菌糠炭與微生物協(xié)同吸附-降解石油烴類污染物

張博凡，徐文斐，王加華，熊 鑫，韓 卓，張秀霞，張 釗，劉會(huì)娥，顧瑩瑩

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)化學(xué)工程學(xué)院，山東 青島 266580；2.上?？岛悱h(huán)境股份有限公司，上海 201700；3.勝利油田分公司技術(shù)檢測(cè)中心，山東 東營(yíng) 257000)

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，石油污染逐漸加劇[1]，有機(jī)污染物質(zhì)在環(huán)境中殘留時(shí)間長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易降解，對(duì)環(huán)境及人體造成嚴(yán)重威脅。由于微生物修復(fù)技術(shù)具有成本低、無(wú)二次污染及處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在有機(jī)污染修復(fù)中應(yīng)用比較廣泛[2]。固定化微生物技術(shù)因其具有菌密度高，有利于屏蔽惡劣環(huán)境等優(yōu)勢(shì)，受到越來(lái)越多的關(guān)注與應(yīng)用[3]。

菌糠(Spent mushroom substrate，SMS)是食用菌種植業(yè)的殘余廢料，每生產(chǎn)1 kg食用菌約產(chǎn)生5 kg 菌糠[4]，每年大約有8000多萬(wàn)t廢棄菌糠通過(guò)焚燒、填埋等傳統(tǒng)方式處理，不僅浪費(fèi)土地資源，還會(huì)造成不同程度的環(huán)境污染。研究發(fā)現(xiàn)，菌糠中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、大量真菌菌絲體以及酶類物質(zhì)，其不僅可以作為微生物載體，又可以通過(guò)真菌-酶強(qiáng)化細(xì)菌降解有機(jī)污染物[5-7]，提高污染物去除效率。

生物炭是由生物質(zhì)熱解所得的一種多孔且富含碳的固體產(chǎn)物，它具有較大的比表面積、豐富的表面官能團(tuán)和發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)可以吸附重金屬和有機(jī)污染物[8]，其結(jié)構(gòu)和組成的優(yōu)勢(shì)在環(huán)境污染修復(fù)中具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。生物炭的性質(zhì)受制備溫度、原材料、保留時(shí)間等多種因素影響，其中熱解溫度對(duì)其性質(zhì)影響較為顯著，不同溫度下制備的生物炭對(duì)有機(jī)污染物的吸附性能也存在較大差異[9-10]。

目前對(duì)于吸附法固定化微生物技術(shù)修復(fù)有機(jī)污染物的研究取得了一定的成效[11]，尋找優(yōu)良的吸附載體是該技術(shù)的關(guān)鍵步驟，由菌糠限氧熱解制備所得的菌糠炭不僅能為微生物提供生存場(chǎng)所，提高吸附固定化效果[12]，解決微生物易脫落的問(wèn)題，同時(shí)對(duì)石油烴有較強(qiáng)的吸附能力，增大微生物與石油烴接觸，進(jìn)而提高降解效果，成為近幾年研究熱點(diǎn)。

筆者通過(guò)制備不同溫度下(250、350、450、550、650 ℃)的菌糠炭，分析菌糠及不同溫度菌糠炭的結(jié)構(gòu)差異，探究其對(duì)微生物、石油烴的吸附效果，并將其與篩選得到的高效降解菌結(jié)合，尋找最佳吸附固定化載體用于吸附-降解石油烴，分析不同吸附及降解效果與結(jié)構(gòu)性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)一步探究吸附-降解機(jī)制，同時(shí)為廢棄生物質(zhì)菌糠的資源化利用尋找新途徑，以達(dá)到“以廢制廢”的雙重效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

石油選自勝利油田原油，其中四組分飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為49.15%、22.38%、23.12%、5.35%。

實(shí)驗(yàn)菌株Q1是以勝利油田污染土壤為菌源，以勝利原油為碳源，經(jīng)16S rDNA生物分子學(xué)鑒定為Ochrobactrumsp.Q1，在原油質(zhì)量濃度為 1000 mg/L 的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中，蒼白桿菌Q1在7 d內(nèi)對(duì)石油烴四組分降解率分別為30.87%、18.69%、4.57%、2.38%。

