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农药阿特拉津污染土壤的固定化生物修复研究

司友斌  王伟萍  汪玉  范玉超  
【摘要】:阿特拉津(Atrazine)是目前国内外广泛使用的三嗪类除草剂,由于其溶解性好、迁移率高、残留期长,容易引起土壤和地下水污染。传统的生物修复方法是向污染源接种降解菌,利用游离优势菌的降解作用去除污染物。由于投加菌易流失或被原生动物捕食、环境选择压力大等,生物强化修复往往难以达到预期目标。本研究利用木炭或粘土矿物发达的孔隙和巨大的表面积,富集土壤中的阿特拉津农药:同时,将筛选到的阿特拉津高效降解菌固着在木炭或粘土矿物上,应用固定化微生物对吸附的农药进行降解。研究结果将为农田农药污染的生物修复提供理论基础,也为土壤残留农药快速降解提供新途径。采用批实验法研究了添加不同比例木炭或不同粒径粘土矿物对土壤中阿特拉津吸附的影响,结果表明:添加木炭能显著增加土壤对阿特拉津的吸附量,添加木炭的比例越大,土壤对阿特拉津的吸附量增加越多,木炭添加量与阿特拉津吸附量呈显著正相关。粘土矿物对阿特拉津的吸附-解吸均能用Freundlich方程很好地拟合。随着溶液中阿特拉津浓度的增加,粘土矿物对阿特拉津的吸附量增加;粘土矿物粒径越小,吸附量越大,纳米粘土矿物的吸附量显著大于原粘土矿物。粘土矿物对阿特拉津的解吸表现出一定的滞后效应,即粘土矿物吸附的阿特拉津越多,解吸的越少。以木炭或粘土矿物为固定载体,采用吸附挂膜法对分离到的阿特拉津降解菌株进行固定化,并应用固定化微生物降解土壤中的阿特拉津。结果表明:木炭或粘土矿物固定化微生物对土壤中阿特拉津的降解速度快、效率高,具有游离菌无法比拟的优点。粘土矿物粒径越小,固定化微生物的降解效果越好,纳米粘土矿物固定化微生物的降解效果要好于原粘土矿物。用一级动力学方程描述阿特拉津在土壤中的降解过程,不同土壤中阿特拉津的降解速率不同。阿特拉津在红壤和砂姜黑土中的降解半衰期(t_(1/2))分别为72.2和87.7 d,加入游离降解菌后阿特拉津的半衰期分别提前到42.8、27.5 d,而添加木炭固定化菌,降解半衰期则分别为16.8、16.3 d,投加纳米蒙脱石固定化降解菌后的半衰期则分别为16.3、25.3 d。木炭及粘土矿物固定化菌对土壤中阿特拉津的降解效果明显优于游离菌。

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