改性秸秆载体固定化微生物修复石油污染土壤.pdf

2 O 1 4 年 1 O月 石油学报 石油加工 A C T A P E T R O L E I S I N I C A P E T R O L E U M P R O C E S S I N G S E C T I O N 第 3 O卷第 5期 文章编号 1 0 0 1 8 7 1 9 2 0 1 4 0 5 0 9 1 5 - 0 6 改性 秸秆载体 固定化微生物修复石油污染土壤 张秀霞 ，武海杰 ，韩雨彤 ，郭云 霞，张 守娟 国石 油大学 环境与安全工程系 ，山东 青 岛 2 6 6 5 8 0 摘要 采用酸性 氧化 改性 秸秆 X MG以增强其对微生物 的吸附 ，考察 改性剂浓 度 、改性 时间和改性 温度对 X MG表 面官能 团含量和 吸菌性 能的影响 ；以改性 XMG为载体制备 固定化微 生物用于石油污染土壤 的修 复 ，考察其 修复效 果 。结果表 明，采用 1 0 mo l ／ L的乙酸在 7 0 C下改性 3 0 mi n获得了最佳改性 X MG，其酸性 官能 团中羧基摩尔浓 度 从改性前 的 0 ． 0 8 mmo l ／ L增至 0 ． 1 9 mmo l ／ L、内酯基摩 尔浓度从 0 ． 3 4 mmo l ／ L增至 1 ． 2 8 mmo l ／ L、羟基 摩尔浓 度 从 0 ． 1 2 mmo l ／ L增 至 1 ． 0 7 mmo l ／ L，微生物 的吸附量 O D 6 0 0 从 0 ． 2 0 9增至 0 ． 2 9 7 ，表 明改性 XMG更 有利 于吸附 微生物 。改性 XMG固定化 微 生物 与未 改 性 X MG 固定 化微 生 物相 比，3 5 d修 复石 油 污染 土 壤 的石 油 降解 率 从 4 O ． 3 提高到 了 4 2 ． 9 。 关键词 秸秆载体 ；改性 ；固定化 微生物 ；石油污染土壤 中图分 类号 x5 3 文献标识码 A d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 - 8 7 1 9 ． 2 0 1 4 ． 0 5 ． 0 2 4 Re me d i a t i o n o f Pe t r o l e u m Co nt a m i na t e d S o i l b y M o d i f i e d S t r a w Ca r r i e r I m mo bi l i z e d M i c r o o r g a n i s m ZHANG Xi u x i a ，W U Ha i j i e ，HAN Yu t o n g，GUO Yu n x i a ，ZHANG S h o u j u a n De p a r t me n t o f En v i r o n me n t a l a n d S a f e t y En g i n e e r i n g， C h i n a Un i v e r s i t y o f Pe t r o l e u m， Qi n g d a o 2 6 6 5 8 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ca r r i e r XM G wa s mod i f i e d b y a c i d ox i d a t i o n t o e nha nc e i t s a ds o r pt i o n o f m i c r o or g a ni s m s ． The i nf l u e n c e s o f mo di f i e r c o nc e n t r a t i on， mo di f i c a t i o n t i m e a nd t e mpe r a t ur e o n XM G s ur f a c e f un c t i on a l g r o u ps a nd a ds o r p t i o n p r ope r t i e s o f ba c t e r i a we r e i n v e s t i ga t e d．