菌糠選自山東青島天農(nóng)食用菌有限公司，將菌糠放置于冰箱保存，取部分洗凈后于75 ℃烘箱中干燥12 h，將其粉碎過(guò)篩密封保存。

1.2 菌糠炭的制備

將已烘干的菌糠(記為SMS)置于陶瓷坩堝中，壓實(shí)蓋子，包上鋁箔錫紙密封，放于管式爐中熱解炭化。設(shè)置升溫速率為10 ℃/min，制備溫度分別為250、350、450、550、650 ℃，保留時(shí)間為3 h，冷卻至室溫后，密封保存?zhèn)溆?，樣品分別記為BC250、BC350、BC450、BC550、BC650。

1.3 菌糠及菌糠炭養(yǎng)分測(cè)定及表征

參照GB/T 12496.7—1999 《木質(zhì)活性炭試驗(yàn)方法-pH值的測(cè)定》測(cè)定pH值。采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測(cè)定有機(jī)質(zhì)[13]；采用凱氏定氮法測(cè)定全氮[13]；采用NaHCO3-鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷[13]；采用Boehm滴定法測(cè)定表面官能團(tuán)含量[14]；采用酸堿滴定法測(cè)定表面零電荷點(diǎn)[15]。

采用元素分析儀測(cè)定C、H、N元素含量；采用傅里葉變換紅外光譜儀分析表面官能團(tuán)；采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測(cè)形狀及表面形態(tài)；采用ASAP2020M型物理分析儀測(cè)定比表面積、孔體積和孔徑大小。

1.4 菌糠及菌糠炭吸附-降解性能實(shí)驗(yàn)

1.4.1 菌糠及菌糠炭對(duì)微生物的吸附實(shí)驗(yàn)

蒼白桿菌Q1活化16 h后，此時(shí)菌液濃度為2.139×109CFU/mL，將其與菌糠和菌糠炭分別以20/1和10/1體積比混合，置于30 ℃、160 r/min的搖床中振蕩吸附，于 0.5、1、2、3、5、10、18、24和30 h進(jìn)行取樣測(cè)定，將樣品在1000 r/min條件下離心分離10 min，棄去上清液，將離心所得沉淀真空冷凍干燥，即得到固定化微生物。采用稀釋平板計(jì)數(shù)法測(cè)定固定化微生物中吸附固定的生物量。

以吸附時(shí)間為橫坐標(biāo)，吸附微生物量為縱坐標(biāo)，繪制出吸附曲線，并確定最佳吸附微生物載體。

將制備所得的固定化菌劑樣品用Biosafer-10A型真空冷凍干燥機(jī)干燥，噴金后進(jìn)行電鏡掃描。

1.4.2 菌糠及菌糠炭對(duì)石油烴四組分的吸附實(shí)驗(yàn)

將滅菌后的菌糠及菌糠炭分別以1/100和 1/200(m/V，g/mL)比例投入質(zhì)量濃度為1000 mg/L的原油培養(yǎng)基中，同時(shí)加入NaN3抑制微生物降解作用，置于30 ℃、160 r/min的搖床中振蕩，吸附24 h后在5000 r/min下離心分離10 min，將上清液轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，并加入50 mL二氯甲烷進(jìn)行震蕩，并在超聲波中萃取15 min，超聲波強(qiáng)度 100 W，超聲水浴溫度25 ℃，超聲結(jié)束后轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，振搖，棄去水相，有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉過(guò)濾脫水，接收濾液于蒸發(fā)瓶中，置于干燥箱50 ℃下蒸干水分，提取的油樣經(jīng)真空冷凍干燥后，采用NB/SH/T0509—2010《石油瀝青四組分測(cè)定法》對(duì)四組分分離，測(cè)定其各自吸附量。

1.4.3 菌糠及菌糠炭協(xié)同微生物對(duì)石油烴的吸附-降解實(shí)驗(yàn)

將1.4.1節(jié)中吸附飽和后所得的固定化菌劑投入質(zhì)量濃度為1000 mg/L的原油培養(yǎng)基中，置于30 ℃、160 r/min的搖床中振蕩培養(yǎng)，7 d后取樣，按1.4.2節(jié)中所述方法測(cè)定剩余石油烴四組分含量，進(jìn)而計(jì)算出各組分降解率。

1.4.4 相關(guān)性分析

采用SPSS 22.0軟件分析菌糠炭對(duì)微生物、石油烴吸附效果及協(xié)同微生物對(duì)石油烴吸附-降解效果，與載體材料理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)特性間的相關(guān)性。

