本发明属于土壤污染控制与修复领域，具体涉及一种活化降解凝珠及其制备方法和应用以及多环芳烃污染土壤的降解方法。
背景技术：
：挥发性有机物多环芳烃具有“三致效应”、生物积累性等，对生态环境和人体健康会造成极大威胁。有机物在加工、废弃、燃烧过程中都有可能产生多环芳烃，其中焦化场地多环芳烃污染问题突出，故迫切需要采取快速高效的治理措施以降低其环境风险以及生态毒性。传统的多环芳烃污染土壤修复技术为化学法。如专利cn110589951a公开了一种零价铁活化过硫酸盐降解多环芳烃的方法。该方法利用化学氧化法降解多环芳烃，虽然操作简单，但成本较高，容易破坏生态环境，造成二次污染等问题。目前微生物修复被认为是去除土壤环境中多环芳烃的主要途径之一，但在修复过程中微生物对多环芳烃的降解效果受诸多因素的制约，如多环芳烃浓度，尤其是焦化场地及周边土壤中多环芳烃浓度极高、范围集中，故不宜直接采用微生物法进行降解。专利cn108543808a公开了利用化学氧化-厌氧微生物联合降解土壤中多环芳烃污染物的方法。其首先在高浓度下通过化学氧化降解pahs，将多环芳烃浓度降低至较低浓度水平后，再通过微生物降解，但值得注意的是氧化剂的使用会在一定程度降低土壤环境质量，影响微生物活性，且该专利适用于高浓度多环芳烃污染土壤，不适用于中轻度多环芳烃污染土壤。表面活性剂联合微生物修复多环芳烃污染土壤也是常见方法之一，可促进多环芳烃从土壤向水相的迁移过程，增强疏水性污染物的移动性，降低污染土壤中多环芳烃等有机污染物的含量。专利cn105013815a公开了一种多环芳烃重金属复合污染的生物修复方法。该方法将白腐菌、吐温80、去离子水和多环芳烃-重金属复合污染土壤混合后进行固态发酵，将经发酵处理的污染土壤混合物通过超声及振荡处理，完成对复合污染土壤的修复。但使用的表面活性剂吐温80为化学表面活性剂，难被生物降解，会显著降低土著微生物以及白腐菌的活性，且采用异位修复，其操作复杂，修复成本高，易破坏生态系统，不适合大规模工程化处理。技术实现要素：本发明的目的之一在于提供一种活化降解凝珠，所述活化降解凝珠为一种环境友好的活化-降解一体化材料，能够适用于多环芳烃污染土壤的新型活化降解，解决现有技术中存在的污染土壤治理二次污染以及高成本的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：所述活化降解凝珠由凝珠外壁和凝珠核两部分组成，其中凝珠核由凝珠膜和凝珠包合物组成。所述凝珠外壁由作物秸秆粉、鼠李糖脂、柠檬酸混合组成；凝珠膜采用聚乙烯醇水溶性薄膜；凝珠包合物为降解菌液。所述活化降解凝珠的具体组成为：以重量份数计，作物秸秆粉3-5份；优选的，所述秸秆粉选自玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆。鼠李糖脂4-7份；柠檬酸3-5份；降解菌液5-8份；优选的，所述降解菌液为枯草芽孢杆菌、红球菌、黑曲霉菌、黄分枝杆菌。本发明的另一目的在于提供所述活化降解凝珠的制备方法，具体步骤为：s1.降解菌液的选择与制备：选取降解菌株置于液体培养基中，一定条件下培养18h，培养到所述降解菌株的细胞密度不小于1×108个/ml；s2.灌装制备活性降解凝珠：无菌条件下将降解菌液通过无菌管道输送到凝珠膜无菌包装机中，灌装入单颗无菌聚乙烯醇水溶性定量薄膜中，热压注射封膜，得到凝珠；膜模型底部采用降温装置以防止热压对降解菌液的影响；s3.制备凝珠外壁材料：将秸秆粉、柠檬酸研磨成粉末后过200目筛；将作物秸秆粉、鼠李糖脂、柠檬酸按比例混合均匀，搅拌均匀后得外壁材料；s4.将步骤s2所得凝珠表层均匀涂抹一层甘油，放入步骤s3所得外壁材料中包裹一层外壁材料，然后置于无菌真空压缩袋中密封冷藏4℃保存，即得到所述活化降解凝珠。