M od i f i e d XM G wa s t a ke n a s c a r r i e r t o i m mo bi l i z e mi c r o bi a l a nd t h e n wa s us e d t o i n s i t u r e m e d i a t i o n of pe t r ol e um c o n t a mi n a t e d s o i l ．Th e r e s u l t s s h o we d t h a t mo d i f i e d u n d e r t h e c o n d i t i o n s o f 1 0 mo l ／ L a c e t i c a c i d ， 7 O ℃a n d 3 0 mi n，c a r b o x y l c o n t e n t o f a c i d i c f u n c t i o n a l g r o u p s i n mo d i f i e d XMG i n c r e a s e d f r o m 0 ． 0 8 mmo l ／ L o f u n mo d i f i e d o n e t o 0 ． 1 9 mmo l ／ L．1 a c t o n e b a s e c o n t e n t i n c r e a s e d f r o m 0 ． 3 4 mmo l ／ L t o 1 ． 2 8 mmo l ／ L a n d h y d r o x y l c o n t e n t i n c r e a s e d f r o m 0 ． 1 2 mmo l ／ L t o 1 ． 0 7 mmo l ／ L。a n d i t s a d s o r p t i o n a mo u n t o f mi c r o o r g a n i s ms OD6 0 0 i n c r e a s e d f r o m 0 ． 2 0 9 t o 0 ． 2 9 7 ， me a n i n g t h a t m o di f i e d XM G wa s mor e c on du c t i ve t o a ds o r b m i c r o or g a ni s ms ． Co m p a r e d wi t h u nmod i f i e d XM G i mmo b i l i z e d mi c r o b i a l ，p e t r o l e u m d e g r a d a t i o n r a t e o f p e t r o l e u m c o n t a mi n a t e d s o i l wi t h mo d i f i e d XM G i mmob i l i z e d mi c r o bi a l i n 3 5 d o f i n s i t u r e me d i a t i on ha d a s l i gh t i nc r e a s e ， f r o m 4 0 ．3 t o 4 2． 9 ． Ke y wo r d s s t r a w c a r r i e r ；mo di f i c a t i o n；i m mo bi l i z e d mi c r oo r ga ni s m ；p e t r o l e u m c o nt a m i na t e d s o i l 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 8 2 7 基金项 目中国石油科技创新基金项 目 2 0 0 9 D - 5 0 0 6 0 7 0 1 、青岛市科技发展 指导计划项 目 KJ Z D- 1 2 - 6 5 - j c h 、中央直属 高校科研 专项基 金 项 目 1 1 C X0 5 0 1 1 A 、中国石油大学 华东 研究生创新工程 C X 一 1 2 1 9 和 C X 2 0 1 3 0 3 5 资助 通讯联 系人 张秀霞 ，女 ，教授 ，博士 ，从事石油污染土壤修复研 究工作 ；T e l 0 5 3 2 8 6 9 8 3 0 5 6 ；E ma i l z h x i u x i a u p c ． e d u ． c n 9 1 6 石 油学 报 石油加工 第 3 O卷 随着石 油开 采 的加 速 ，石 油 烃类 物 质 对 环 境 的 污 染 日益严 重 ，尤其 是 “ 跑 冒滴 漏 ” 引起 的土 壤 石 油 污染正威胁着人们 的生产、生活。 