[发明专利]含碳酸钙的石油污染土壤修复用固定化微球、制法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油污染土壤修复用固定化微球、其制备方法及其应用，属于微生物制剂领域。

背景技术

微生物修复技术被公认为是最有生命力的土壤清洁技术，在石油污染土壤修复方面得到了广泛和长远的发展，取得了诸多的突破与进展。一般而言，对于石油污染土壤微生物修复技术而言，其核心是高效降解菌对石油的降解作用，这在现场修复中尤为重要。但是实际应用中，由于石油污染的土壤理化环境比较复杂，再加上投加的外源菌是游离菌，使得降解过程中污染物的成分趋向于更复杂，一些次生代谢物和中间降解产物的毒性更大，而且它们很难被微生物降解。游离微生物修复作用的不足就逐渐显现出来，如单位体积内有效降解菌浓度低、与土著菌竞争处于弱势、抗毒性侵害能力差等。而固定化技术的引入则可以很好的克服这些弊端，不但不仅仅可以解决游离外源菌竞争力弱的问题，增强游离外源菌耐环境冲击能力，而且可以大大提高污染物的修复效果。

目前，国际上已有的微生物制剂，主要以菌液和干粉为主，而其使用过程中不利于保存和运输，受土壤生态系统影响而导致活性诱导期长，修复效率与实验室水平存在较大误差，因此开发活性高、耐环境冲击力强的微生物菌剂显得尤为重要。固定化微生物技术(immobilized microorganism)是20世纪70年代由生物化工中的固定化酶技术发展起来的生物技术。它是利用物理或化学的手段将游离细胞或酶定位于或限定于特定的空间区域，使其保持催化活性并可反复使用的一种技术。不但可以大幅度提高反应的微生物浓度、保持高效的菌种，而且可以增强微生物的耐环境冲击力。

事实上，在环境保护领域，固定化技术应用在水处理方面应用比较广泛且取得了许多阶段性成果。以水体石油污染修复为例，包木太，巩元娇等采用海藻酸钠做载体固定降解菌处理石油污染水样，张辉，李培军等采用聚乙烯醇固定微杆菌处理油污染地表水，结果均表明固定化微球对原油有较好的降解性能且显著高于游离菌。但是在土壤污染修复方面，固定化技术处于刚刚起步阶段，发展还拘泥于实验室水平，如，王新，李培军等人采用聚乙烯醇和海藻酸钠固定外来菌降解土壤中的菲和苯并[a]芘，结果表明，固定化引进菌应用于土壤有机污染修复是可行的，且比游离菌有较大优势。土壤环境的非均质性加上石油成分的复杂性决定了固定化技术在石油污染土壤修复领域要克服诸多的问题与挑战，如固定化颗粒的不可回收性，载体的寿命，传质性能，降解启动时间，保存条件等等。

发明内容

针对现有石油污染土壤微生物修复技术的不足及相应微生物制剂制备技术发展缓慢的问题，本发明的目的在于提供一种可用于石油污染土壤修复的固定化微球及其制备方法。该固定化微球具有营养型、保护性、缓释性、活性及稳定性高、传质性好且使用方便等优点。制备方法以海藻酸钠作为包埋材料，凹凸棒土作为吸附剂，碳酸钙作为成孔剂和缓释剂，包埋可降解石油烃的降解菌及营养成分，经过高浓度菌液悬浮、固定化成球和除碳酸钙、增殖再培养的制备步骤，得到固定化微球。

本发明涉及一种石油污染土壤修复用固定化微球，其特征在于：颗粒呈圆球状，内部有空隙，其微球直径为2.5～3.0mm，所述固定化微球颗粒包含海藻酸钠作为包埋材料，固体碳酸钙作为成孔剂和缓释剂，凹凸棒土作为吸附剂，其吸附有石油烃降解菌及营养元素。

其中，所述固定化微球中的海藻酸钠、凹凸棒土和碳酸钙的质量比例为1-6∶0.5-3∶1-10，优选比例为2.5-3.5∶0.5-1.5∶3-7，最优选3∶1∶5。

本发明涉及一种石油污染土壤修复用固定化微球的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)培养并配制石油烃降解菌的菌悬液；

(2)将海藻酸钠与凹凸棒土混合均匀后放入去离子水，高温湿热灭菌，保持40-60℃，将固体碳酸钙投入海藻酸钠-凹凸棒土混合物中，混合均匀，继续保持40-60℃，得到海藻酸钠-凹凸棒土-碳酸钙凝胶；

(3)将步骤(1)所得菌悬液加入到步骤(2)所得凝胶液中，混合均匀；

当包埋Paracoccus sp.HXG-D17菌时，混合物中，石油烃降解菌的浓度优选为0.01-0.04g/ml，最优选0.02g/ml；海藻酸钠的浓度优选为0.01-0.06g/ml，进一步优选0.025-0.035g/ml，最优选0.03g/ml；凹凸棒土的浓度优选为0.005-0.03g/ml，进一步优选0.005-0.015g/ml，最优选0.01g/ml；固体碳酸钙的浓度优选为0.01-0.1g/ml，进一步优选0.03-0.07g/ml；最优选0.05g/ml；