2 結(jié)果與討論

2.1 菌糠及菌糠炭的性質(zhì)分析

不同溫度下熱解制備的菌糠炭(250～650 ℃)的基本性質(zhì)如表1所示。由表1可以看出，隨著制備溫度升高，pH值增加，由6.50升至13.21，原材料呈弱酸性，而菌糠炭堿性不斷增強(qiáng)；養(yǎng)分中的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)由15.45 mg/g增至34.48 mg/g，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)由21.12 mg/g降低為14.44 mg/g，有效磷含量呈先升高后降低趨勢(shì)；菌糠及菌糠炭的養(yǎng)分，可以為微生物提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，保證其生長(zhǎng)繁殖，提高菌密度；炭化溫度越高，堿性官能團(tuán)含量增加，部分含氧酸性官能團(tuán)受熱發(fā)生分解，導(dǎo)致其含量減少。表面零電荷點(diǎn)pHPZC作為表征酸堿性的參數(shù)之一，是指水溶液中固體表面凈電荷為零時(shí)的pH值。生物炭pHPZC與表面酸性官能團(tuán)羧基含量存在密切相關(guān)性，酸性官能團(tuán)在水中分解產(chǎn)生氫離子，pHPZC數(shù)值減少，且熱解溫度越高，含氧官能團(tuán)含量較低，pHPZC由7.09增加到9.83，堿性增強(qiáng)，這與上述菌糠和菌糠炭pH值數(shù)據(jù)相吻合。菌糠炭中C元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)從33.46%增加至38.94%，H、N元素含量減少，n(H)/n(C)可以用來(lái)表征其芳香性，隨著溫度的升高，n(H)/n(C)由1.59降低到0.20，這表明熱解過(guò)程中水分和脂肪族化合物流失，芳香性增強(qiáng)，碳化更為徹底，穩(wěn)定性提高。同時(shí)，菌糠炭比表面積和孔體積呈現(xiàn)一定變化規(guī)律，在溫度區(qū)間250～550 ℃時(shí)，比表面積由 4.0804 m2/g 增加至109.2691 m2/g、孔體積由0.010968 cm3/g增加至0.102631 cm3/g；而B(niǎo)C650比BC550的比表面積和孔體積均有所減少，說(shuō)明溫度升高，孔道被打開(kāi)呈無(wú)序狀態(tài)，從而使比表面積增加，孔結(jié)構(gòu)更為發(fā)達(dá)，但制備溫度較高時(shí)易造成孔結(jié)構(gòu)塌陷，孔道堵塞，比表面積減少，孔體積也相應(yīng)減少。

表1 菌糠和菌糠炭的基本理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of SMS and biochars

圖1為菌糠及菌糠炭的FTIR譜圖。由圖1可以看出，菌糠及不同溫度下的菌糠炭都含有豐富的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，隨著熱解溫度升高，官能團(tuán)總含量減少，菌糠以及菌糠生物炭均在3447 cm-1處有吸收峰，此處是—OH伸縮振動(dòng)，且隨著溫度升高，有機(jī)物分解脫去結(jié)合水，羥基峰逐漸減弱；2924 cm-1處，C—H伸縮振動(dòng)峰逐漸消失，SMS和BC250較為明顯，而B(niǎo)C450、BC550、BC650幾乎缺失，這表明碳化過(guò)程中，烷基鏈不斷缺失，菌糠炭芳香性增高。在1000～1300 cm-1附近為芳環(huán)C—H的伸縮振動(dòng)，在1635 cm-1附近出現(xiàn)芳烴骨架伸縮振動(dòng)峰，且溫度越高，基團(tuán)含量驟減，這可能是由于熱解過(guò)程中木質(zhì)纖維素等大量分解，芳烴骨架發(fā)生斷裂所致；1435 cm-1為芳環(huán) C—C 的伸縮振動(dòng)，775和 876 cm-1附近吸收峰為芳環(huán)C—H的彎曲振動(dòng)，其振動(dòng)強(qiáng)度隨溫度升高變化較為明顯，表明溫度越高，菌糠炭的芳香性及穩(wěn)定性越強(qiáng)，吸附有機(jī)物能力較好，這與上述元素分析結(jié)果相一致。

