CN102029285A

CN102029285A - 一种利用双液相体系降解氯苯类有机污染物的方法

Info

Publication number: CN102029285A
Application number: CN 201010581764
Authority: CN
Inventors: 王芳; 宋洋; 蒋新; 杨兴伦; 谷成刚; 卞永荣
Original assignee: Institute of Soil Science of CAS
Current assignee: Institute of Soil Science of CAS
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: CN102029285B

Abstract

本发明公开了一种利用双液相体系降解氯苯类有机污染物的方法，属于有机污染物处理领域。其步骤为：每40mg～200mg氯苯类有机物加入到1L硅油中，使得硅油中的氯苯类物质的重量浓度为40mg/L～200mg/L，搅拌混合；在容器中，加入无机盐培养基和受到氯苯类有机物污染的土壤，使得其中污染土占无机盐溶液重量含量的5%，然后加入已经制备得到的含氯苯类物质的硅油，使得硅油相占总体系的体积比为30%，30℃避光培养，搅拌混合。本发明能够显著抑制挥发性有机物的挥发损失，提高疏水性有机物的生物可利用性，有效的降解氯苯类有机污染物。

Description

一种利用双液相体系降解氯苯类有机污染物的方法

技术领域

本发明涉及双液相体系用于挥发性有机污染物降解的方法，更具体的说是用双液相体系降解氯苯类有机污染物的方法。

背景技术

随着工业和社会的发展，环境污染已成为人们关注的热点话题。持久性有机污染物由于其持久性、长距离迁移性、生物蓄积性和毒性，其在土壤、水体、大气等环境介质所导致的环境污染问题亟待解决。

污染土壤的修复方式包括物理方法、化学方法和生物方法。生物修复，尤其是微生物修复有机物污染土壤比其它物化方法更加廉价高效。微生物可以把有机物作为其生长的唯一碳源和能源或者将有机物与其他物质一起共代谢。影响微生物修复的重要因素包括污染物的生物可利用性。持久性有机污染物在土壤中存在吸附、挥发、渗漏、降解等行为，提高化合物的溶解性、减少其挥发是修复的重要过程。

在微生物修复过程中，获得能够高效降解有机污染物的菌群或菌株是该过程的关键。传统的方法是以长期污染土为微生物来源，利用无机盐培养基连续转接富集的方式来获得降解菌。这种方法对于水溶解度高、挥发性弱的污染物操作性强，如有机磷农药降解菌的分离等，而对于持久性有机污染物而言，由于其往往具有较强的挥发性和疏水性，使得纯无机盐体系难以分离降解菌，或者富集驯化所需时间较长、工作量大，因而对其降解行为的研究相当困难。已有研究报道双液相体系下多环芳烃（PAHs）的降解（Congying Wang, Fang Wang, Tao Wang, Yongrong Bian, Xinglun Yang, Xin Jiang. PAHs biodegradation potential of indigenous consortia from agricultural soil and contaminated soil in two-liquid-phase bioreactor (TLPB). Journal of Hazardous Materials. 2010,176: 41-47），其主要针对的是PAHs水溶解度小、疏水性强的特点，纯溶液体系下难以溶解，限制了微生物的利用。双液相体系下有机相能够提高其溶解度，增强微生物利用性。与PAHs不同的是，PAHs由于挥发性小可以用单液相体系进行降解，但氯苯类化合物尤其是1,2,4-三氯苯不仅水溶解度小，而且挥发性强，用纯无机盐体系降解时难以控制挥发损失。因此，降解1,2,4-三氯苯时，不仅有必要寻找一种既能抑制污染物的挥发而提高底物利用效率，又能利于微生物生长的培养体系，从而为其他挥发性有机污染物的降解提供依据。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对有机污染物污染现状，为了更好地降解挥发性有机污染物，本发明提供了一种利用双液相体系降解氯苯类有机污染物的方法，该方法能够比较有效地降解挥发性、疏水性有机污染物。

2、本发明的技术方案

本发明的原理是在水-硅油组成的双液相体系中，添加污染土作为微生物来源，同时将挥发性、疏水性有机污染物溶于硅油相中，硅油相中的污染物能够不断向水相中扩散，水相中的微生物在水相或水相和油相的界面层中利用硅油相中的有机污染物，从而不仅抑制挥发损失，而且提高其溶解性，促进降解。

本发明的技术方案如下：

一种利用双液相体系降解氯苯类有机污染物的方法，其步骤为：

（1）每40 mg ～ 200 mg氯苯类有机物加入到1L硅油中，使得硅油中的氯苯类物质的重量浓度为40 mg/L ～ 200 mg/L，搅拌混合；

（2）在容器中，加入无机盐培养基和受到氯苯类有机物污染的土壤，使得其中污染土壤占无机盐溶液重量含量的5%，然后加入步骤（1）中制备得到的含氯苯类物质的硅油，使得硅油相占总体系的体积比为30%，30℃避光培养，搅拌混合。

