用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球的制备方法技术

一种用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球的制备方法，属于土壤修复材料制备技术领域，可解决现有磺胺类抗生素污染土壤的修复技术存在的过程复杂、成本高、降解菌活性低的问题，本发明专利技术公开了一种用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球及其制备方法。本发明专利技术固化降解小球可避免传统的游离微生物修复过程中由于与土著微生物之间的竞争关系导致功能微生物失活问题，同时起到吸附、降解抗生素的作用；本发明专利技术材料环境友好，不破坏土壤结构，操作简便，仅需将固化降解小球施加到土壤中即可起作用，且免于回收。

【技术实现步骤摘要】
用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球的制备方法
本专利技术属于土壤修复材料制备
，具体涉及一种用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球的制备方法。
技术介绍
抗生素被广泛应用于治疗和控制人类及其他动物的细菌感染性疾病，但是其过量或不当使用会极大威胁农产品的安全，同时能够诱导抗性基因（ARGs）的产生与传播，进而给人类和动物健康带来灾难性的后果。磺胺类抗生素是畜禽和水产养殖中较为常用的一类抗生素，作为最常用的广谱磺胺类抗生素—磺胺甲恶唑（SMX）在预防疾病及促进生长方面有重要作用。用于动物的SMX大部分难以被吸收，而以原形或代谢物形式随粪尿排出，之后通过有机肥施用、污水灌溉和地表径流等方式持续不断地进入土壤中，最终使土壤成为抗生素的重要储存库。目前磺胺类抗生素污染土壤修复技术主要有堆肥技术、高温分解、紫外消毒等，虽然其见效快且时间短，但存在耗能高、费用高、易引起二次污染的问题。微生物降解技术虽然能够避免上述修复技术的缺点，但是土壤中抗生素会抑制降解菌的活性，导致其修复效果大幅度下降。如公布号为CN108611285A名为一种磺胺类抗生素降解菌及其应用，该方法从畜禽养殖基地土壤中分离得到酵母菌（Sakaguchiacladiensis）A5菌株，并发现其可有效降解废水中的磺胺类抗生素，但是该菌株直接用于抗生素污染土壤原位修复时，会受多种因素的制约，从而降低降解菌活性。公布号为CN110616170A提供了一种磺胺类抗生素污染土壤原位微生物消解制剂及制备方法与应用，该专利技术将磺胺类抗生素降解菌液、能量供给菌菌液、磁介质菌菌液、表面活性剂和发酵培养基混合，得到的混合液发酵后制得微生物消解剂，该生物消解剂可有效降解土壤中磺胺类抗生素，但是该消解剂制备及使用过程复杂、成本较高。针对以上问题，包埋固定微生物可保证菌株的降解效率，且操作简单，固定化微生物技术在多环芳烃、石油烃等有机物污染土壤中应用较为广泛，如公布号为CN109628353A公开了一种生物炭基固定化微生物菌剂及其制备方法与应用，通过生物炭吸附固定菌剂与营养剂制备的复合材料降解石油烃。但该技术在抗生素污染土壤修复中应用较少，目前仅有公布号为CN106929442A名为一株喹诺酮类抗生素降解菌及其应用提到了可通过包埋剂固定菌体，便于储存和应用，但是没有对包埋后的菌体进行修复验证。
技术实现思路
本专利技术针对现有磺胺类抗生素污染土壤的修复技术存在的过程复杂、成本高、降解菌活性低的问题，提供一种用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球的制备方法。本专利技术采用如下技术方案：一种用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球的制备方法，包括如下步骤：第一步，菌悬液的制备：选用目标菌株及相应的液体培养基，制备菌悬液；第二步，配制海藻酸钠溶液，按比例将海藻酸钠加入水中，水浴加热，80℃下搅拌1h，使其完全溶解；第三步，将第二步得到的海藻酸钠溶液在121℃条件下高压灭菌20min，取出冷却至室温；第四步，将第三步所得灭菌后的海藻酸钠溶液加入菌悬液中，搅拌均匀，得到混合溶液；第五步，将第四步得到的混合溶液用无菌注射器逐滴加入到灭菌的CaCl2溶液固化6h，用无菌水充分清洗后，真空冷冻干燥得到固定化小球，在表面涂抹甘油，密封于4℃冰箱保存；第六步，生物炭材料的制备：以生物质为原材料，采用限氧控温裂解的方法，通过马弗炉制备炭基材料，制备完成后，研磨过100目筛备用；第七步，nZVI负载改性生物炭的制备：将第六步得到的生物炭经盐酸酸洗后，按比例负载纳米零价铁，烘干后过100目筛；第八步，将第五步得到的固定化小球投至第七步得到的材料中，使其表面均匀裹满负载纳米零价铁的生物炭材料，得到固化降解小球，密封于0-4℃冰箱中保存；第九步，将得到的固化降解小球均匀撒入污染土壤后疏松土壤，通过降水或人工调节使土壤含水量达到40%，便可实现对抗生素的有效降解。第一步中所述目标菌株可依据相关研究确定，也可从土著菌株筛选分离得到。第二步中所述海藻酸钠溶液的浓度为0.3-1%。第四步中所述菌悬液和海藻酸钠溶液的体积比为1:10。第五步中所述CaCl2溶液的浓度为2-3%。第六步中所述马弗炉的温度为500℃。第七步中所述盐酸的浓度为1mol/L。第七步中所述负载纳米零价铁的铁炭质量比为1:2。本专利技术公开了一种用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球及其制备方法。本专利技术固化降解小球可避免传统的游离微生物修复过程中由于与土著微生物之间的竞争关系导致功能微生物失活问题，同时起到吸附、降解抗生素的作用；本专利技术材料环境友好，不破坏土壤结构，操作简便，仅需将固化降解小球施加到土壤中即可起作用，且免于回收。本专利技术的有益效果如下：1.本专利技术为一种用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球及其制备方法，制备方法简单、原料易得、环境友好，同时纳米零价铁的高还原性可进一步促进抗生素的降解。2.一种用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球及其制备方法，首先通过生物炭基材料吸附抗生素，降低了抗生素的有效态含量，并通过包埋法固定降解菌株，可实现降解菌株高强度固定，保证了菌株的活性及降解效果。3.利用该固化降解小球修复抗生素污染土壤操作简单，可直接应用于原位土壤修复。具体实施方式本专利技术的实施例选用磺胺甲恶唑（SMX）污染土壤，以负载纳米零价铁生物炭为载体，海藻酸钠为交联剂，选用反硝化无色杆菌为降解菌株，通过异恶唑环裂解、羟基化实现降解，且降解效果稳定。所用材料及降解菌株具有较高的代表性。实施例1固化降解小球的制备（1）生物炭的制备第一步：将园林修剪树枝清洗干净，在烘箱中烘干备用；第二步：采用限氧控温裂解方法制备炭基材料，将烘干的园林修剪树枝置于马弗炉中，于500℃下裂解炭化4h；第三步：待程序自然降温至室温后，取出研磨过100目筛备用。（2）nZVI负载改性生物炭（HBC-nZVI）的制备第一步：取（1）所述一定质量的生物炭，加入一定体积的1mol·L-1盐酸，室温下150r·min-1振荡2h；第二步：将第一步所述酸改性生物炭用去离子水冲至pH=7.0±0.5，80℃烘干备用；第三步：取第二步所述酸洗生物炭于广口瓶，加入聚乙二醇、FeCl3溶液，超声、绝氧条件下于25℃、150r·min-1振荡1h；第四步：向上述广口瓶中滴加过量NaBH4溶液，继续振荡40min；第五步：绝氧条件下用去离子水冲洗至pH=7.0±0.5，立即真空冷冻干燥处理，绝氧保存备用。（3）菌悬液的制备第一步：于950ml去离子水中加入胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、NaCl10g，搅拌使其完全溶解，用5mol/L的NaOH调pH至7.0，然后用去离子水定容至1L。量取200mL的LB液体培养基于500mL锥形瓶，121℃条件下高压灭菌20min；第二步：待冷却至室温，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n第一步，菌悬液的制备：选用目标菌株及相应的液体培养基，制备菌悬液；/n第二步，配制海藻酸钠溶液，按比例将海藻酸钠加入水中，水浴加热，80℃下搅拌1h，使其完全溶解；/n第三步，将第二步得到的海藻酸钠溶液在121℃条件下高压灭菌20min，取出冷却至室温；/n第四步，将第三步所得灭菌后的海藻酸钠溶液加入菌悬液中，搅拌均匀，得到混合溶液；/n第五步，将第四步得到的混合溶液用无菌注射器逐滴加入到灭菌的CaCl