作为本发明的一个实施例，步骤s1中，所述菌株为枯草芽孢杆菌；和/或，所述培养基为lb液体培养基；和/或，所述培养条件为30℃，170r/min。作为本发明的一个实施例，步骤s2中，每个凝珠中降解菌液的量为5g；步骤s4中，所述凝珠的直径为1.5-2.0cm。作为本发明的一个实施例，步骤s3中，作物秸秆粉:鼠李糖脂:柠檬酸混合＝3:4:3。本发明的再一目的是提供上述活化降解凝珠的应用，特别适用于多环芳烃污染土壤的活化降解。本发明的第四个目的是提供一种多环芳烃污染土壤的活化降解方法，所述方法包括向多环芳烃污染土壤中加入上述活化降解凝珠，具体为：将所述活化降解凝珠均匀撒入土壤后疏松土壤，通过人工调节土壤含水量达到70％或者降水实现凝珠外壁以及凝珠膜溶解，可添加营养液改善微生物生活环境。所述微胶囊添加量视土壤中多环芳烃污染程度决定。以每个凝珠中降解菌液的量为5g来计算，当一类用地筛选值<多环芳烃浓度<二类用地筛选值时，每立方米用地施加量为200～300颗；当多环芳烃浓度>二类用地筛选值时，每立方米用地施加量为400～600颗。本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：本发明所述的活化降解凝珠，为一种操作简单、环境友好的活化-降解一体化材料，不仅可以活化土壤中多环芳烃，修复污染土壤，还可以改善土壤微环境。在保持降解菌株在土壤中良好的降解性能的同时，还可依据需求和时间顺序依次释放有效组分。本发明所述的活化降解凝珠环境友好，可被生物降解，不会造成二次污染，不破坏土壤结构，使用操作简便，仅需将凝珠撒入土壤并调节土壤含水量即可起作用，且免于回收。具体的，(1)本发明提供的活化降解凝珠可实现活化-降解一体化的功能；所述活化降解凝珠采用凝珠外壁以及凝珠核的双重结构，凝珠外壁中鼠李糖脂以及柠檬酸可活化污染物，作物秸秆粉可为微生物提供良好的生长环境；凝珠核内的降解菌可有效降解土壤中的多环芳烃；(2)本发明提供的活化降解凝珠能有效降低土壤的多环芳烃含量，一定程度上防止多环芳烃的迁移转化，具有制备简便、成本低、可实现工厂量化生产，易于推广等优点；(3)本发明提供的活化降解凝珠采用降解菌去除土壤中的多环芳烃，降解产物不会造成二次污染；(4)本发明提供的活化降解凝珠的制备方法是在现有技术之上，将活化与降解相结合，优化修复程序，施用方便，仅需将凝珠均匀撒入土壤后调节含水量和营养元素含量即可起作用，使用本发明材料可以实现焦化场地污染土壤多环芳烃的高效去除，且所用材料均为环境友好型材料，均可被生物降解，不会产生二次污染。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。以下实施例选用枯草芽孢杆菌(bacillussubtilis)作为降解菌株，购于广东省微生物菌种保藏中心，可将萘、芘等作为生长过程中主要的碳源和能源，通过脱氯开环实现降解。枯草芽孢杆菌的lb培养基购于广东省微生物菌种保藏中心。【实施例1】活化降解凝珠的制备s1.降解菌液的选择与制备：选择枯草芽孢杆菌，菌剂gdm号为1.181，将枯草芽孢杆菌菌株置于lb液体培养基中，在恒温摇床中30℃，170r/min培养18h，培养到细胞密度为1×108个/ml时备用；s2.灌装制备活化降解凝珠：无菌条件下将降解菌液通过无菌管道输送到聚乙烯醇水溶性薄膜无菌包装机中，灌装入单颗无菌聚乙烯醇水溶性定量薄膜中，热压注射封膜，得到凝珠；膜模型底部采用降温装置以防止热压对降解菌液的影响；每个凝珠中降解菌液的量为5g；s3.制备凝珠外壁材料：将秸秆粉、柠檬酸研磨成粉末后过200目筛；将作物秸秆粉、鼠李糖脂、柠檬酸按比例混合均匀，搅拌均匀后得外壁材料；其中作物秸秆粉:鼠李糖脂:柠檬酸混合＝3:4:3；s4.