[发明专利]一种PAEs降解菌的固定化微球及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种去除农田土壤中PAEs的降解菌固定化微球及其制备方法：(1)菌悬液的制备：将恶臭假单胞菌RXX‑01(保藏编号为CGMCC No.13224)培养至对数生长期，用生理盐水将菌体洗净后，再用生理盐水将菌体调配成菌悬液，使菌悬液的OD₆₀₀＝0.8‑1.2；(2)混合菌液的配备：用无菌水配制海藻酸钠溶液，将活性炭加入到海藻酸钠溶液中混匀得混合液，向混合液中加入步骤(1)的菌悬液混匀得混合菌液；各组份所占重量比分别为：菌悬液15‑25％，海藻酸钠2‑3％，活性炭2‑4％；(3)固定化微球的制备：用无菌水配制20‑30g/L的氯化钙溶液，并将混合菌液滴入氯化钙溶液中，交联20‑30h后制备得到固定化微球；混合菌液与氯化钙溶液的体积比为1:1.5～1:2。本发明制备方法简单，对土壤中邻苯二甲酸酯的降解效率高。

技术领域

本发明属农业生物领域，特别涉及一种去除农田土壤中邻苯二甲酸酯的降解菌固定化微球及其制备方法和应用。

背景技术

邻苯二甲酸酯(Phthalic Acid Esters，PAEs)是一类典型的内分泌干扰物，邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl Phthalate，DMP)、邻苯二甲酸二丁酯(Dibutyl Phthalate，DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(Di-(2-ethylhexyl Phthalate，DEHP)等6种邻苯二甲酸酯化合物被美国环保局和我国环境监测总站列为优先控制污染物。作为重要的化工产品，邻苯二甲酸酯在塑料制品生产过程被作为添加剂大量使用。我国设施农业的快速发展使塑料制品被广泛应用，随着塑料的老化邻苯二甲酸酯会缓慢释放并最终进入土壤，导致其成为农田土壤中最常被检出的有机污染物之一，尤其在北方设施菜地、南方菜园土壤中邻苯二甲酸酯含量甚至已经达到几十mg·kg^-1。其中，DBP和DEHP是土壤中检出率最高且含量较高的2种邻苯二甲酸酯类化合物，由于DBP的分子摩尔质量(278.4g·mol^-1)和logKow(4.45，Kow为辛醇-水分配系数)均小于DEHP(分别为390.6g·mol^-1、7.50)，而水溶解度(11.2mg·L^-1)高于DEHP(0.003mg·L^-1)，导致土壤中DBP的微生物利用率相对较高，降解速率高于DEHP，因此，去除土壤中残留的DEHP难度要大于DBP。大量研究表明，土壤邻苯二甲酸酯污染不仅会影响农作物的生长发育和产量品质，而且会造成农产品中邻苯二甲酸酯的累积从而通过食物链对人体健康造成潜在的危害，因此，修复农田土壤邻苯二甲酸酯污染对保护我国农田土壤质量，保障农产品安全、生态安全和人体健康具有十分重要的现实意义。

目前，农田土壤邻苯二甲酸酯污染修复技术研究仍处于起步阶段。现有的土壤有机污染修复主要采用物理修复、化学修复和生物修复的方法。其中，生物修复尤其是微生物修复技术由于具有安全、高效、无二次污染、经济效益好等优点，被人们认为是进行有机污染土壤修复最有效、最有前途的一种污染治理技术。国内外学者对邻苯二甲酸酯降解菌进行了筛选，具有一定的降解效果。在实际应用中，由于降解过程中污染物的成分更复杂，一些次生代谢物和中间降解产物的毒性更大，游离菌表现出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特点。采用微生物固定化技术对降解菌进行固定，可以避免人为破坏生物酶的活性和生化反应的稳定性，提高单位体积介质中微生物细胞密度。另外，降解菌固定化微球的微环境有利于屏蔽土著菌、噬菌体和毒性物质对微生物体的恶性竞争、吞噬和毒害，使其在复杂的土壤环境中也可以稳定地发挥高效能。因此，通过吸附包埋等固定化方法将土壤中筛选出的邻苯二甲酸酯高效降解菌进行固定化后形成微球施用于污染土壤将会极大的提高农田土壤中邻苯二甲酸酯的降解率，更好地发挥外源降解菌的作用。

专利201510418972.7公开了一种邻苯二甲酸二丁酯降解菌的固定化微球及其制备方法和应用，专利以海藻酸钠、膨润土、壳聚糖和氯化钙为固定化材料制备微球，修复效果为28天土壤中DBP降解率约80％。然而其仅是针对土壤DBP污染问题而且对土壤中DBP的降解效率较低，无法高效应用于DBP和DEHP复合污染土壤中。