一种净化高环PAHs污染土壤的方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]PAHs是一类含有两个或多个苯环的芳香烃，它们具有三致效应一致癌、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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]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。
[0006]其中凝胶液包含有改性有机粘合剂(改性PVA)和沸石；
[0007]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);
[0008]所述的改性PVA，其制备方法如下:在85°C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 ;l(mL:g:g)。
[0009]所述的微生物，为能有效降解高环PAHs的微生物；
[0010]所述的交联剂为CaCl2水溶液；
[0011]所述的增殖培养基的组成如下:葡萄糖4%，酵母膏0.3%，KH2PO40.05%,MgSO4.7H20 0.025%, NH4Cl 0.2%, pH 7.0。
[0012]上述的微生物固定化颗粒于用于净化高环PAHs污染的土壤。
[0013]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。
[0014]其中所述的植物为芦苇。
[0015]固定化微生物投放位置为距土壤表面1cm处的芦苇根际区域。
[0016]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】
[0017]图1为固定化微生物一植物联合净化系统示意图；
[0018]其中，I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】
[0019]下面结合具体实施例对本发明进行详细的描述
[0020]实施例1 (比较例)
[0021]1、净化高环PAHs的微生物的选取
[0022]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 N0.3713和Rhodococcus sp.lxb-6,红球菌属，保藏编号为CGMCCN0.3715);但也可以使用其它已知的净化高环PAHs的微生物。
[0023]2、高环PAHs高效降解菌的固定
[0024]将培养到对数期的降解菌悬液离心浓缩到OD6tltl= 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。
[0025]3、固定化微生物一植物联合净化土壤中高环PAHs装置的模拟
[0026]本发明的联合净化系统的构建方法: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1cm处的芦苇根际土壤中，投加降解菌固定化颗粒300g(菌量为0.6X 19-L 2X 19Cells)其中，芦苇池的长为1.0m,宽为0.5m，高0.5m，土壤层高0.4m。
[0027]为检验该联合净化系统对高环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。
[0028]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，混勾，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3OmL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lmL，氮吹定容至lmL，待上机测定。
[0029]用气相色谱一质谱联用仪(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°C，进样量I μ L，无分流比；起始柱温50°C，保持2min ;以8 °C.mirT1的速度升温至230 °C ;再以3.5°C.min <的速度升温至300°C，保持7min。
[0030]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?
[0031]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%。说明固定化微生物一植物联合能显著提高净化效果。
[0032]实施例2 (比较例)
[0033]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。
[0034]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一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。
【主权项】
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%, MgSO4.7H20 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I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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】C12N11-14, B09C1-10, C12N11-04, C12N11-08
【公开号】CN104673778
【申请号】CN201510108454
【发明人】田伟君, 金鑫, 黄汝英, 刘庆, 俞慧博, 周宇航, 赵阳国
【申请人】中国海洋大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月12日