圖1 菌糠及菌糠炭的FT-IR譜圖Fig.1 FT-IR spectra of SMS and biochars

2.2 菌糠及菌糠炭對(duì)微生物的吸附性能

菌糠及菌糠炭對(duì)蒼白桿菌Q1的吸附曲線如圖2所示。由圖2可以看出，在初始階段，吸附較為迅速，吸附量上升明顯，這是由于初期載體材料吸附位點(diǎn)暴露明顯，微生物活性高，因此吸附速率快。在10 h附近，吸附變得較為緩慢，吸附位點(diǎn)大多數(shù)已被占據(jù)，傳質(zhì)作用受到限制，吸附量不再增加，吸附基本接近平衡。其中菌糠炭BC550吸附平衡時(shí)間較短，吸附固定化微生物量較大，為1.582×1010CFU/g，即1 g固定化微生物的生物量相當(dāng)于7.42 mL游離菌菌液的生物量。一方面是由于較高溫度下制備的菌糠炭吸附位點(diǎn)較多，與微生物結(jié)合作用力大于靜電斥力，載體材料表面堿性官能團(tuán)含量增加，與細(xì)胞間疏水作用減弱，結(jié)合更為牢固；另一方面，BC550孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積大，表面粗糙更有利于微生物分泌的聚合物形成生物膜附著，使得載體和微生物之間形成共價(jià)鍵，從而形成特異性吸附，吸附迅速且效果穩(wěn)定持久。而B(niǎo)C650因制備溫度過(guò)高，使得孔結(jié)構(gòu)塌陷，比表面積減少，吸附量小于BC550。這也進(jìn)一步說(shuō)明微生物固定化效果受載體材料表面結(jié)構(gòu)特性影響較大。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，吸附量略微降低，吸附基本接近飽和，此時(shí)微生物活性下降，吸附位點(diǎn)被全部占據(jù)[16]，吸附不再進(jìn)行。

圖2 菌槺及菌槺碳對(duì)菌株Q1的吸附固定曲線Fig.2 Adsorption curve of bacteria Q1 onto SMS and biochars

圖3為BC550對(duì)菌株Q1微觀結(jié)構(gòu)固定化前后掃描電鏡照片。由圖3可以看出，附著在BC550表面的為桿狀菌，這與實(shí)驗(yàn)前期對(duì)Q1分子生物學(xué)鑒定為桿狀菌結(jié)果相一致，因桿菌一般長(zhǎng)為5～15 μm，寬為0.3～0.5 μm[17]，經(jīng)測(cè)定BC550平均孔徑為8.8 nm，菌株難以進(jìn)入到生物炭孔道內(nèi)部，因此蒼白桿菌Q1吸附在菌糠炭表面。

圖3 生物炭樣品BC550及其固定化菌株Q1的SEM照片F(xiàn)ig.3 SEM photos of BC550 and its immobilized bacteria Q1(a)BC550;(b)BC550 immobilized bacteria Q1

2.3 菌糠及菌糠炭對(duì)石油烴四組分的吸附性能

菌糠及不同溫度下制備的菌糠炭對(duì)石油烴四組分的吸附效率如圖4所示。

圖4 菌糠及菌糠炭對(duì)石油烴四組分的吸附率Fig.4 Adsorption efficiency for different components of oil by SMS and biochars

由圖4可以看出，不同溫度下制備的菌糠炭對(duì)石油烴四組分吸附率呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)。對(duì)于飽和分和芳香分，隨著溫度升高，吸附率先增加后減少，其中BC450吸附效率最高，分別為42.22%、30.98%。對(duì)于膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，高溫菌糠炭吸附性能比低溫炭?jī)?yōu)異，但由于溫度過(guò)高，孔口堵塞，孔道發(fā)生扭曲，吸附位點(diǎn)減少，使得BC550對(duì)二者吸附率高于BC650，分別為36.33%、25.59%?？偟膩?lái)看，對(duì)總石油烴吸附率最高的為BC550。造成上述吸附性能差異的原因有多方面因素，是由多種吸附機(jī)制共同作用的結(jié)果：首先飽和分主要是一些烷烴類，為鏈狀結(jié)構(gòu)，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)主要是一些呈平面結(jié)構(gòu)的環(huán)狀芳烴類；而制備所得菌糠炭具有層狀分布特性[18]，增強(qiáng)了后者填充菌糠炭孔隙的可能，一定范圍內(nèi)，溫度升高，微孔體積和數(shù)量增加，污染物吸附進(jìn)入空隙中會(huì)被阻攔無(wú)法出入，形成不可逆孔，吸附強(qiáng)勁有力，解吸作用較為困難。其次制備溫度升高，芳香性增強(qiáng)，π電子增多，而芳烴π電子供體比烷烴多，這就使得炭與環(huán)狀芳烴間形成 π-π 強(qiáng)電子交互作用，吸附作用穩(wěn)定且不可逆。