目前 ，生物法是 处理石油污染土壤最经济 有效 的方法之一 ，而固定 化微生物技术由于处理效率高、易保 持微生物活性 等优 点而应 用 广 泛 。对 于 石 油 污染 土 壤 的处理 ， 固 定 化微 生 物技术 明显优 于游 离 微 生 物修 复土 壤 的效 果 口 ；吸 附法 制 备 固定 化 微 生 物 ，因 操 作 简 单 、 细胞 活性损 失小 而 得 到 了 广泛 应 用 ，但 存 在 微 生 物 与载体结合不牢 、容易脱落 以及易达 到吸附饱和的 缺陷。载体的比表面积和孑 L 结构等表面物理特性和 表面化学特性影 响到 固定化效率r 4 ] ，通过改性可 以 改变载体表 面官能 团的种类 和数量 ] ，从而改变载 体 的化学 吸附 _ 6 ] 、亲水 性 以及疏 水性 。 目前 ，国内外学 者L 7 剖通 过 改变载 体材 料 的物 理 化 学结 构来 提 高载 体 材 料 的 吸 附性 能 ，提 高 对 废 水 中有机物 、阴阳离子 以及重金属的去除效率 ，载体 表面 的含 氧官 能 团如 羟 基 、羧 基 和 内酯基 有 利 于 固 定 微 生 物 ，提 高 微 生 物 的 吸 附 能 力 以 及 结 合 强 度[ 9 。 。 实验采 用 硝 酸 、硫 酸 、乙 酸 和硼 酸 等 对 秸 秆 材 料 X MG进 行 改 性 ， 以增 加 X MG 表 面 酸 性 官 能 团 含量 ，提高 载体对 微生 物 的吸 附量，再采 用改 性 X MG 吸 附法 制 备 固定 化 微 生 物 ，应 用 于石 油 污 染 土壤 的修 复 ，考 察 改 性 XMG 固定 化 微 生 物 的修 复 效 果 ，为石 油 污染 土壤 的生物 修 复提供 理论 指导 。 1 实验方法 1 ． 1 材料 供试土壤采 自新疆克拉玛依油 田的风城作业区， p H值范围 7 ． 2 ～7 ． 4 ，含水率范 围 7 ～ 9 质量 分数 ，有机质质量分数范 围 2 3 ． 7 ～3 5 ． 8 g ／ k g ，全 氮量 范 围 1 4 ． 7 ～ l 9 ． 8 g ／ k g ，有 效 磷 质 量 分 数 范 围 1 4 ． 9 ～ 1 9 ． 8 g ／ k g ，石 油 烃 质 量 分 数 范 围 3 ． 4 ％ ～ 4 ． 7 。供试 土 壤 去 除 植 物 残 体 以 及 砾 石 过 3 mm 筛 ，经 自然风干 7 d后使用 。 1 ． 2富集培 养 基 牛 肉膏 5 ． 0 g ，蛋 白胨 1 0 ． 0 g ，氯 化 钠 5 ． 0 g ， 蒸馏 水 1 0 0 0 mL，p H 值 7 ． 0～ 7 ． 2 ，1 2 1 ℃ 灭 菌 2 0 rai n。 1 ． 3实验方 法 l _ 3 ． 1 X MG 的酸性 氧化 改性 分 别用一 定 浓 度 硝 酸 、硫 酸 、硼 酸 和 乙 酸作 为 改 性剂 ，在 一 定 温 度 下 改 性 秸 秆 X MG 一 定 时 间 。 用蒸馏水将 XMG洗至中性，烘干后用于测定 XMG 表面的酸性官能团、碱性官能 团含量 ，用作载体材 料 制备 固定化 微 生物 。 1 ． 3 ． 2 X MG吸附微生物量的测定 采用 光 密度 OD 6 0 0问接 表示 X MG 吸 附微 生 物 量口 。向活化 1 2 h的 5 0 mL菌液中投加 4 0目0 ． 5 g 的 XMG，在 3 O ℃ 、1 6 0 r ／ rai n的 摇 床 中 固 定 微 生 物 。1 2 h后 ，将 锥形 瓶 取 出静 置 一 段 时 间倒 掉 上 清 液 ，用 生理 盐水将 XMG转 移 至 5 0 mL离心 管 中 不 晃动 ，1 0 0 0 r ／ rai n下离心分离5 mi n 。