固定化菌剂的制备及其对含油土壤的修复研究

2.3 最佳固定化载体的量的确定

不同载体的量制得的固定化菌剂，降解效果如 图 3 所示。

从图 3 可以看出，秸秆固定化菌剂和草炭固定 化菌剂达到最高降解率时，秸秆和草炭的投加量为 3.0 g；木炭固定化菌剂达到最高降解率时，木炭的 最佳投加量为 2.0 g。

2.4 最佳固定化 pH 的确定

不同 pH 条件制得的固定化菌剂，降解效果如 图 4 所示。

从图 4 可以看出在 pH 为 7.0 的时候，秸秆固定化菌剂的原油降解率最大，达到了 87.77%，在 pH 为 7.5 时，木炭固定化菌剂和草炭固定化菌剂的原 油降解率达到最大，分别为 81.39%和 89.08%。偏 酸或者偏碱的环境一方面会影响载体的吸附效果， 也会影响到微生物自身的生长。中性偏碱性环境有 利于微生物的生长代谢，吸附作用也较强。

2.5 最佳固定化温度的确定

不同温度下制得固定化菌剂原油降解效果如图 5 所示。

由图 5 可以看出，以秸秆、木炭和草炭为载体 的固定化菌剂的固定化温度为 35 ℃时，原油降解率 均达到最佳，分别为 89.08%、81.79%和 91.12%。 温度过低或过高时，微生物的生长代谢活性程度不 高，从而使得降解率下降。

2.6 修复过程微生物对含油土壤降解率的影响

以不加入混合菌剂的土壤组作为空白对照，含 油土壤高压灭菌和不灭菌两种不同的处理方式对其 进行为期 40 d 室内模拟修复，其降解变化趋势的结 果如图 6 和图 7 所示。

由图 6 可以看出，未灭菌的含油土壤由于土著 微生物的作用，不加菌的对照组的原油降解率随着 时间的增长而缓慢增加，在降解 40 d 后的最大降解 率只达到了 11.98%。游离混合菌的降解率也随着时 间的增加而增长，但是降解率相对于灭菌组较低， 可能是由于土著微生物对土壤中营养物质的竞争作 用，使得游离混合菌的生长受到限制，其最高降解 率达到了 35.48%。[7] 三种载体的固定化菌剂中，草 炭的降解率最高，达到74.12%，可能是因为草炭 载体是由沼泽植物的残体堆积形成的，质地较为松 软易于分散，有机质含量较高，菌体可吸附的比表 面积较大，大大地促进了菌体与原油的接触面积， 也提供较多的营养物质；木炭载体的表面也具有较 大的孔状结构可供微生物附着，它的吸附能力也较 强，提供了较大的微生物与原油的接触面积，对含 油土壤的降解率达到了 70.25%；秸秆载体的吸附能 力较前两种载体的吸附性弱，表面较为光滑，微生 物的附着能力较差，40 d 时的降解率达到最高，为 60.74%。[8]未灭菌组的石油烃的降解率大小依次为： 草炭固定化菌剂>木炭固定化菌剂>秸秆固定化菌 剂>游离混合菌>不加菌对照。

由图 7 可以看出，载体固定化菌剂对石油烃的 去除效率高于不加菌的对照组和游离的混合菌。

不接菌的对照组的降解率很低并且在降解过程 中石油烃含量几乎无变化，降解率的些许升高可能 是由于石油烃的自然挥发。游离混合菌对石油烃的 降解率随着时间的增加而增加，0~10 d 的石油烃降 解率增加的速率较小、10~25 d 的石油烃的降解率 增加较快，原因是在修复的前期，碳源丰富，微生 物大量繁殖，对石油烃的消耗较快，25~40 d 时， 营养物质消耗，微生物的代谢强度下降，且石油烃 中易于降解的烃类被大量利用，原油的降解速率相 对趋于稳定，最后其最大降解率达到了 44.30%[9]。

 在对混合菌进行固定化后，降解率提高较大，木炭 和草炭的固定化菌剂降解效果要优于秸秆固定化菌 剂。木炭和草炭这两种载体具有较大的比表面积， 对原油有着较强的吸附能力，能够加快原油的去除 效率。秸秆的表面较为光滑致密，传质性能较差， 使得微生物吸收营养物质的能力降低。[10]在降解进 行到 40 d 的时候，三种载体固定化菌剂对原油的去 除效率均达到最大，其中木炭固定化菌剂达到了 70.75%，草炭和秸秆固定化菌剂也分别达到了 69.90%和 68.28%。灭菌组的石油烃的降解率大小依 次为：木炭固定化菌剂>草炭固定化菌剂>秸秆固定 化菌剂>游离混合菌>不加菌对照。

3 结 论

吸附法固定化菌剂的制备过程的最佳条件为： 秸秆和草炭固定化菌剂的最佳固定化时间均为 36 h，木炭的最佳固定化时间为 30 h；秸秆固定化菌剂 和草炭固定化菌剂的最优载体加入量为 3.0 g/100 mL 菌悬液；木炭固定化菌剂的最优载体加入量为 2.0 g/100 mL 菌悬液；秸秆固定化的最佳 pH 为 7.0， 木炭和草炭固定的最佳 pH 为 7.5；三种载体固定化 菌剂的最佳固定化温度均为 35 ℃。 对未灭菌含油土壤进行40 d的室内原位模拟修 复过程中，各固定化菌剂对石油烃的降解率大小依 次为：草炭固定化菌剂 74.12%>木炭固定化菌剂 70.25%> 秸 秆 固 定 化 菌 剂 60.74%> 游 离 混 合菌35.48%>不加菌对照 11.98%。在灭菌的含油土壤的 修复过程中，几种处理方式对石油烃的降解率大小 依次为：木炭固定化菌剂 70.75%>草炭固定化菌剂 69.90%> 秸 秆 固 定 化 菌 剂 68.28%> 游 离 混 合 菌 44.30%>不加菌对照 2.21%。