[发明专利]一种微生物包埋修复剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及修复剂领域，具体而言，涉及一种微生物包埋修复剂及其制备方法和应用。

背景技术

滨海河口湿地、滩涂湿地、海岸沙滩等由于受陆源有机物、石油污染物和海洋溢油等的影响，其污染已经成为近几年海洋生态工程领域普遍面临的严重问题。湿地污染和功能退化常常导致一系列严峻的生态问题，对滨海环境、气候、水产、近海养殖业、渔业及滨海景观等都造成不可逆的影响。因此，对滨海湿地进行修复，使其恢复原有的生态功能，具有重要意义。

微生物修复是较彻底地清除滨海湿地石油污染、恢复其自然景观和生态功能的重要途径。但是，用常规方法如喷洒、播散等方式将石油降解微生物菌剂投放到滨海湿地后，由于湿地环境底物限制或菌群不占优势等原因，常常使投放的微生物难以适应周围环境，生长受到抑制，正常的代谢停滞而死亡，不能发挥其应有的修复功能。

将微生物进行固定化包埋，利用包埋菌剂进行生物修复，可以提高石油降解菌在复杂环境条件下的耐受性和生存期。传统的微生物固定化载体包括合成的聚合物载体、天然高分子载体及无机材料载体等。但是，这些材料微观结构致密，孔隙尺寸主要在亚微米量级，石油污染物及微生物代谢产物分子在载体孔隙内的扩散运移和传质阻力大，微生物生长受限，菌剂修复效果达不到要求。同时，具有内部传质阻力小、无污染、安全性好的生物修复固定化包埋载体及制备技术一直是一个难以解决的问题；另外，规模化制备粒径均一的包埋修复载体颗粒也是一个难题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种微生物包埋修复剂，所述的微生物包埋修复剂具有发达的相互连通的孔隙网络系统，孔径大，适于微生物代谢产物和原油微油珠的运移扩散；包埋修复剂内的微生物细胞可以长期生存，对外界环境的适应能力强；该修复剂安全且可完全降解。

本发明的第二目的在于提供一种所述的微生物包埋修复剂的制备方法，该制备方法操作简单，可方便地进行工业化放大，并可控制粒径，实现粒径的均一化。

本发明的第三目的在于提供所述的微生物包埋修复剂在河口、海口沙滩或湿地的生物修复方面的用途。适于在海滨湿地环境及岸滩环境下对原油污染物的微生物修复，在海洋生态工程和环境保护领域具有广阔的应用前景。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种微生物包埋修复剂，所述微生物包埋修复剂为多孔颗粒，所述多孔颗粒包括包埋骨架和其内部包埋的微生物和营养组分。

本发明提供的微生物包埋修复剂，包埋骨架具有相互连通的超大孔隙，在骨架内包埋有微生物和营养组分，传质阻力小，适于微生物代谢产物和原油微油珠的运移扩散；包埋修复剂内的微生物细胞可以长期生存，对外界环境的适应能力强。适于海滨湿地环境及岸滩环境下对原油污染物的微生物修复，在海洋生态工程和环境保护领域具有广阔的应用前景。

优选地，所述微生物包埋修复剂具有从亚微米到微米量级的超大孔隙，以适于微生物代谢产物和原油微油珠的运移扩散。

优选地，所述营养组分优选为尿素。营养组分为微生物提供营养成分，协助微生物细胞进行长期生存。

进一步地，所述微生物包埋修复剂的粒径为2～6mm，孔径为0.1～200μm，孔隙率为70％～96％。

优选地，所述微生物包埋修复剂的粒径为2～6mm，孔径为1～100μm，孔隙率为75％～90％。

更优选地，所述微生物包埋修复剂的粒径为3～5mm，孔径为0.5～80μm，孔隙率为80％～85％。

如在一些实施例中，微生物包埋修复剂的粒径为2mm，孔径为1～100μm，孔隙率为75％～90％；在一些实施例中，微生物包埋修复剂的粒径为3mm，孔径为0.5～200μm，孔隙率为70％～96％；在一些实施例中，微生物包埋修复剂的粒径为4mm，孔径为0.1～200μm，孔隙率为70％～96％；在一些实施例中，微生物包埋修复剂的粒径为5mm，孔径为0.5～80μm，孔隙率为80％～85％；在一些实施例中，微生物包埋修复剂的粒径为6mm，孔径为10～200μm，孔隙率为70％～96％；等等。

优选地，所述包埋骨架由可降解型基质材料交联制成。

可降解型基质材料可选用海洋天然材料，其与交联剂反应制得的多孔颗粒作为包埋骨架。由于选用海洋天然材料，能被完全降解，并被微生物利用，避免了二次污染问题，具有很好的环境效益和安全性能。为了进一步减少海洋天然材料对环境造成的损害，海洋天然材料优选为食品级海洋天然材料。