取出后倒掉 上 层清 液 ，重复 3次 ；加 入约 1 0 mL生 理盐 水 于 离 心 管 中 剧 烈 振 荡 ，1 0 0 0 r ／ mi n 下 离 心 分 离 5 mi n ， 将 上层 液体 过滤 至 5 O mL容 量瓶 ，重 复 3次 ；用 生 理 盐水将 滤 液 定 容 至 5 0 mL，摇 匀 ，采 用 7 2 1分 光 光 度计 在 6 0 0 n m处 测定 其 OD 6 0 0值 。 1 ． 3 ． 3 X MG表 面官 能 团的测 定方 法 采 用 B o e h m 法 [ 1 测 定 X MG 表 面 羧 基 、 内 酯 基 、羟 基官 能 团和碱 性官 能 团 。 2结 果 与讨 论 2 ． 1 改性条 件对 改性 X MG吸菌 性能 的影 响 2 ． 1 ． 1 改性 剂 浓度 的影 响 使用硝酸、硫酸 、硼酸和乙酸为不同的改性剂 ， 1 5 ℃ 时 ，分 别 在 0 、1 、5 、1 0和 1 5 mo l ／ L浓 度 下 ， 对 XMG改 性 6 0 mi n ，考 察改 性剂 浓度 对改 性 X MG 吸菌性 能 的影 响 ，结果 示 于 图 1 。 c Mo d i fi e r ／ too l L 。 图 1 改性剂浓度 C Mo d i f i e r 对 改性 X MG 吸菌量 O D 6 0 0 的影 响 F i g ． 1 T h e e f f e c t o f mo d i f i e r c o n c e n t r a t i o n C Mo d i f i e r o n mo d i fi e d XMG b a c t e r i a u p t a k e oD6 0 O 1 Ni t r i c a c i d； 2 S u l f ur i c a c id； 3 Ac e t i c a c i d； 4 Bo r i c a c i d T一1 5 ℃ t Mo d i f i c a t i o n 一6 0 mi n 第 5期 改性秸 秆载体固定化微生物修复石油污染土壤 9 1 7 由图 1可 知 ，随 着 酸 浓 度 的增 加 ，改 性 XMG 的吸菌量 即 O D6 0 0 呈现先增大后减小 的趋势。硝 酸 、硫 酸 、乙酸 、硼 酸摩 尔浓 度分别 为 5 、5 、1 0和 5 mo l ／ L时，改性 X MG的 OD 6 0 0达到最大值。 酸改 性 可增 加 秸 秆 表 面 羧基 、羟基 的含 量 ， 同 时 酸改性 秸 秆能 够 去 除 秸 秆表 面 的灰 质 、中 和秸 秆 表面碱性 官能团r l 胡含量 ，因此在一定浓度 范围 内， 酸浓度越 高，越有利 于活性基 团的增加；同时 ，带 有氨基 、羧基和羟基等反应性基团的大孔载体在 固 定 化微 生物 过程 中会 与 微 生 物发 生 键 合 ，从 而 提 高 了固定 化微 生物 的 吸附量 和 稳 定性 _ 1 ，因此 随着 酸 浓度的增加 ，改性 X MG的吸菌量呈现增加的趋势。 随着 酸浓 度 的继 续 增 加 ，改性 XMG 的吸 菌 量 呈 现 下降 的趋 势 ，这 可 能 是 由 于 高 浓 度 的 酸 破 坏 了 XMG 原有 成分 ，从 而不 利于 吸 附微生 物l 1 引。 2 ． 1 ． 2 改 性时 间 的影 响 在 室 温 1 5 ℃ 下 ，分 别 采 用 5 mo l ／ L 的 硝 酸 、 5 mo l ／ L 的硫 酸 、1 0 mo l ／ L 的 乙酸 和 5 mo l ／ L 的硼 酸对 X MG改性 ，改性时间分别为 0 、3 0 、6 0 、9 0 、 1 2 0 mi n ，考察 改 性时 间对 改性 x MG 吸菌 性 能 的影 响 ，结 果示 于 图 2 。 0 0 0 0 t Mo d i fi c a t i o n ／ rai n 图 2改性时 间 t Mo d i f i c a t i o n 对改性 X MG吸菌量 OD 6 0 0 的 影 响 F i g ． 