铁改性生物炭-凹凸棒石载体固定化菌剂制备及其对氯苯污染土壤修复作用

作     者：李文章 胡亚茹 李法云 王玮 张继宁 郭琴 LI Wenzhang;HU Yaru;LI Fayun;WANG Wei;ZHANG Jining;GUO Qin

作者机构：上海应用技术大学生态技术与工程学院上海201418 美丽中国与生态文明研究院(上海高校智库)上海201418 上海城市路域生态工程技术研究中心上海201418 上海市农业科学院生态环境保护研究所上海201403 上海城建水务工程有限公司上海200082 

基　　金：国家重点研发计划项目(2020YFC1808802) 上海市青年科技英才扬帆计划项目(21YF1446500) 上海市地方能力建设计划项目(20090503200) 上海应用技术大学引进人才科学研究项目(YJ2023-26) 

出 版 物：《生态环境学报》 (Ecology and Environmental Sciences)

年 卷 期：2024年第33卷第11期

页      码：1782-1791页

摘      要：氯苯是有机化工行业重要的中间体和有机溶剂,经生产、运输过程泄漏以及末端违规排放而迁移至土壤,严重威胁生态环境和人体健康。氯苯对土壤的污染状况及绿色高效修复一直是环境领域的热点问题。微生物修复技术具有能耗低、绿色无二次污染等优点,但其在污染土壤中的实践往往面临菌株存活能力差、降解效率低等关键技术难题。生物炭可作为载体固定化高效降解微生物,但其性能常受到比表面积、官能团等因素制约。将硫酸铁、凹凸棒石和芦苇秸秆以1꞉2꞉10的比例均匀混合后在500℃条件下无氧热解2h,对芦苇生物炭进行改性以提高其对降解微生物的固定能力。进一步优化了载体固定化铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosaW3的条件,制备铁改性生物炭-凹凸棒石载体固定化菌剂(BFAT@W3),并将其应用于污染土壤修复。结果表明,经硫酸铁和凹凸棒石改性后的生物炭比表面积(210.7 m^(2)·g^(-1))和孔体积(0.13 cm^(3)·g^(-1))较高,官能团种类丰富。固定化降解微生物的最佳条件为吸附温度37℃、吸附时间16h、载体投加量15mg·mL^(-1),此条件下固定的有效活细胞浓度为2.10×10^(9)cell·g^(-1)。在实际氯苯污染土壤中,投加比例为3꞉100的BFAT@W3材料对氯苯去除率较高(83.4%),较相同比例的W3提高了18.6%。16S rRNA高通量测序结果显示,3꞉100的BFAT@W3能有效增加土壤中变形菌门(Proteobacteria)和假单胞菌属(Pseudomonas)的相对丰度,相较于同比例的W3处理组分别提高了41.3%和36.7%,增强了降解微生物在土壤群落中的竞争优势。该研究通过制备性能良好的铁改性生物炭-凹凸棒石载体固定化高效降解菌剂,可为氯苯污染土壤的生物修复提供技术支撑。

主 题 词：生物炭 微生物 固定化菌剂 氯苯 生物修复 

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理类] 082803[082803] 081702[081702] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 0817[工学-轻工类] 120405[120405] 

核心收录：

D　O　I：10.16258/j.cnki.1674-5906.2024.11.012

馆 藏 号：203154566...