2.4 菌糠及菌糠炭固定化微生物對(duì)石油烴四組分的吸附-降解性能

菌糠及不同溫度下制備的菌糠炭固定化微生物對(duì)石油烴四組分的降解率如圖5所示。

由圖5可以看出，不同載體材料固定化微生物對(duì)石油烴四組分降解效果存在一定差異，對(duì)于飽和分和芳香分，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，容易被微生物降解，因此在四組分中降解率較高，其中BC550對(duì)二者降解效果最好，分別為62.04%、40.31%。對(duì)于膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，大多數(shù)為環(huán)狀難降解芳烴類，SMS對(duì)其降解率最高，分別為17.26%、12.91%。盡管菌糠比表面積、孔體積較小，但由于菌糠呈現(xiàn)一定區(qū)域骨架結(jié)構(gòu)[19]，有利于增加傳質(zhì)效果；其次菌糠中存在大量真菌菌絲體，能夠分泌漆酶和錳過(guò)氧化物酶等，這些酶類能夠黏附在載體表面及孔隙中協(xié)同降解菌構(gòu)成真菌-酶-細(xì)菌體系，強(qiáng)化降解芳烴類物質(zhì)。高溫炭固定化微生物對(duì)石油烴的降解作用要強(qiáng)于低溫炭，一方面是由于高溫炭對(duì)污染物吸附性能好，能夠增加微生物與污染物之間的接觸機(jī)會(huì)，提高其生物可利用性，進(jìn)而提高降解率，但由于BC650固定化微生物量低，吸附污染物能力較差，所以降解效率低于BC550；另一方面，菌糠低溫下熱解尚未完全，孔結(jié)構(gòu)不發(fā)達(dá)，比表面積較小，固定化微生物的能力相對(duì)較差，因此降解效率較低。

圖5 菌糠及菌糠炭固定化微生物對(duì)石油烴四組分的降解率Fig.5 Degradation rate of oil by SMS and biochars immobilized bacteria

石油烴降解效果不僅受載體材料結(jié)構(gòu)性質(zhì)影響，還與其理化性質(zhì)、養(yǎng)分含量等因素有關(guān)，隨著溫度升高，所制備的載體材料pH值、有機(jī)碳含量不斷增加，微生物在pH值為7～7.5左右[20]，充足營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)降解效果最佳，盡管BC550的pH值較高，但隨著降解反應(yīng)不斷進(jìn)行，其能夠中和微生物降解石油烴所產(chǎn)生的有機(jī)酸等中間產(chǎn)物，使環(huán)境pH值接近中性；此外微生物活動(dòng)受養(yǎng)分含量影響較大，而高溫菌糠炭有機(jī)質(zhì)含量較高，N、P含量適宜，能夠?yàn)槲⑸锏拇x活動(dòng)提供充足養(yǎng)分，從而降解效果較佳。

此外，以二氯甲烷為溶劑對(duì)吸附降解后的固定化材料BC550離心、超聲萃取進(jìn)行解吸，并分析測(cè)定此時(shí)石油烴含量，數(shù)據(jù)結(jié)果表明，脫附后石油烴含量?jī)H為總吸附量的10.47%，即大部分石油烴通過(guò)微生物降解作用去除；吸附降解實(shí)驗(yàn)表明，固定化載體材料BC550兼具吸附和降解能力，其中降解作用在去除污染物方面占據(jù)主導(dǎo)地位，較好的吸附能力在降解污染物過(guò)程中起到了促進(jìn)作用，進(jìn)而大大提高降解效率。

2.5 菌糠炭協(xié)同微生物對(duì)石油烴吸附及降解效果與其理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)特性之間的相關(guān)性

