4.多环芳烃（PAHs）污染土壤生物炭固定化菌剂修复技术
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利用微生物强化修复PAHs污染土壤具有一定的效果，但尚存在外源菌会与土著菌竞争而无法长效发挥作用的不确定性。针对上述问题，课题组以农林废弃物和造纸废水Fenton处理排放的富铁污泥为原料，制备了具备生物亲和性的生物炭材料，并基于此开发了生物炭固定化菌剂，用于PAHs污染土壤的生物强化修复（见图7）。将生物炭作为载体对微生物进行固定，与游离微生物强化修复污染土壤技术相比，可解决由捕食、竞争等造成的微生物流失问题（见图8），有利于保持微生物活性，增强微生物对不同浓度、温度、pH等环境条件的适应力，提高修复效率。此外，生物炭作为土壤改良剂，还可以起到改善土壤的透气性、保水性和保肥能力的作用。另一方面，本研究提出的采用农林废弃物和富铁污泥生物炭作为微生物载体用于污染土壤的修复，还可以达到以废治废目的，是一种潜在的经济环保的废物资源化再生技术。
图7生物炭固定化微生物降解PAHs过程示意 图8 RNA-SIP识别生物炭固定化芘降解菌
创新性与科学价值：
生物炭是生物质在缺氧条件下热解产生的多孔碳基材料，其较大的比表面积、较高的机械强度、发达的孔隙率和可调控的表面功能等有利于微生物的附着生长，从而保护微生物免受污染物和土著菌的侵害，以保持功能菌的活性和稳定性。
课题组以农业废弃物（秸秆）和造纸废水处理厂的富铁污泥为原料制备的生物炭作为微生物固定化载体开发了PAHs降解菌剂，使得外援PAHs降解菌株在生物炭中具有较高的丰度，显示出明显的竞争优势，生物炭作为良好的PAHs吸附剂，可将土壤中的PAHs吸附到生物炭上，缩短了PAHs和微生物的接触距离，从而促进了微生物代谢活性的提升，显著加速了土壤中PAHs的生物降解。
综上，生物炭固定化PAHs菌剂具备修复污染土壤的优势和推广应用价值。
授权发明专利：
- 梁继东、滕庭庭、武子俊.一种多环芳烃降解菌剂的制备及应用[P]. 中华人民共和国国家知识产权局,2022.03.22，ZL 2020 1 0107112.2
代表性成果：
- Teng tingting, Liang Jidong*,Wu Zijun, Jin Pengkang, Zhang Dayi. Different phenanthrene degraders between free-cell mediated and biochar-immobilization assisted soil bioaugmentation as identified by RNA-based stable isotope probing (RNA-SIP).Science of the Total Environment, 2023, 864:161139.
- Tingting Teng, Jidong Liang*, Jinwei Zhu, Pengkang Jin, Dayi Zhang. Altered active pyrene degraders in biosurfactant-assisted bioaugmentation as revealed by RNA stable isotope probing. Environmental Pollution, 2022, 313: 120192.
- Tingting Teng, Jidong Liang*, Zijun Wu. Identification of pyrene degraders via DNA-SIP in oilfield soil during natural attenuation, bioaugmentation and biostimulation. Science of The Total Environment, 2021, 800: 149485.
- Jidong Liang*, Zijun Wu, Tingting Teng. Biochar Prepared from Fe-rich Sludge as Suitable Microbial Carriers for Facilitating Biodegradation of Phenanthrene in Soil. Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 2021, 96: 2014-2021.
- Jidong Liang*, Sha Gao, Zijun Wu, Huub H.M. Rijnaarts, Tim Grotenhuis. DNA-SIP identifification of phenanthrene-degrading bacteria undergoing bioaugmentation and natural attenuation in petroleum-contaminated soil. Chemosphere, 2021, 266:128984.