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近年来,我国土壤污染问题日益凸现,对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。其中,石油、多环芳烃、重金属等污染物导致的土壤污染尤为突出。研发经济高效的污染土壤修复技术是改善我国环境质量的迫切要求,也是世界科技的研究热点。
多环芳烃是一类广泛分布于天然环境中的有毒有机污染物,是环境中致癌化学物质中最大的一类,在环境中一般最初以气态形式存在,通过沉降和降水作用进入土壤和地表水体,最终一部分还会由于淋滤作用等进入地下水。可见,对PAHs污染土壤进行及时的修复,无论是对于保护土壤生态系统还是地下水资源都具有很重要的现实意义。
PAHs在土壤中比较稳定,即便采用处理土壤易挥发、易降解有机污染物较成功的方法也很难去除。因此,土壤中PAHs污染的修复技术研究倍受关注。开发出安全、经济、高效的适合于土壤PAHs污染修复的新技术,是一项艰巨而紧迫的任务。目前,微生物修复的生物强化技术是多环芳烃污染修复的重要方法,而固定化微生物修复技术无疑有着特殊的技术优势和光明的应用前景。
本实验从长期受到原油污染的土壤中筛选多环芳烃蒽的高效降解菌,通过正交实验明确蒽微生物降解影响因子的最佳水平,在此基础上进行微生物固定化载体的研发,并探索不同载体以及同组分不同配比载体的微生物固定化效果和降解性能,以期获得显著的污染物降解效果,并最终形成蒽污染土壤固定化微生物修复体系,为我国土壤污染修复提供一定的技术支撑。主要研究内容包括:
1、从长期被原油污染的土壤中筛选出五株能以蒽为唯一碳源生长的菌株,降解实验表明对蒽都有一定的降解,初步选择降解能力较好的An7和An5(2)进一步研究其降解性能。并对这两株菌进行了表型观察。
2、对An7和An5(2)降解蒽影响比较敏感的温度和pH因子进行研究,实验表明:两菌株均在20℃降解效果较好。An5(2)在中性偏碱性的条件下降解效果更好,而An7在酸性条件下更好。在最适温度和pH下,An7对水中的蒽降解效果最好,15d达到50%,An7和An5(2)的混合菌降解效果最差。确定An7为高效降解菌。
3、将水土比、N:P、盐浓度、菌体浓度作为4因素,对菌株An7进行4因素、3水平的正交试验,结果表明,水土比是影响降解效果的主要因素。水土比为5:1,N:P为10:1,盐浓度为5%,菌浓度为3ml/kg土壤为降解的最优组合。在此条件下,加入适量的表面活性剂LAS、SDS和TW-80,TW-80的促进降解作用最好,达到12.6%,而LAS有轻度的抑制作用。
4、分别用丝瓜瓤、海藻酸纳及PVA为主要材料对高效降解菌An7进行固定化及降解实验,结果表明三种载体对菌株均有良好的固定作用,其中丝瓜瓤的固定降解效果最好,降解速率也最快,12d达到69.1%。PVA载体的最大降解率均在45%左右,其中冷冻-解冻法制成的载体对环境的适应能力比交联法要强。而海藻酸钠载体的降解效果和强度都不好,不能满足长期应用的要求。综合对比之下,以PVA为主要材料的载体以其良好的性能而更具有应用性。