由上述結(jié)果分析可得，菌糠及菌糠炭協(xié)同微生物對(duì)石油烴降解效果與載體材料性質(zhì)存在一定的相關(guān)性，采用SPSS 22.0軟件對(duì)菌糠及菌糠炭協(xié)同微生物吸附-降解石油烴與材料的pH值、有機(jī)碳、全氮、速效磷、比表面積、孔體積、n(H)/n(C)、酸性官能團(tuán)含量、表面零電荷點(diǎn)參數(shù)間相關(guān)性進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 菌糠及菌糠炭吸附-降解性能與其基本性質(zhì)的相關(guān)性分析Table 2 Correlation of adsorption and degradation performance of SMS and biochars with its properties

1)Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed);2)Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed).Thepvalue is the probability,which reflects the likelihood of an event happening.

由表2可以看出，菌糠及菌糠炭對(duì)微生物吸附與pH值、有機(jī)碳、BET比表面積、孔體積、表面酸性官能團(tuán)摩爾濃度和表面零電荷相關(guān)性較為顯著，分別為0.862、0.929、0.865、0.933、-0.892、0.929，這說(shuō)明其對(duì)微生物的吸附不僅與載體材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)關(guān)系密切，還受一定的環(huán)境因素和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的影響[21-22]。而對(duì)石油烴的吸附與比表面積、孔體積、n(H)/n(C)、酸性官能團(tuán)摩爾濃度相關(guān)性顯著，分別為0.878、0.968、-0.903、-0.843。與微生物吸附作用不同的是，石油烴吸附主要與吸附材料孔特性、n(H)/n(C)、表面官能團(tuán)摩爾濃度密切相關(guān)，而受環(huán)境條件的限制相對(duì)較弱，其中pH值對(duì)其影響相對(duì)較弱，相關(guān)性系數(shù)為0.503，說(shuō)明材料本身性質(zhì)在吸附石油烴中占據(jù)主導(dǎo)位置。而菌糠及菌糠炭協(xié)同微生物對(duì)石油烴吸附-降解與多種因素相關(guān)性顯著，該過(guò)程不僅涉及石油烴吸附作用，還包括微生物降解作用，其中顯著性最強(qiáng)的為有機(jī)碳、孔體積和n(H)/n(C)，分別為0.902、0.927、-0.911，吸附-降解過(guò)程不僅要維持足夠營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供微生物代謝繁殖，還要提供一定的生存場(chǎng)所。其次孔體積較大，孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，對(duì)石油烴吸附作用主要為孔隙填充，且菌糠炭溫度較高時(shí)，芳香性增強(qiáng)，π-π鍵結(jié)合力牢固。因此進(jìn)一步說(shuō)明一定溫度范圍內(nèi)，菌糠炭制備溫度越高，對(duì)微生物、石油烴吸附越好，協(xié)同微生物對(duì)石油降解率也越高。

綜合上述相關(guān)性分析，菌糠炭制備溫度較高時(shí)，pH值、有機(jī)碳增加，微生物生長(zhǎng)代謝所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充裕，其次芳香性、孔體積增大，穩(wěn)定性增強(qiáng)，能為微生物提供生存場(chǎng)所；同時(shí)對(duì)石油烴吸附能力增強(qiáng)，微生物攝取石油烴能力增加，加速對(duì)石油烴的降解，其中BC550協(xié)同微生物對(duì)石油烴吸附-降解效果最好。

3 結(jié) 論

(1)隨著炭化溫度升高，菌糠炭理化性質(zhì)和養(yǎng)分呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律，其中堿性及芳香性增強(qiáng)，菌糠炭表面官能團(tuán)含量減少，有機(jī)碳含量增加，比表面積、孔結(jié)構(gòu)比低溫炭發(fā)育更加完全。

(2)由吸附及降解性能實(shí)驗(yàn)可得，高溫炭比低溫炭的吸附及降解性能好，其中550 ℃菌糠炭對(duì)微生物吸附量最大，為1.582×1010CFU/g，BC550協(xié)同微生物對(duì)石油烴四組分總體降解率也均高于菌糠及其他溫度下制備的菌糠炭。

(3)菌糠及菌糠炭對(duì)微生物、石油烴吸附及協(xié)同微生物吸附-降解石油烴的效果與載體材料有機(jī)碳、孔體積及芳香性相關(guān)性顯著，因此制備溫度升高，既能提高其對(duì)微生物和石油烴的吸附性能，又能夠強(qiáng)化微生物降解石油烴。