苹果木生物炭固载降解菌去除典型PAHs机制研究.pdf

摘要

摘要

PAHs

近年来，随着西北煤化工厂区的迅速发展，多环芳烃（）在环境中的污染

日益严重，其组成成分复杂且种类多样，有着致癌、致畸、致突变的作用，易对环境

造成污染和人体健康产生严重危害。开展PAHs去除研究对保护环境和人体健康有着

重要意义。

微生物去除PAHs是一种安全、有效的手段。但在实际应用中，受到环境因素和

外源微生物竞争的影响，往往效果都不太理想。所以本试验应用固定化微生物技术，

采用吸附法将菌株固定在生物炭上，减少了与本土微生物的竞争，也提高了微生物对

于环境因素的耐受性。

基于以上问题，本试验以PAHs中四环典型物质芘为目标污染物，通过对西北煤

化工厂区污染土壤的富集、分离、纯化，筛选出一株能够降解芘的高效降解菌，标记

为Pyr-1，并探索了Pyr-1对芘的降解能力。通过苹果木为生物质，在不同温度热解

BC300BC500BC700

下，制备三种生物炭，分别标记为、、，研究了不同温度热解生

物炭的结构表征和吸附性能。通过吸附法制备固定化微生物材料，探索固定化微生物

材料的不同制备方式对去除芘效果的影响，并分析了芘代谢产物。具体研究结果如下：

1Pyr-1

（）从西北煤化工厂区的污染土壤中筛选分离出一株芘降解菌，确定了菌

Pyr-130℃pH8Pyr-1

株在温度为、为的条件下的生长状况最好。菌株对于浓度为

0.1mg/L的芘溶液，7天的降解效果达到45.9%。通过基因序列构建进化树，确定菌

Pyr-1Delftiatsuruhatensis

株为鹤羽田戴尔福特菌属（）。

2BC300

（）通过限氧控温法制备出三种不同温度热解的生物炭，分别标记为、

BC500、BC700，并对生物炭的元素含量、表面结构观察、比表面积和孔隙体积、官

能团等理化性质进行分析，结合吸附间性能构效关系表明，综合评价最后确定最佳固

定化载体。实验结果表明，BC500有着官能团丰富、比表面积大、孔隙结构多，且对

芘的吸附效率达到了53.6%，优于BC300、BC500和苹果木。最后确定BC500最适

合作为微生物的固定化载体。

3

（）通过吸附法制备固定化微生物材料，研究不同的制备方式对降解芘效果的影

响，分别改变单一条件，并对生物炭进行酸碱改性。得出最佳的制备条件为，酸改性

BC50030℃pH887.9%

的，在温度为，为的条件下，对芘的降解效果最好，达到了。

I

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还研究了芘的共代谢，发现引进同源其它污染物，都促进了芘的降解，增强了降解菌

降解芘的能力。与游离菌株和灭活固定化菌剂相比，固定化菌剂的去除率分别提高了

22.2%和18.5%。固定化菌剂相较于游离菌株极大地提高了降解过程中的降解能力。

（4）通过GC-MS检测到6种中间产物，结果表明在，保留时间在10.63、18.63、

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