生物表面活性剂鼠李糖脂的制备及其对PCBs污染土壤的修复

摘要

本文论述了生物表面活性剂鼠李糖脂的制备及其对PCBs污染土壤的修复。 由于物理化学性质稳定，难降解性及其致癌性，多氯联苯（PCBs）已经成为环境中一类重要的有机污染物。多氯联苯疏水性使得其与受污染的土壤底泥结合紧密，导致对于含PCBs 土壤的处理十分困难。生物修复因其经济有效而成为一种最有发展潜力的治理技术。但PCBs 的生物可利用性是限制其生物降解的主要因素，添加表面活性剂是提高其生物可利用性的一个有效方法。表面活性剂能够增大疏水性有机物在水相中的溶解度从而增加传质速率和生物可利用性。但化学合成的表面活性剂本身有毒且难于降解，使其在PCBs 污染生物治理中的应用受到限制。生物表面活性剂具有无毒且易于降解等特性，这使其在有机物污染土壤的生物治理中具有广泛的应用前景。 基于此，考察了鼠李糖脂生物表面活性剂的生产制备及其对PCBs 污染土壤的修复研究。主要研究结果可归纳如下： (1) 生产制备生物表面活性剂采用正交试验法确定，确定菌株产鼠李糖脂的适宜培养条件。结果表明该菌株产鼠李糖脂的适宜培养基组成为：豆油120g/L，NaNO3 8.0g/L，KH2PO4 1.0g/L，Na2HPO4?12H2O 1.0g/L，FeSO4?7H2O 0.2g/L，pH7.0。在此条件下培养96h，鼠李糖脂的最终产量达17.73g/L。 (2)利用高效液相色谱/电喷雾离子化质谱仪分离并鉴定了菌株以豆油为碳源所产生物表面活性剂的组分。结果表明该生物表面活性剂中共含有多种鼠李糖脂的同系物，但主要是两种结构的鼠李糖脂，分子量分别为650 和504，分别代表二鼠李糖脂和单鼠李糖脂。 (3) 提纯后的鼠李糖脂的临界胶束浓度（CMC）为54mg/L，CMC 时的表面张力为28.87mN/m，具有较高的表面活性。 (4) 研究了鼠李糖脂对天然污染土壤解吸PCBs 的情况。分别考察鼠李糖脂解吸土样中PCBs 的动力学研究，溶液浓度、温度、pH 值和离子强度对PCBs 在污染土中解吸行为的影响。发现污染土壤中PCBs 的解吸是一个快速反应，24h 基本达到类似解吸平衡，但要达到真正的解吸平衡需要更长的时间。在试验条件下，温度对解吸行为产生影响不显著。当pH 值较低时，土壤PCBs 表现出一定的滞留能力；随着pH 值的升高，吸附量降低，相应的解吸量加大。离子强度对解吸的影响较显著，离子强度增大，解吸量增加。通过对多氯联苯在土壤中的解吸附研究，可以了解其在环境中的存在状况和迁移转化规律，可为PCBs 的土壤修复提供理论依据，对环境污染的防治和生态环境的保护有着重要的意义。