專利名稱：一種固定化微生物的載體及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固定化微生物對于有機(jī)污染土壤的修復(fù)，具體的說是采用一種新型的載體形狀來實(shí)現(xiàn)對多環(huán)芳烴(PAHs)的去除。
背景技術(shù)：
多環(huán)芳烴(PAHs)是指由兩個或兩個以上的高溫獲得的芳香環(huán)，以直鏈狀、角狀或串狀排列組成的化合物，是有機(jī)物不全燃燒或高溫裂解的副產(chǎn)品。因此，只要燃燒有機(jī)質(zhì)，就有多環(huán)芳烴產(chǎn)生，燃燒溫度決定了多環(huán)芳烴的混合組成。居民供暖化、內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和工業(yè)活動，如焦碳生產(chǎn)油的精練、鋁生、非鐵金屬的熔煉等是多環(huán)芳烴的主要來源。多環(huán)芳烴在環(huán)境中的含量雖然微量但分布廣泛，更由于一些多環(huán)芳烴中除含有致癌和致突變的成分外，還含有多種促進(jìn)致癌的物質(zhì)，對人體健康產(chǎn)生很大的威脅。
目前，對于已經(jīng)被污染的生態(tài)環(huán)境，需要采用生物技術(shù)等手段進(jìn)行修復(fù)。生物修復(fù)技術(shù)具有成本低、處理效果好以及對環(huán)境的二次污染小等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為最有發(fā)展前景。固定化微生物技術(shù)在生物修復(fù)技術(shù)中占有重要的地位，它是用化學(xué)或物理手段將游離微生物定位于限定的空間區(qū)域，使其保持活性并反復(fù)利用的方法，該技術(shù)具有微生物密度高、反應(yīng)速度快、耐毒害能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在難降解有機(jī)廢水處理方面，固定化微生物技術(shù)研究已廣泛開展，但對于有機(jī)污染土壤的修復(fù)很少見到報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種固定化微生物的載體及其應(yīng)用，利用固定化微生物，來降解土壤中的多環(huán)芳烴，本發(fā)明通過對固定化載體形狀的改變，從而提高其對污染物的降解。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種固定化微生物的載體，其為中空十字花型。
所述中空十字花型的“十”字邊長度為3-10cm，寬度為1-3cm，厚度為1-5cm；所述“中空”是在“十”字型的“十”字邊上沿厚度方向上開有小孔；小孔最好為圓形，其直徑可為0.5-0.7cm；所述中空十字花型的“十”字邊長度最好為3-5cm，在“十”字型的“十”字邊交叉處沿厚度方向上開有直徑為0.5-0.7cm的中空圓孔；載體的重量配比通常為聚乙烯醇9.5～10.5％，海藻酸鈉0.4～0.6％，活性炭4.5～5.5％，余量為水。
所述載體可用于固定化去除土壤中多環(huán)芳烴的微生物。
所述載體中微生物種子液的接種量為接種后液體總重量的10-20％；將微生物與載體充分混勻后，放入冰箱內(nèi)-10～15℃進(jìn)行冷凍22～24小時；解凍后增殖3次，每次的時間為20～24小時；微生物為土著真菌中的鐮刀菌、木霉和/或黑曲霉。
將固定化微生物后的載體用于降解泥漿污染物時，泥漿中的水土質(zhì)量比為3～4∶1，固定化載體的接種重量4.5～5.5％，降解過程在28～30℃下進(jìn)行。
本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)1.成本低。采用聚乙烯醇和活性炭為載體，材料來源廣，價格低廉，對生物不具有毒性。
2.應(yīng)用效果好。無論是對真菌進(jìn)行單株固定還是混合固定，中空十字花型的載體對污染物的降解效果都比較好。單株球型載體對芘和苯并(a)芘的降解，在240小時降解率小于34.3％和15.4％；單株片型載體對芘和苯并(a)芘的降解率小于40.2％和21.6％。而本發(fā)明的中空十字花型的載體，單株載體對芘和苯并(a)芘的降解率240小時時大于63.8％和31.8％，降解率明顯提高。


圖1為本發(fā)明載體的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為長度方向，2為寬度方向，3為厚度方向，4為圓孔。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1對土著真菌進(jìn)行固定化包埋，將鐮刀菌、木霉、黑曲霉這3株真菌的種子液分別與載體充分混勻，種子液的接種量為接種后液體總重量的20％，裝入中空十字花型磨具內(nèi)，在冰箱內(nèi)-15℃冷凍22小時。解凍后用10％的硫酸鈉浸泡24小時，再用無菌水浸泡24小時后增殖備用；解凍后增殖3次，每次的時間為20小時；采用的載體配比為聚乙烯醇(PVA)為9.5％，海藻酸鈉0.6％，活性炭5.5％，余量為水；制備的中空十字花型“十”字邊長度為3cm，寬度為1cm，厚度為1cm，在“十”字型的“十”字邊交叉處沿厚度方向上開有直徑為0.5cm的中空圓孔；將固定化微生物后的載體用于降解泥漿土壤中多環(huán)芳烴污染物時的相關(guān)參數(shù)為泥漿中的水土質(zhì)量比為3～4∶1，固定化載體的接種重量4.5～5.5％，降解過程在28～30℃下進(jìn)行，搖床轉(zhuǎn)數(shù)120～130r/min。
種子培養(yǎng)基的配比為2％葡萄糖，20％的土豆培養(yǎng)基，pH自然。
增殖培養(yǎng)基的配比為2％葡萄糖，0.3％酵母膏，20％的土豆培養(yǎng)基，pH自然。
泥漿培養(yǎng)基的配比為2％葡萄糖，20％的土豆培養(yǎng)基，水土比為3∶1，pH自然。
將5％的固定化載體接入泥漿上搖床，分別在0h、48h、96h、168h和240h測其對芘和苯并(a)芘降解率，結(jié)果見表1、表2。
表1 固定化單菌對芘的降解率