【技术特征摘要】
1.一种用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，菌悬液的制备：选用目标菌株及相应的液体培养基，制备菌悬液；
第二步，配制海藻酸钠溶液，按比例将海藻酸钠加入水中，水浴加热，80℃下搅拌1h，使其完全溶解；
第三步，将第二步得到的海藻酸钠溶液在121℃条件下高压灭菌20min，取出冷却至室温；
第四步，将第三步所得灭菌后的海藻酸钠溶液加入菌悬液中，搅拌均匀，得到混合溶液；
第五步，将第四步得到的混合溶液用无菌注射器逐滴加入到灭菌的CaCl2溶液固化6h，用无菌水充分清洗后，真空冷冻干燥得到固定化小球，在表面涂抹甘油，密封于4℃冰箱保存；
第六步，生物炭材料的制备：以生物质为原材料，采用限氧控温裂解的方法，通过马弗炉制备炭基材料，制备完成后，研磨过100目筛备用；
第七步，nZVI负载改性生物炭的制备：将第六步得到的生物炭经盐酸酸洗后，按比例负载纳米零价铁，烘干后过100目筛；
第八步，将第五步得到的固定化小球投至第七步得到的材料中，使其表面均匀裹满负载纳米零价铁的生物炭材料，得到固...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宇恩，李华，田浩琦，崔子龙，苗佳蕊，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14