2 T h e e f f e c t o f t Mo d i f i c a t i o n O i l mo d i f i e d XMG b a c t e r i a u p t a k e OD 6 0 0 I 1 0 mo l ／ L Ac e t i c a c i d ； 2 5 mo l ／ L B o r i c a c i d ； 3 5 mo l ／ L Ni t r i c a c i d ； 4 5 mo l ／ L S u l f u r i c a c i d T一 1 5 ℃ 由图 2可 知 ，对 于 4种 酸改性 的 XMG，随着 改 性时间的延长，其吸菌量呈现先增大后减小的趋势。 5 mo l ／ L的硝 酸 、5 mo l ／ L 的 硫 酸 、1 0 mo l ／ L的 乙 酸和 5 mo l ／ L的硼 酸 分别 在 改性 时 间 为 6 0 mi n 、 6 0 rai n 、3 0 rai n和 3 O rai n时 ，改性 XMG 的吸 菌量 达 到最 大值 。 秸 秆材 料通 常 具 有 水 溶 性 差 、反 应 活性 不 足 等 缺点 ，通过 适 当的 改性 会 破 坏 原 有 的 有序 结 构 并 引 进新的功能基团，使其反应活性增强 ] 。采用酸改 性秸秆材料 ，秸秆材料表面总碱度随着改性 时间的 延长而降低 ，同时总酸度 随着改性时间的延长而增 加，有利于吸附固定化微生物 的表面官能团更多地 暴露在表面，更容易吸附微生物[ 1 ，因此随着改性 时间 的延 长 ，改 性 X MG 吸 菌 量 呈 现 增 加 的趋 势 ； 随着改性时间的继续延长 ，改性 XMG吸菌量有降 低 的趋 势 ，这 可 能是 因 为 改 性 时 间过 长 使 得 X MG 的 比表 面积 和孔 径 发 生 了变 化 ，从 而 不利 于 吸 附微 生物 。 2 ． 1 ． 3 改性 温度 的影响 分 别 在 1 5 、 3 O 、 5 0 、 7 O 和 1 0 0 ℃ 下 ，采 用 5 mo l ／ L的硝 酸 改 性 6 0 rai n 、5 mo l ／ L的硫 酸 改 性 6 0 rai n 、1 0 mo l ／ L的 乙酸改性 3 0 rai n和 5 mo l ／ L的 硼酸改性 3 0 mi n ，考察改性温度对改性 X MG 吸菌 性能 的影 响 ，结果 示于 图 3 。 0 0 0 0 ／ ℃ 图 3改性温度 1 1 对 改性 X MG吸茵量 O D 6 0 0 的影响 F i g ． 3 Th e e f f e c t o f mo d i f i c a t i o n t e mp e r a t u r e 【 TO R mo d i f i e d X MG b a c t e r i a u p t a k e OD6 0 0 1 1 0 mo l ／ L Ac e t i c a c i d ，￡ Mo d i f i c a t i o n 一3 0 rai n ； 2 5 mo l ／ L B o r i c a c i d ， Mo d i f i c a t i o n 一3 O mi n ； 3 5 mo l ／ L Ni t r i c a c i d ，f Mo d i f ic a t i o n 一6 0 rai n ； 4 5 mo l ／ L S u l f ur i c a c i d，￡ Mo d i fic a t i o n 一 6 0 rai n 由图 3可知 ，随着改性温度的升高 ，改性 X MG 吸菌 量 呈 现 先 增 大 后 减 小 的 趋 势 。 在 7 0 ℃ 下 ， 5 mo l ／ L的硝 酸 改 性 6 0 rai n 、5 mo l ／ L 的硫 酸 改 性 6 0 mi n 、5 mo l ／ L的硼 酸改 性 3 0 mi n及 1 0 mo l ／ L的 乙酸在 3 O ℃下改性 3 0 rai n时 ，改性 XMG的吸菌量 分别达到其最大值 ；温度对硝酸改性 XMG 和硫酸 9 l 8 石油学报 石油加工 第 3 O卷 改性 XMG 的 影 响 不 大 ，故 采 用 硫 酸 和 硝 酸 改 性 XMG 时可 在 室 温 1 5 ℃ 下 进 行 。 酸 改性 秸 秆 材 料 实 质上是 秸秆材料 水解 的过 程 ，水解 过程有 利 于引进新 的功 能基 团I ，故 温度 越 高 ，越 有 利 于 增加 秸 秆 表 面活性基团的数量，与兰培等 关于高温有利 于增 加表 面酸性官能 团的实验结果一 致 。