本发明属于化学-微生物联合修复,具体涉及一种降解多环芳烃修复土壤的组合物及其在降解多环芳烃修复土壤中的应用。
背景技术:
1、多环芳烃(polycyclic?aromatic?hydrocarbons,pahs)是指两个或两个以上苯环以线状、角状或簇状排列而成的持久性有毒污染物,多为无色或淡黄色晶体。按照环数pahs可分为2-3环的低环pahs和4-7环的中高环pahs。土壤作为污染物的重要载体,承载着环境介质中90%的pahs。据《全国土壤污染状况调查公报》,我国土壤pahs点位超标率高达1.4%,因此土壤pahs污染不容乐观。pahs主要物理的性质是具有半挥发性,能进行长距离扩散;具有高亲脂低水溶性且疏水性会随着分子量的增加而增加。pahs的化学结构比较稳定,惰性较强,不容易被降解,具有环境持久性;并且pahs具有生物富集性,可通过生物链富集。pahs的主要危害是致癌、致畸和致突变性,且4-7环的pahs毒性要高于2-3环。
2、土壤中的pahs修复技术包括生物修复、物理修复、化学修复。物理修复究其本质只是使污染物发生了转移但不能在根本上去除污染物,而化学修复容易又造成二次污染。生物修复是利用植物、动物、微生物去吸收、代谢、转化土壤中的pahs,具有价格低、操作简单、适用范围广、不产生二次污染的特点,因此,生物修复被认为是修复pahs污染土壤的一种经济、环境友好的方法。然而,在pahs污染修复的时,现有技术多采用单一菌株或单一菌株添加生物炭、氨基酸等添加剂复合等技术,如公开号为cn116162571a的中国专利“微生物菌rdc-1及其长效修复土壤复合污染的应用”利用筛选获得的具有多环芳烃降解能力的细菌应用于某单一多环芳烃污染修复,由于微生物通常只能吸收和降解土壤溶液中溶解态的有机污染物,修复效率较低。
技术实现思路
1、本发明的目的在于弥补现有技术的不足,高效降解多环芳烃,提高多环芳烃污染土壤的修复效果。
2、为了实现上述目的,本发明提供了一种降解多环芳烃修复土壤的组合物,所述组合物包括化学修复剂、鸡粪和固定化微生物;
3、所述化学修复剂包括过硫酸钠和纳米零价铁;
4、所述固定化微生物包括活性成分和包埋所述活性成分的材料;所述活性成分包括菌糠和多环芳烃降解菌;
5、所述多环芳烃降解菌包括腐皮镰刀菌(fusarium?solani)s3359-1和红城红球菌(rhodococcus?erythropolis)s3359-2;
6、所述腐皮镰刀菌s3359-1的保藏编号为cgmcc?no.41063;
7、所述红城红球菌s3359-2的保藏编号为cgmcc?no.29266;
8、包埋所述活性成分的材料包括海藻酸钠和氯化钙。
9、优选的,所述化学修复剂剂中,过硫酸钠和纳米零价铁的物质的量之比为2:1。
10、优选的,所述固定化微生物中菌糠和多环芳烃降解菌的质量体积比为(0.9~1.1)g:(19.5~20.5)ml;所述多环芳烃降解菌的体积以多环芳烃降解菌菌悬液的体积计,所述多环芳烃降解菌菌悬液的od600为0.75~0.85。
11、优选的,所述的多环芳烃降解菌中腐皮镰刀菌s3359-1和红城红球菌s3359-2的体积比为(5~7):(3~5)。
12、优选的,所述固定化微生物的制备方法,包括如下步骤:
13、将多环芳烃降解菌和菌糠混合培养,固液分离,去除上清液,收集沉淀,得到吸附菌体;向所述吸附菌体中加入与所述上清液等体积的生理盐水重悬,得到吸附菌体悬液;
14、将所述吸附菌体悬液和海藻酸钠溶液混合,得到混合液;
15、将所述混合液滴至氯化钙溶液中,3.5~4.5℃交联23~25h,得到所述固定化微生物。
16、本发明还提供了上述技术方案所述的组合物在降解多环芳烃修复土壤中的应用。
17、优选的,待修复土壤中多环芳烃的浓度为20mg/kg。
18、优选的,所述多环芳烃为荧蒽。
19、本发明还提供了一种降解多环芳烃修复土壤的组合物及其在降解多环芳烃修复土壤中的应用,包括如下步骤:
20、将待修复土壤、水和上述技术方案所述的组合物中的化学修复剂混合,26~30℃恒温培养5~7d,得到第一物料;
21、将所述第一物料、鸡粪和上述技术方案所述的组合物中的固定化微生物按照(100~120):(0.7~1):(8~10)的质量比混合,得到预混料,26~30℃恒温培养5~7d,得到第一培养物;
22、向所述第一培养物中添加10wt.%上述技术方案所述的组合物中的固定化微生物,继续26~30℃恒温培养。
23、优选的,所述待修复土壤和所述化学修复剂中过硫酸钠的质量比为(180~200):(0.9~1);
24、所述恒温培养的过程中,每隔10~12h搅拌一次。
25、有益效果:
26、本发明提供的组合物包括化学修复剂、鸡粪和固定化微生物,化学修复剂中的纳米零价铁能够活化过硫酸钠产生硫酸根自由基,并通过自由基链式反应对待修复土壤pahs的降解;鸡粪和固定化微生物,一方面可以刺激土著微生物的生长,另一方面可以强化固定化微生物中微生物对土壤pahs的降解。实施例结果表明,利用本发明组合物处理多环芳烃修复土壤7~35d内pahs降解率迅速提高到86.67%,42~63d内降解率上升速率变缓,最终达到了92.16%。
27、生物保藏信息
28、腐皮镰刀菌s3359-1,分类学名称为fusarium?solani,于2023年12月08日保藏在中国科学院研究所,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,邮编:100101,保藏编号为cgmcc?no.41063。
29、红城红球菌s3359-2,分类学名称为rhodococcus?erythropolis,于2023年12月08日保藏在中国科学院研究所,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,邮编:100101,保藏编号为cgmcc?no.29266。
1.一种降解多环芳烃修复土壤的组合物,其特征在于,所述组合物包括化学修复剂、鸡粪和固定化微生物;
2.根据权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述化学修复剂剂中,过硫酸钠和纳米零价铁的物质的量之比为2:1。
3.根据权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述固定化微生物中菌糠和多环芳烃降解菌的质量体积比为(0.9~1.1)g:(19.5~20.5)ml;所述多环芳烃降解菌的体积以多环芳烃降解菌菌悬液的体积计,所述多环芳烃降解菌菌悬液的od600为0.75~0.85。
4.根据权利要求3所述的组合物,其特征在于,所述的多环芳烃降解菌中腐皮镰刀菌s3359-1和红城红球菌s3359-2的体积比为(5~7):(3~5)。
5.根据权利要求1~4任一项所述的组合物,其特征在于,所述固定化微生物的制备方法,包括如下步骤:
6.权利要求1~5任一项所述的组合物在降解多环芳烃修复土壤中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,待修复土壤中多环芳烃的浓度为20mg/kg。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述多环芳烃为荧蒽。
9.一种降解多环芳烃修复土壤的组合物及其在降解多环芳烃修复土壤中的应用,其特征在于,包括如下步骤:
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述待修复土壤和所述化学修复剂中过硫酸钠的质量比为(180~200):(0.9~1);