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表面活性剂对固定化微生物修复多环芳烃污染土壤的作用

尚琼琼  
【摘要】:针对多环芳烃土壤的污染问题,采用表面活性剂复配强化固定化微生物的方法进行土壤修复。表面活性剂对多环芳烃的解吸效果好,见效快,是强化微生物修复效果的有效方法。本文以菲为碳源筛选多环芳烃高效降解菌,以秸秆为载体用吸附法制备固定化微生物,将吐温80(Tween 80)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)两种表面活性剂进行复配,确定其最佳复配比和添加量,以强化固定化微生物修复多环芳烃污染土壤。通过定期测定土壤多环芳烃的含量,研究表面活性剂的强化修复效果;定期测定土壤脲酶、过氧化氢酶活性、pH、电导率、有机质的含量,考察表面活性剂对土壤微生物活性的影响机制;定期测定土壤腐殖酸的含量和修复前后细菌群落结构,考察载体腐解对固定化微生物降解的影响及表面活性剂对微生物群落结构和载体腐解的影响。筛选的6株菌株J-1、J-2、J-3、J-4、J-5和J-6,其中,J-1、J-4、和J-6菲的5 d降解率达到43.30%、35.71%和37.47%;通过生理生化实验和分子生物学方法鉴定J-1,J-4,J-6分别属于产碱杆菌属(Alcaligenes sp.)、节细菌属(Arthrobacter sp.)和芽孢杆菌(Bacillus sp.);石油四组分模拟降解实验结果证明J-1、J-4、J-6对甲苯、正庚烷和菲三种碳源均有一定的降解能力且对菲的降解效果最好,72 h内对菲的降解率分别达到90.02%、53.23%和82.58%。通过培养瓶实验,采用响应面优化法得到:十二烷基苯磺酸钠浓度0.014 mol﹒L~(-1),吐温80浓度0.45 g﹒L~(-1)时,即十二烷基苯磺酸和吐温80的质量比为9.76:1时,固定化微生物降解菲的效率最高,5 d降解率达55.05%,可用于指导混合表面活性剂强化固定化微生物修复多环芳烃污染的土壤。表面活性剂加入土壤后,强化了固定化微生物对土壤中多环芳烃的修复效果,经过39 d的修复,表面活性剂强化固定化微生物组菲的累积降解率比固定化微生物组高出28.99%;土壤菲降解率与土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性、pH的相关关系都比较均衡,表明表面活性剂的加入改善了微生物在土壤中的生存环境,弱化了某一因素对土壤中菲降解的限制,提高了固定化微生物对多环芳烃的生物可利用程度,使其修复效果更好;土壤菲降解率与土壤腐殖酸含量间存在正相关关系,表明腐殖酸含量的增加利于菲的降解;菌群结构分析表明表面表面活性剂可以帮助固定化微生物在土壤中快速形成降解菲的优势菌群,非常利于污染土壤的修复。


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