真菌电化学修复除草剂污染土壤:降解动力学探索

【目的】微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)在去除污染物的同时产出电能,是一种颇有前景的生态修复手段。构建真菌强化MFC装置,比较电动力(EK)、真菌、MFC修复除草剂污染土壤效果及优缺点,探索MFC在有机污染物修复中的应用潜力。【方法】设计了一种添加真菌进行生物强化的MFC,并用EK、真菌、MFC三种方法修复两种除草剂污染的灭菌土壤。经筛选和驯化的疣孢漆斑菌和踝节菌菌株用于后两种方法,研究真菌强化对MFC去除除草剂的影响。测量土壤pH、电导率、除草剂去除率,MFC产电性能,用气相色谱-质谱鉴定两种除草剂的降解产物。【结果】EK修复中,添加模拟电解液、碳纤维条、加电10 V的处理组7 d后氯氟吡啶酯(F)和高效氟吡甲禾灵(H)去除率分别为71%和38%。真菌、MFC处理F的最大去除率达到100%。对比踝节菌,疣孢漆斑菌对两种除草剂的降解性能更好,疣孢漆斑菌、踝节菌单菌构建的MFC对H的去除率分别为62.5%和24.1%。F降解产物为氟氯吡啶酸,H降解产物为乙酸大茴香酯,推测了降解路径和降解动力学。三种方法降解F以及EK降解H均符合动力学一级反应,而真菌和MFC降解H符合二级反应。【结论】对比EK、真菌修复,MFC修复效果更好,该方法可以较快地修复土壤又无需额外供电,是一种经济有效的自持式修复策略。