随着 温度 的继续 升高 ，改性 X MG吸菌量有下降 的趋势 ，这 是 因为 X MG中纤维素 、半纤维素和木质素的水解温度不 同， 若超过 纤 维 素 的水 解 温 度 j ，纤 维 素 发 生水 解 ，则 会损失 吸附菌 的活性基 团 ，导致吸菌量 的下降 。 由上 述 结 果 可 以得 到秸 秆 XMG 的 最佳 改 性 条 件 ，分 别 为 5 mo l ／ I 的 硝 酸 在 室 温 1 5 ℃ 下 改 性 6 O mi n 、5 mo t ／ I 的硫 酸在 室温 1 5 ℃下 改性 6 0 mi n 、 1 0 mo l ／ I 的 乙酸 在 7 0 ℃ 下 改性 3 0 mi n和 5 mo l ／ I 的硼 酸在 3 O ℃下 改性 3 0 mi n 。 2 ． 2 最 佳 改性 条件 下改 性后 X MG 的 吸菌 性 能 和表 面 性质 2 ． 2 ． 1 表 面化学 组成 和 吸菌性 能 最 佳 改 性 条件 下 得 到 的 4种 改 性 XMG 的表 面 官能团含量和吸菌量列于表 1 。 表 1 最佳 改性 条件 下得 到的 4种改性 X MG的表面 官能团含量和吸菌量 Ta bl e 1 The c o nt e n t o f s u r f a c e f u n c t i o na l g r o u p s a n d b a c t e r i a u pt a ke o f mo d i f i e d XM G o b t a i n ed u n de r o pt i ma l m od i fic a t i o n c o n di t i o n s 1 5 mo l ／l Su l f u r i c a c i d，T1 5 ℃ ，t Mo d i f i c a t i o n 一 6 0 rai n；2 5 mo l ／ I Ni t r i c a c id，T一 1 5 C ，t Mo d i f i c a t i o n Ac e t i c a c i d，丁一 7 0℃ ，t Mo d i f i c a t ion 一 3 0 mi n；4 5 mo l ／ L Bo r i c a c i d，T3 0 ℃ ，f Mo d i f i c a t i o n 一 3 0 rai n 由表 1可知 ，在 最 优 改性 条 件 下 得 到 的 4种 改 性 XMG 的 酸 性 官 能 团 含 量 整 体 上 高 于 未 改 性 XMG，碱 性 官 能 团 含 量 低 于 未 改 性 XMG；其 中， 乙酸 改性 XMG 的 酸性官 能 团含量 如 羧基 、羟 基 和 内酯 基 相对 较高 、碱 性官 能 团含量 相 对较少 。改性 X MG 吸菌量 整体 上 高 于未 改性 XMG，且 乙酸 改 性 XMG吸菌量明显高于其他改性方法得到 的 XMG吸 菌 量 。 综 合 表 面 官 能 团 和 吸 菌 量 的 变 化 ， 以 1 0 too l ／ I 的 乙酸 在 7 O ℃ 下 改性 3 0 mi n得 到 的 改 性 XMG 为最佳 的改性 XMG 载体 。 由表 1还 可 以看 出 ，改 性 X MG 的 羧基 、羟 基 和 内酯 基 的 含 量 增 多 。Ya n g等 叩的 实 验 表 明 ，羧 基和羟基含量的增加 在一定程度上提高了秸秆 的极 性 ，从而更有利于微生物的固定化，与周林成等 关 于微 生物 固定 化 的影 响 因 素研 究 具 有 一 致 性 。 同 时 ，酸 改性 减 少 了 X MG 表 面 灰 分 含 量 、 中和 了表 面部 分碱性 官 能 团 ，且 改 性 时 间越 长 ，其 表 面 碱性 官 能 团 含量 越 少 ，而 碱 性 官 能 团不 利 于 吸 附 固 定 化 微 生 物 ，因 此 酸 改 性 可 以 增 强 XMG 的 吸 菌 性 能 ；乙 酸 改 性 X MG 吸 菌 量 最 大 ，这 与 乙 酸 改 性 XMG 的官 能 团含量 变化 具 有 一 致性 ，是 由于 X MG 在 吸 附微生 物 时通过 物理 吸 附极容 易 达到 吸附饱 和 ， 而通过 酸性 官能 团 固定 微 生 物 占主要 部 分 ，对 吸 附 微 生物 起着 重要 的作 用 。 