表2 固定化單菌對苯并(a)芘的降解率

實(shí)施例2基本操作與實(shí)施例1相同，不同之處在于，將鐮刀菌、木霉、黑曲霉這3株真菌，兩兩混合及三株同時混合，裝入中空十字花型磨具內(nèi)，在冰箱內(nèi)冷凍24小時。解凍后用10％的硫酸鈉浸泡24小時，再用無菌水浸泡24小時后增殖備用。
采用的載體配比為聚乙烯醇(PVA)為10.5％，海藻酸鈉0.4％，活性炭4.5％，余量為水；制備的中空十字花型“十”字邊長度為5cm，寬度為3cm，厚度為5cm，在“十”字型的“十”字邊上沿厚度方向上開有5個直徑為0.7cm的中空圓孔；將5％的固定化載體接入泥漿上搖床，分別在0時、48h、96h、168h和240h測其對芘和苯并(a)芘降解率，結(jié)果見表3、表4。
表3 固定化混合菌對芘的降解率

表4 固定化混合菌對苯并(a)芘的降解率


載體的形狀至關(guān)重要，傳統(tǒng)的載體形狀多為球型和片型，不適合對真菌的包埋。真菌的特性是菌株大，菌絲長，好氧性強(qiáng)。而傳統(tǒng)的球型和片型存在一定的無氧區(qū)，不利于真菌的生長。本發(fā)明所采用的中空十字花型，解決了死區(qū)的問題，同時也提高了載體與污染物的接觸面積，有利于對污染物的降解。本發(fā)明采用的載體形狀為中空十字花型，直徑為3cm(具體形態(tài)見圖1)。真菌被固定化包埋后，對芘和苯并(a)芘的降解效果比較顯著。
本發(fā)明通過對真菌進(jìn)行固定化包埋，使其降解污染物的能力大大提高，這為污染土壤的修復(fù)提供了一條新的途徑。
實(shí)施例3對土著真菌進(jìn)行固定化包埋，將鐮刀菌、木霉、黑曲霉這3株真菌的種子液與載體充分混勻，種子液的接種量為接種后液體總重量的20％，裝入中空十字花型磨具內(nèi)，在冰箱內(nèi)-10℃冷凍24小時。解凍后用10％的硫酸鈉浸泡24小時，再用無菌水浸泡24小時后增殖備用；解凍后增殖3次，每次的時間為24小時；采用的載體配比為聚乙烯醇(PVA)為10％，海藻酸鈉0.5％，活性炭5％，余量為水；制備的中空十字花型“十”字邊長度為10cm，寬度為1cm，厚度為1cm，在“十”字型的“十”字邊上沿厚度方向上開有19個直徑為0.5cm的中空圓孔；增殖培養(yǎng)基的配比為2％葡萄糖，0.3％酵母膏，20％的土豆培養(yǎng)基，pH自然。
權(quán)利要求
1.一種固定化微生物的載體，其特征在于所述載體為中空十字花型。
2.按照權(quán)利要求1所述載體，其特征在于所述中空十字花型的“十”字邊長度為3-10cm，寬度為1-3cm，厚度為1-5cm；所述“中空”是在“十”字型的“十”字邊上沿厚度方向上開有小孔。
3.按照權(quán)利要求2所述載體，其特征在于所述小孔為圓形，其直徑為0.5-0.7cm。
4.按照權(quán)利要求2所述載體，其特征在于所述中空十字花型的“十”字邊長度為3-5cm，寬度為1-3cm，厚度為1-5cm；在“十”字型的“十”字邊交叉處沿厚度方向上開有直徑為0.5-0.7cm的中空圓孔。
5按照權(quán)利要求1所述載體，其特征在于所述載體的重量配比為聚乙烯醇9.5～10.5％，海藻酸鈉0.4～0.6％，活性炭4.5～5.5％，余量為水。
6.一種權(quán)利要求1所述固定化微生物載體的應(yīng)用，其特征在于所述載體用于固定化去除土壤中多環(huán)芳烴的微生物。
7.按照權(quán)利要求6所述固定化微生物載體的應(yīng)用，其特征在于所述載體中微生物種子液的接種量為接種后液體總重量的10-20％；將微生物與載體充分混勻后，放入冰箱內(nèi)-10～-15℃進(jìn)行冷凍22～24小時；解凍后增殖3次，每次的時間為20～24小時。
8.按照權(quán)利要求6或7所述固定化微生物載體的應(yīng)用，其特征在于所述微生物為鐮刀菌、木霉和/或黑曲霉。
9.按照權(quán)利要求6所述固定化微生物載體的應(yīng)用，其特征在于將固定化微生物后的載體用于降解泥漿污染物時，泥漿中的水土質(zhì)量比為3～41，固定化載體的接種重量4.5～5.5％，降解過程在28～30℃下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及固定化微生物對于有機(jī)污染土壤的修復(fù)，具體的說是一種固定化微生物的載體，載體為中空十字花型；本發(fā)明成本低，應(yīng)用效果好。無論是對真菌進(jìn)行單株固定還是混合固定，中空十字花型的載體對污染物的降解效果都比較好。
文檔編號C12N11/04GK1978638SQ200510047890
公開日2007年6月13日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者李培軍, 王新, 鞠京麗, 鞏宗強(qiáng), 許華夏, 張輝 申請人:中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所