步骤（1）中超声3～10分钟，超声并搅拌使化合物分散均匀。氯苯类物质为1,2,4-三氯苯。

步骤（2）为降解过程，由硅油和无机盐培养基（溶液）组成双液相体系。无机盐培养基组成为每升中含2.9 g Na₂HPO₄·2H₂O, 1.5 g KH₂PO₄, 1 g NH₄NO₃, 100 mg MgSO₄·7H₂O, 50 mg Ca(NO₃)₂·4H₂O。本发明中之所以能降解氯苯类有机污染物是因为受到氯苯类有机物污染的土壤中含有降解氯苯的微生物，如果土壤中不含有降解氯苯的微生物则需加入氯苯降解菌。

3、有益效果

本发明公开了一种利用双液相体系降解氯苯类有机污染物的方法，该方法能够显著抑制挥发性有机物的挥发损失，提高疏水性有机物的生物可利用性。在2周内可使1,2,4-三氯苯降解率达95.62 %；培养3周，1,2,4-三氯苯的损失只有29.97 %。

附图说明

图1为灭菌条件下单液相体系和双液相体系中1,2,4-三氯苯挥发损失比较；

图2为单液相体系中1,2,4-三氯苯的降解；

图3为单液相体系中1,2,4-三氯苯的挥发；

图4为双液相体系中低浓度1,2,4-三氯苯的降解；

图5为双液相体系中1,2,4-三氯苯的挥发；

图6为双液相体系下高浓度1,2,4-三氯苯的降解。

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明

实施例1

在含100 mL无机盐培养基（无机盐培养基组成为每升中含2.9 g Na₂HPO₄·2H₂O, 1.5 g KH₂PO₄, 1 g NH₄NO₃, 100 mg MgSO₄·7H₂O, 50 mg Ca(NO₃)₂·4H₂O）的单液相体系中加入5 g 1,2,4-三氯苯污染土，使得污染土占无机盐溶液重量含量的5%，然后添加1,2,4-三氯苯使得1,2,4-三氯苯的浓度为40 mg/L，并加入100mg 氯化汞灭菌。将70 mL无机盐培养基和30 g 含1,2,4-三氯苯浓度为40 mg/L的污染硅油混合，添加1,2,4-三氯苯污染土3.5 g，使得污染土占无机盐溶液重量含量的5%，同样加入100mg氯化汞灭菌，30℃ 200 rpm培养21天。如图1所示，双液相体系中1,2,4-三氯苯的总挥发损失约为30%，而单液相体系中，前四天的损失即为40%，培养21天后挥发损失接近95%。

实施例2

在100 mL无机盐培养基（无机盐培养基组成为每升中含2.9 g Na₂HPO₄·2H₂O, 1.5 g KH₂PO₄, 1 g NH₄NO₃, 100 mg MgSO₄·7H₂O, 50 mg Ca(NO₃)₂·4H₂O）中，添加1,2,4-三氯苯污染土5g使得污染土占无机盐溶液重量含量的5 %，添加1,2,4-三氯苯使得1,2,4-三氯苯的浓度为40 mg/L，以添加氯化汞灭菌处理为对照。在含70 mL无机盐培养基和30 g 1,2,4-三氯苯浓度为40 mg/L污染硅油的双液相体系中，添加1,2,4-三氯苯污染土3.5 g，使得污染土占无机盐溶液重量含量的5%，以添加氯化汞灭菌处理为对照，30℃ 200 rpm培养。

单液相体系接种处理和对照处理中，如图（2）和图（3）所示，培养液中1,2,4-三氯苯消减非常迅速，灭菌的对照处理尽管没有微生物降解，但其浓度变化与接种处理差异性不显著，并且，其可测定的挥发损失与接种处理也无显著差异，对照处理总挥发损失为90 %，难以判断接种处理中1,2,4-三氯苯是否真正被微生物降解。

而在双液相体系中，如图4和图5所示，培养14天后，1,2,4-三氯苯的降解率高达95%，而其挥发损失显著低于对照处理，对照处理其挥发损失随时间延长逐渐减少，21天后总挥发损失约只有30%。

实施例3

在含70 mL无机盐培养基（无机盐培养基组成为每升中含2.9 g Na₂HPO₄·2H₂O, 1.5 g KH₂PO₄, 1 g NH₄NO₃, 100 mg MgSO₄·7H₂O, 50 mg Ca(NO₃)₂·4H₂O）和30 g 1,2,4-三氯苯浓度为200 mg/L污染硅油的双液相体系中，添加1,2,4-三氯苯污染土3.5 g，使得污染土占无机盐溶液重量含量的5%，以添加氯化汞灭菌处理为对照，30℃ 200 rpm培养。

如图6所示，该方法也适用于高浓度下1,2,4-三氯苯的降解。培养两周后降解接近完全，培养25天挥发损失约只有22%。

Claims

1.一种利用双液相体系降解氯苯类有机污染物的方法，其步骤为：

2.根据权利要求1所述的利用双液相体系降解氯苯类有机污染物的方法，其特征在于步骤（1）中超声3～10分钟。

3.根据权利要求2所述的利用双液相体系降解氯苯类有机污染物的方法，其特征在于步骤（2）中无机盐培养基成分为每升中含2.9 g Na₂HPO₄·2H₂O、1.5 g KH₂PO₄、1 g NH₄NO₃、100 mg MgSO₄·7H₂O和50 mg Ca(NO₃)₂·4H₂O。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的利用双液相体系降解氯苯类有机污染物的方法，其特征在于氯苯类物质为1,2,4-三氯苯。