2 ． 2 ． 2表 面物 理结 构 对 以 1 0 mo l ／ I 的 乙酸在 7 O ℃ 下 改性 3 0 mi n得 到的最 佳 改性 X MG进 行 S E M 分析 ，探 究 X MG 的 吸菌性 能 和 其 物 理 结 构 的 关 系 ，并 与 未 改 性 秸 秆 XMG 对照 ，结 果示 于 图 4 。 图 4最 佳 改 性 XMG 样 品 和 未 改 性 XMG 的 S E M 照 片 Fi g ． 4 S EM i m a g e s o f XM G a nd o p t i m ai mod i fie d XM G s a m p l e a M o d i f i e d XM 1 XM G 第 5 期 改性秸秆载体 固定化微 生物修复石油污染土壤 9 1 9 由图 4可 知 ，改 性 前 XMG 表 面 比较 规 则 、平 整 且致 密 ，改 性 后 X MG 的 表 面 粗 糙 ，结 构 较 为疏 松 ，出现 了发达 的孔 隙结 构 ，这 样 的结 构 为微 生物 的固着提供了有力 的条件 ，同时易于吸附微生物分 泌 的酶 、辅 酶 或 石 油烃 污染 物 ，从 结 构 上表 明改 性 X MG比未改性 X MG能够吸附更多的微生物，与表 1 的结果 具有 一致 性 。 2 ． 3改性 秸 秆 X MG 固 定 化 微 生 物 修 复 石 油 污 染 土 壤 以 1 0 mo l ／ L的 乙酸在 7 O ℃ 下 改性 3 0 mi n得 到 的改性 X MG 作 为 载 体 材 料 ，采 用 吸 附法 制 备 固定 化微生物用于修复石油污染土壤，调整石油污染 土 壤 的 C、N、P 质 量 比为 1 0 0 1 01 、含 水 率 为 2 0 、翻耕频率为 1次／ d ，并 以未改性 XMG 固定 化微生物、游离微生物和土著微生物修复相 同土壤 为对照，结果示于图 5 。 t ／d 图 5采用各种微生物修复石油 污染 土壤 的石油降解率随 时间的变化 Fi g ． 5 The oi l d e g r a da t i on r a t e of p e t r o l e u m c o nt a m i na t e d s o i l b y d i f f e r e nt m i c r o bi ai s V S t i me c Ac e t i c a c i d 一1 0 mo l ／ L；T一 7 0℃ ；￡ Mo d i f i c a t i o n 一 3 0 mi n 1 M o d i f i e d XM G i mm o b i l i z e d m i c r o b i a l ； 2 U n mo d i f i e d XMG i mmo b i l i z e d mi c r o b i a l ； 3 Hi g h l y e f f i c i e n t p e t r o l e u m- d e g r a d i n g b a c t e r i a ； 4 I n d ig e n o u s b a c t e r i a 由图 5可以看 出，石油降解菌的投加明显提高 了石油降解 的速率 。降解 3 5 d ，加入高效石油 降解 菌的土样 ，石油降解率从 1 8 ． 2 升至 3 o ． 3 ，固定 化微 生 物 的 石 油 降 解 率 比游 离 微 生 物 的高 ，达 4 0 ． 6 ，改性 X MG 固定化微生物修复效果稍高 于 未改性 X MG 固定 化 微生 物 ，石 油 降 解率 提 高 到 4 2 ． 9 。改 性 X MG 固 定 化 微 生 物 和 未 改 性 XMG 固定化微生物其修复效果在修 复初始 阶段效果相差 不 大 ，这是 因为在初 始 阶段 主要 进行 微生 物 的增殖 ， 二者在本质上没有太大的区别 ，都是多孑 L 的有机载 体材料 ，为微生物提供一个 良好的附着体和微环境 的缓冲体 系_ 2 。乙酸 改性 XMG 吸菌量 比未 改 性 X MG有明显的增多 见表 1 ，但二者的石油降解率 相差 不多 。