[发明专利]一种生物炭固定化萘降解菌剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种生物炭固定化萘降解菌剂的制备方法，所述方法包括：称取生物质原料与水混合，加热进行反应，反应结束后室温冷却，固液分离，清洗固体产物，冷冻干燥并研磨后即得生物炭；将萘降解菌株与上述生物炭混合于LB液体培养基中，置于恒温摇床中振荡培养，获得均匀的混合菌液；将上述混合菌液与海藻酸钠溶液进行混合，磁力搅拌均匀后获得海藻酸钠混合菌液，将海藻酸钠混合菌液逐滴滴加至氯化钙溶液中，静置放入冰箱中进行交联反应，反应结束后即得生物炭固定化萘降解菌剂。本发明制备的生物炭固定化萘降解菌剂对多环芳烃污染土壤修复效果显著，且反应温和、成本低廉、无二次污染，具有广阔的工程化应用前景。

技术领域

本发明涉及一种生物炭固定化萘降解菌剂及其制备方法与应用，属于污染土壤微生物修复技术领域。

背景技术

萘是一种具有2环结构、低毒高效的多环芳烃物质，被广泛应用于邻苯二甲酸酐、染料中间体、橡胶助剂、杀虫剂等的生产。2017年10月，世界卫生组织国际癌症研究机构将萘列入2B类致癌物清单，随后我国于2017年12月将其列入第一批优先控制化学品名录。目前，针对多环芳烃污染土壤的修复技术主要包括热处理、化学氧化、化学淋洗等，尽管这些方法对多环芳烃的去除效果显著，但易产生二次污染等环境问题。相比之下，微生物修复技术具有经济高效、环境友好等优点，是污染土壤中多环芳烃物质得以有效转化和去除的重要过程。因此，获得具有多环芳烃高效降解能力的功能微生物，是实现污染土壤微生物修复成功与否的前提和关键。

在前期工作中，发明人从石油烃污染土壤中筛分获得一株萘高效降解菌株，通过16S rDNA测序和同源比对等分析，鉴定为食萘类芽孢杆菌(Paenibacillusnaphthalenovorans)，GenBank登录号为SRR10341461。通过理化性质和降解特性分析发现，该菌株能以萘为唯一碳源进行生长繁殖，对萘具有良好的代谢能力，在培养基条件下，5天内萘降解去除率可达83.6％。考虑到游离菌株在实际应用时易流失，且难以与土壤土著微生物竞争等问题，研发适合的固定化技术，是保证功能微生物能够高效降解污染物的关键。将筛选获得的具有良好降解能力的功能菌株与固定化载体混合后，功能菌株可在固定化载体内部及表面附着生长，在实际应用时，一方面可以富集降解菌株在污染土壤中的密度，一定程度上可以减弱外界环境及土壤土著微生物对功能菌株的不利影响，增强其对目标污染物的降解去除效果；另一方面，固定化载体一定程度上还可以促进污染物的定向迁移，强化功能菌株与污染物之间的界面接触，提高污染物降解去除效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种萘降解菌固定化方法，并用于联合修复多环芳烃污染土壤。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种生物炭固定化萘降解菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：称取生物质原料于聚四氟乙烯内衬罐中与水混合，装入不锈钢反应釜中，加热进行反应，反应结束后室温冷却，固液分离，然后使用蒸馏水和无水乙醇清洗固体产物，冷冻干燥并研磨后即得生物炭；

步骤2)：将冷冻保存的萘降解菌株与步骤1)得到的生物炭混合于LB液体培养基中，置于恒温摇床中振荡培养，获得均匀的混合菌液；

步骤3)：将步骤2)得到的混合菌液与海藻酸钠溶液进行混合，磁力搅拌均匀后获得海藻酸钠混合菌液，将海藻酸钠混合菌液逐滴滴加至氯化钙溶液中，静置放入4℃冰箱中进行交联反应，反应结束后即得生物炭固定化萘降解菌剂。

优选地，所述步骤1)中生物质原料为木质素、纤维素或半纤维素。

优选地，所述步骤1)中生物质原料与水质量比为1:(10～30)。

优选地，所述步骤1)中加热温度为220～280℃，加热反应时间为2～4h。

优选地，所述步骤1)中冷冻干燥时间为12～24h。