不同載體材料固定化低溫混合菌對(duì)菲的降解特性研究

鄧 焱

（遼寧大學(xué)，遼寧 沈陽 123000）

1 研究背景與意義

（1）固定化微生物技術(shù)。固定化微生物定義固定化微生物技術(shù)（簡稱IMC）是通過物理或化學(xué)手段將游離的微生物或細(xì)胞限制在一定空間范圍內(nèi)，使之成為水不溶性，但仍保留其生物活性的固定生長體。在適宜的條件下還可以增殖、反復(fù)利用的一種新技術(shù)。

（2）微生物固定化的優(yōu)勢(shì)。固定化后，高密度微生物集中在一定區(qū)域，代謝快對(duì)污染物的協(xié)同作用強(qiáng)，適應(yīng)環(huán)境的能力強(qiáng)，修復(fù)效果好。

（3）微生物固定化的方法。微生物的固定化方法可分為四種基本類別：吸附法、交聯(lián)法、包埋法、共價(jià)結(jié)合法。其中吸附法操作簡單，活性保留強(qiáng)，成本低等優(yōu)勢(shì)符合本實(shí)驗(yàn)的要求，是本實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)選擇。

（4）固定化載體材料的選擇。良好的載體需具備機(jī)械強(qiáng)度高、壽命長、理化性質(zhì)穩(wěn)定、不溶于水、無毒、價(jià)格低廉及易制備等特點(diǎn)。目前研究與應(yīng)用中常見的微生物固定化載體材料主要分為4類：無機(jī)載體、天然高分子凝膠載體、有機(jī)高分子凝膠載體和復(fù)合材料及新型載體材料。

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法

（1）實(shí)驗(yàn)材料。土壤、菲、硅膠、正己烷、乙腈、丙酮、氯化鈉、無水氯化鈉、中性氧化鋁載體（蛭石、泥炭土、花生殼）、S1真菌和S4細(xì)菌（Mucor mucedo sp.SDR1和Pswudomanas sp.SDR4從受多環(huán)芳烴污染的凍融土壤中篩選得到）等。

（2）實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備。滅菌箱、恒溫培養(yǎng)箱、超聲波清洗器、高效液相色譜儀LC、電子天平、微量移液器、接種環(huán)、接種針等。

（3）實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)用蛭石、泥炭土、花生殼三種不同載體材料對(duì)混合菌進(jìn)行固定，此外還設(shè)有游離混合菌和空白組作為對(duì)照。在低溫條件下，用五種不同狀態(tài)的混合菌對(duì)標(biāo)準(zhǔn)土樣中多環(huán)芳烴典型代表物質(zhì)菲進(jìn)行降解，在15天，30天，45天和60天時(shí)，對(duì)土壤中菲的進(jìn)行提取，用高效液相色譜法進(jìn)行濃度測(cè)量。獲得數(shù)據(jù)后通過降解速率和降解動(dòng)力學(xué)對(duì)混合菌的載體進(jìn)行研究。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

（1）菲的降解速率。實(shí)驗(yàn)測(cè)定共進(jìn)行60d，前15 d降解速率處于上升階段定義為前期，15～45d降解速率處于下降階段定義為中期，45～60d降解速率趨于平穩(wěn)為后期。

表1 不同載體降解菲的速率mg/kg·d

（2）菲降解動(dòng)力學(xué)。建立一級(jí)降解動(dòng)力學(xué)曲線，使用降解指數(shù)速度模型構(gòu)建降解動(dòng)力學(xué)模型。將數(shù)據(jù)帶人建立線性回歸方程，計(jì)算速率常數(shù)、R2和半衰期。

表2 菲的生物降解動(dòng)力學(xué)方程

4 結(jié)語

通過使用不同載體材料對(duì)混合菌進(jìn)行固定化，在15℃低溫對(duì)土壤中有機(jī)污染物PAHs的菲進(jìn)行降解，定期每15天測(cè)定一次土壤中菲的濃度實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和處理得出結(jié)論。在低溫條件降解土壤中濃度為60mg/kg菲的情況下，蛭石做混合菌固定化材料效果最好，泥炭土做混合菌固定化的材料初期降解效果比使用花生殼的效果要好，但是進(jìn)入中后期使用花生殼做混合菌固定化材料效果要優(yōu)于使用泥炭土。