一种多环芳烃污染修复微囊材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境污染物生物处理技术领域，具体涉及一种多环芳烃高效降解微囊 材料的制备及其在废水生物处理和污染土壤修复中的应用。
【背景技术】
[0002] 多环芳烃是环境中普遍存在的一类有机污染物，它通常是指一类含有两个或两个 以上苯环，以线状、角状或簇状排列的稠环型化合物，具有生物积累性和环境持久性，并且 有致癌、致畸、致突变（三致）作用，对自然界生物安全和人类健康构成巨大威胁。
[0003] 环境中多环芳烃绝大多数积累于土壤中，在适宜的情况下它们可能迀移到其他环 境介质中，扩大污染范围并改变暴露途径。农田中的多环芳烃多由污灌所致，它可以通过农 作物以生物链的形式传递，将其积累于人体内，造成人体的损伤。多环芳烃农田污染土壤修 复，尤其是强化长期污染土壤的修复显得十分重要和迫切。
[0004] 在污染环境中比较常见，难以降解的多环芳烃中，芘由于它的酮类代谢物比母体 毒性更大且有致突变性，所以芘常被作为监测多环芳烃污染的指示物和其它多环芳烃生物 降解的模型分子，成为多环芳烃中的代表物。
[0005] 利用微生物处理法解决环境中的多环芳烃污染问题已被广泛接受，其优点在于效 果好、费用低、二次污染少等，是一类低耗高效和环境安全的生物修复技术。目前，人们通过 人工富集培养等技术，已经分离得到很多能降解或转化某种多环芳烃的微生物。然而，游离 微生物在实际修复中因土著菌的恶性竞争或环境条件改变等因素，往往难以适应实际修复 环境，无法达到理想的修复效果，因此，研制出具有较强环境适应性的多环芳烃高效降解的 生物材料已经成为目前污染环境治理和修复研究的热点问题之一。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种多环芳烃降解微生物活性微囊材料及其制备方法和应 用。
[0007] 为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：
[0008] -种多环芳烃污染修复微囊材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009] (1)将微黄分支杆菌（Mycobacteriumgilvum)CP13在细菌培养液中培养得到菌 液；所述微黄分支杆菌CP13,于2013年7月22日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会 普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNo. 7963 ;
[0010] (2)用海藻酸钙和壳聚糖通过层层自组装将上述菌液包埋于微囊中，制得多环芳 烃污染修复微囊材料。
[0011] 所述细菌培养液为营养肉汁培养基，成分及用量：牛肉膏3g/L，蛋白胨10g/L， NaC15g/L，琼脂 20g/L，调整pH7. 0-7. 2。
[0012] 步骤（2)所述菌液包埋于微囊的步骤为：将壳聚糖加入到菌液中，使其沉积在细 菌体表面，再将海藻酸钙溶液加入其中，使其在壳聚糖的表面进一步沉积；如此重复2-3 次，即可将上述菌液包埋于微囊中。
[0013] 所述壳聚糖和海藻酸钙的浓度均为0.1-2.Og/L。
[0014] 上述方法制备的多环芳烃污染修复微囊材料在降解水中及土壤中多环芳烃的应 用。
[0015] 所述多环芳烃为芘。
[0016] 所述微囊材料的添加量为水中：0?lg/20ml;土中为2. 0g/400g土。
[0017] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0018] (1)故本发明微囊材料对恶劣环境的适应能力超强，可适应很宽范围的酸碱性及 低高温环境。对多环芳烃污染具有超强去除能力，在室温（20±5°C)下，40天内可将菜园 土壤中所含的高浓度（120mg/kg)多环芳烃芘去除81 %以上。该材料7天内对水中含有高 达50mg/L芘的去除率可以在80%以上，且在强酸碱性（pH3-10)及强高低温（10-40°C) 等恶劣条件下均不影响其降解性能。可用于含多环芳烃工业废水的废水处理及土壤的生物 修复处理。
[0019] (2)由本发明的微囊材料由降解多种三环PAHs和四环PAHs的安全的微黄分枝杆 菌CP13组成。具有去除土壤中多种多环芳烃的能力，适合南方水稻土、菜园土、红壤等土壤 类型，具有修复多环芳烃污染土壤的显著效果。
[0020] 本发明所提供的微黄分支杆菌（Mycobacteriumgilvum)CP13,于2013年7月22 日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，简称CGMCC，地址为北京市朝阳 区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏编号为CGMCCNo. 7963。该菌株已经 在公开号为CN102824897A的专利中公开，属于现有技术。
【附图说明】
[0021] 图1不同芘初始浓度对本发明微囊材料降解芘的影响图。（a)10mg/L，（b)30mg/ L，（c)50mg/L。处理：（〇）游离菌的空白，（?）本发明微囊材料的空白，（A)游离菌， (▲)本发明微囊材料，（□)游离菌，（)本发明微囊材料，（?)游离菌，（?)本发明 微囊材料。
[0022] 图2不同pH值（a)及不同温度（b)对本发明微囊材料降解芘的影响图。芘初始 浓度=10mg/L。处理：(a) (A)游离菌-pH7,（ ▲)本发明微囊材料-pH7,（ □)游离 菌-pH3,（)本发明微囊材料-pH3,（?)游离菌-pH10,（?)本发明微囊材料-pH 10 ; (b) (A)游离菌-30°C，（ ▲)本发明微囊材料-30°C，（ □)游离菌-10°C，（ )本发 明微囊材料_l〇°C，（ ?)游离菌-40°C，（ ?)本发明微囊材料-40°C。
[0023] 图3本发明微囊材料对芘污染土壤的修复过程中，土壤中芘去除率变化图。芘初 始浓度=120mg/kg。处理：（〇）游离菌，（!>)本发明微囊材料。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限 于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0025] 实施例1
[0026] 本发明多环芳烃降解微囊材料的制备
[0027] 本发明的微黄分枝杆菌CP13菌株的培养方法：
[0028] 将CP13菌株分别划线接种于牛肉汁蛋白胨培养基上，28_30°C培养48h，然后分别 接入50〇11^三角瓶，在30°(：，15(^/111111下，培养1211。然后按5%接种量接入到51种子罐中， 在 180r/min，pH7. 5,通气量 5L/min下，培养 24h。