方法将混合的降解菌株固定到沸石球上。具体过程为：以经过磨碎过100目筛子的沸石为载体材料，改性PVA为凝胶剂制得凝胶液；最后按照重量10％的比例将细菌浊液与灭菌的凝胶液混匀，在室温条件下，通过4-10mm的制粒机，得到固定化颗粒，再经交联剂12h化学交联，以无菌水浸泡4d，增殖培养3d，即制得了高环PAHs降解菌的固定化颗粒。

3、固定化微生物—植物联合净化土壤中高环PAHs装置的模拟

本发明的联合净化***的构建方法：针对辽河口滨海湿地进水的实际情况，结合湿地土壤及湿地植物根系的生长情况，利用PVC塑料板研制湿地模拟试验装置，该装置由配水装置1、芦苇池3、降解菌固定化颗粒5、芦苇6、根际土壤4和土著微生物2组成，芦苇池中带有的配水装置可以满足湿地模拟装置进水的可控性，将16株高约15cm的辽河口滨海湿地植物芦苇移栽到该装置中。待芦苇生长到高约50cm时，在距土壤表层10cm处的芦苇根际土壤中，投加降解菌固定化颗粒300g(菌量为0.6×10⁹-1.2×10⁹cells)其中，芦苇池的长为1.0m，宽为0.5m，高0.5m，土壤层高0.4m。

为检验该联合净化***对高环PAHs的去除效果，以不添加固定化降解菌或不种植芦苇的土壤为对照，在0,2,4,6,10,20,30,40d时采集土壤样品。土壤首先通过2mm目筛，去除较大的植物组织与石块，然后在冰上手工剔除肉眼可见的细根。在低温避光条件下自然风干，粉碎研磨后过100目筛子，用于PAHs的分析。所有样品处理在取样后6h内完成。

通过超声萃取提取PAHs，具体过程如下：称取2.0g土壤样品与2.0g无水硫酸钠于离心管中，混匀，向其中加入20mL正己烷与二氯甲烷的混合液(体积比为1:1)，盖紧瓶塞后，超声萃取20min。静置30min后，转移上清液至平底烧瓶，重复上述操作2次。将上清液合并，旋蒸至2mL，用胶头滴管吸取平底烧瓶中的液体至填装完毕的层析柱(3cm氧化铝，6cm硅胶，0.5cm无水硫酸钠)中，用适量正己烷淋洗烷烃，弃去洗脱下来的液体。用30mL正己烷与二氯甲烷的混合液(体积比为7:3)洗脱层析柱。最后将溶液旋蒸至1mL，氮吹定容至1mL，待上机测定。

用气相色谱—质谱联用仪(GC-MS)分析各土壤样品中高环PAHs的含量。GC-MS仪器条件如下：进样口温度290℃，进样量1μL，无分流比；起始柱温50℃，保持2min；以8℃·min^-1的速度升温至230℃；再以3.5℃·min^-1的速度升温至300℃，保持7min。

按照以上步骤，将此方法应用于高环PAHs的净化中，实验所用土壤为PAHs污染较严重的土壤。其中高环PAHs的初始浓度为284.5ng/g。

与对照组(A组)及只添加固定化降解菌(B组)或只种植芦苇(C组)的土壤相比，添加了固定化降解菌并种植了芦苇(D组)的土壤中高环PAHs含量大幅减少，40d后，高环PAHs的浓度减少了78.4％；然而，只添加固定化降解菌颗粒和只种植芦苇的土壤中高环PAHs分别去除了62.8％和59.1％；对照组土壤中高环PAHs减少了29.4％。说明固定化微生物—植物联合能显著提高净化效果。

实施例2(比较例)

与实施例1不同之处在于：将制得的高环PAHs降解菌固定化颗粒投加到PAHs污染程度较低的土壤中，其中高环PAHs的初始浓度为186ng/g。

添加了固定化降解菌并种植了芦苇(D组)的土壤中，40d后，高环PAHs的去除率为58.9％；只添加固定化降解菌(B组)或只种植芦苇(C组)的土壤中高环PAHs的去除率为42-48％；相比之下，对照组(A组)中高环PAHs的去除率可以忽略不计，不足25％。由此说明固定化微生物—植物联合净化技术可以克服单一的固定化微生物或植物净化的缺陷，显著提高净化效率与效果。

Claims (9)

1.一种用于净化高环PAHs的微生物固定化颗粒，其特征在于，所述的微生物固定化颗粒的制备方法如下：将能降解高环PAHs的微生物菌液与凝胶液混匀制成颗粒，再经交联剂化学交联后，将颗粒用无菌水浸泡后，在增殖培养基中对微生物进行增殖培养后制成微生物固定化颗粒。

2.如权利要求1所述的微生物固定化颗粒，其特征在于，所述的凝胶液包含有改性有机粘合剂和沸石。

3.如权利要求2所述的微生物固定化颗粒，其特征在于，所述的改性有机粘合剂和沸石的体积质量百分比为5～10％。

4.如权利要求1所述的微生物固定化颗粒，其特征在于，所述的交联剂为CaCl₂水溶液。

5.如权利要求1所述的微生物固定化颗粒，其特征在于，所述的增殖培养基的组成如下：葡萄糖4％，酵母膏0.3％，KH₂PO₄0.05％，MgSO₄·7H₂O 0.025％，NH₄Cl 0.2％，pH 7.0。

6.权利要求1所述的微生物固定化颗粒在净化高环PAHs污染的土壤中的应用。

7.一种净化高环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权利要求1所述的微生物固定化颗粒，并在土壤上种植植物。

8.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的植物为芦苇。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的微生物固定化颗粒投放位置为芦苇根际区域。