这 可 能 是 因 为 ，一 方 面 酸 的处 理 增 加 了 X MG表面官能团的数量使其更有利于吸附微生物 ， 但不利于吸附疏水 性的石油烃类物质 ；另一方面酸 的处理 可能 破坏 了 XMG 本 身 的多 孔结 构 ，使 得 X MG吸附和微生物降解 的协 同作用 出现 了阻力 ， 结果使二者的石油降解率相近 。 3 结 论 1 秸秆 X MG最佳 改性 条件 为 1 0 m o l ／ L的 乙酸 在 7 O ℃下改 性 3 0 rai n 。在 该条 件 获 得 的 改性 X MG， 其 酸 性 官 能 团 中 羟 基 摩 尔 浓 度 从 改 性 前 的 0 ． 0 8 mmo l ／ L t 至 0 ． 1 9 mmo l ／ L、内酯基摩尔浓度从 0 ． 3 4 m mo l ／ L增 至 1 ． 2 8 mmo l ／ L 、羟 基 摩 尔 浓 度 从 0 ． 1 2 mmo l ／ L 至 1 ． 0 7 mmo l ／ L，吸 菌 量从 0 ． 2 0 9增 至 0 ． 2 9 7 ，表 明改性 X MG有利 于吸附微生物 。 2 对石油污染 土壤进行 3 5 d修复 ，固定化微 生物的修复效果明显强于游离微生物和土著微生物 ， 而改性 XMG 固定 化微 生物 的修复 效果 比未改 性 X MG固定化微生物修复效果 略有 提高 ，石 油降解 率从 4 0 ． 6 提 高 到 4 2 ． 9 。 参 考 文 献 [ 1 ]秦统福 ，沈本贤 ， 周启 欣 ，等． 包埋 法 固定 UB D菌 处 理炼油污水工艺 研究 [ J ] ．石油炼 制与 化工 ，2 0 1 0 ，4 1 4 6 8 7 0 ． QI N To n g f u ， S HEN B e n x i a n，ZH0U Qi x i n，e t a 1 ． S t u d y o n t h e b i 0 d e g r a d a t i o n o f r e f i n i n g wa s t e w a t e r b y mi c r o b i a l i mmo b i l i z e d UB D c e l l s [ J ] ． Pe t r ol e um Pr oc e s s i ng a nd Pe t r oc he mi c a l s， 20 10， 4 1 4 6 8 7 O ． [ 2 ]山丹 ，马放 ，张思 ，等． 同时培养法 与吸 附法微 生物 固 定化 对 比[ J ] ． 哈 尔 滨 工业 大学 学 报 ，2 0 1 2 ，4 4 4 5 3 - 5 7 ． S H AN Da n， M A F a n g， Z HANG S i ， e t a 1 ． Comp ar a t i ve s t u dy o f t wo i mmob i l i z a t i o n t e c hno l ogy - s i mu l t a n e i t y c u l t u r e a n d a d s o r p t i o n[ J ] ． J o u r n a l o f Ha r b i n I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g y，2 0 1 2 ，4 4 4 5 3 5 7 ． [ 3 ]S HUCHI V，R E NU B ， VI KAS P ． Oi l y s l u d g e d e g r a d a t i o n b y b a c t e r i a f r o m An k l e s h wa r ，I n d i a[ J ] ． I n t e r n a t i o n a l Bi o d e t e r i o r a t i o n Bi o d e g r a d a t i o n，2 0 0 6， 5 7 4 2 0 7 2 1 3 ． [ 4 ]王建龙． 生物固定 化技术 与水 污染控制 [ M] ．北京 科 学 出 版 社 ，2 0 0 1 3 - 5 ． ／u 0 焉 p B Q pI 1 0 9 2 O 石油学报 ／ i 油加工 第 3 O卷 E 5 ]B YUN G J K， S O 0 J P ．I n f l u e n c e o f s u r f a c e