将步骤s2所得凝珠表层均匀涂抹一层甘油，放入步骤s3所得外壁材料中包裹一层外壁材料，然后置于无菌真空压缩袋中密封冷藏4℃保存，即得到所述活化降解凝珠；所述活化降解凝珠直径在1.8cm左右。【实施例2】使用活化降解凝珠对模拟多环芳烃污染土壤的降解将萘、芘的甲醇溶液按40mg·kg-1加入到灭菌土壤样品中，混合均匀，通风橱内放置24h使溶剂自然挥发后得到模拟污染土壤。取40g所述模拟多环芳烃污染土壤放入250ml锥形瓶加入无菌水，调节土壤含水率为70％，加入实施例1制得的活化降解凝珠2颗，充分搅拌后室温下培养5天。对土壤中残留的多环芳烃提取后，采用液相色谱仪对结果进行定量检测分析，流动相a为超纯水，流动相b为乙腈。梯度洗脱程序设置为：0～2.0min，流动相a、b体积比va:vb＝3:7；2.0～28.0min，va:vb＝1:9；28.0～28.5min，va:vb＝3:7；28.5～35.0min，va:vb＝3:7。进样量10μl，柱温35℃，流速1ml/min。同时建立空白对照实验，取40g上述模拟多环芳烃污染土壤放入250ml锥形瓶加入无菌水，调节土壤含水率为70％，充分搅拌后室温下培养5天。对土壤中残留的多环芳烃提取后，采用液相色谱仪在相同梯度洗脱程序下采用液相色谱仪对其结果进行定量检测分析。【对比例1】直接使用枯草芽孢杆菌菌液对模拟多环芳烃污染土壤的降解取40g实施例2所述模拟多环芳烃污染土壤放入250ml锥形瓶加入无菌水，调节土壤含水率为70％，加入10g枯草芽孢杆菌菌悬液，充分搅拌后室温下培养5天。对土壤中残留的多环芳烃提取后，采用液相色谱仪在与实施例2相同梯度洗脱程序下采用液相色谱仪对其结果进行定量检测分析。具体结果如表1所示。表1降解率萘芘添加活化降解凝珠(实施例2)39.4％39.9％添加枯草芽孢杆菌菌液(对比例1)20.5％19.9％未添加活化降解凝珠(空白对照)1.8％1.6％【实施例3】使用活化降解凝珠对焦化场地多环芳烃污染土壤降解性能取焦化场地多环芳烃污染土壤40g放入250ml锥形瓶灭菌后加入无菌水，调节土壤含水率为70％，加入实施例1制得的活化降解凝珠2颗，充分搅拌后室温下培养5天。对土壤中残留的多环芳烃提取后，采用液相色谱仪对结果进行定量检测分析，流动相a为超纯水，流动相b为乙腈。梯度洗脱程序设置为：0～2.0min，流动相a、b体积比va:vb＝3:7；2.0～28.0min，va:vb＝1:9；28.0～28.5min，va:vb＝3:7；28.5～35.0min，va:vb＝3:7。进样量10μl，柱温35℃，流速1ml/min。同时建立空白对照实验，取40g上述焦化场地多环芳烃污染土壤放入250ml锥形瓶灭菌后加入无菌水，调节土壤含水率为70％，充分搅拌后室温下培养5天。对土壤中残留的多环芳烃提取后。采用液相色谱仪在相同梯度洗脱程序下采用液相色谱仪对其结果进行定量检测分析。具体结果如表1所示。【对比例2】直接使用枯草芽孢杆菌菌液对焦化场地多环芳烃污染土壤的降解取40g实施例3所述焦化场地多环芳烃污染土壤放入250ml锥形瓶灭菌后加入无菌水，调节土壤含水率为70％，加入10g枯草芽孢杆菌菌悬液，充分搅拌后室温下培养5天。对土壤中残留的多环芳烃提取后，采用液相色谱仪在与实施例3相同梯度洗脱程序下采用液相色谱仪对其结果进行定量检测分析。表2降解率萘芘添加活化降解凝珠(实施例3)36.3％35.6％添加枯草芽孢杆菌菌液(对比例2)18.6％18.9％未添加活化降解凝珠(空白对照)1.3％1.4％通过以上实验可以看出，采用本发明所述的活化降解凝珠对多环芳烃污染土壤进行降解，最终的污染物降解率比直接添加降解菌液的降解率明显提高18-20％。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12