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氟蛋白泡沫灭火剂对土壤微生物的影响

2020-12-02 15:50:16      点击:1082

摘要:通过平板计数法研究全氟壬烯氧基本磺酸钠(OBS)及OBS型氟蛋白泡沫灭火剂对土壤中细菌、放线菌和真菌存活率的影响。细菌培养使用LB培养基;真菌培养使用马丁氏培养基;放线菌培养使用高氏一号培养基。结果表明,OBS型氟蛋白泡沫灭火剂和OBS均对土壤中微生物的生长有一定程度的抑制,且浓度增加存活率降低。OBS型氟蛋白泡沫灭火剂对细菌和放线菌的抑制作用较强,而对于土壤中真菌抑制作用较弱。OBS对细菌抑制作用较强,而对真菌和放线菌在低浓度下抑制作用较弱。

关键词:全氟壬烯氧基苯磺酸钠;氟蛋白泡沫灭火剂;氟碳表面活性剂;土壤微生物;存活率

氟蛋白泡沫灭火剂是以普通蛋白泡沫灭火剂为基料,添加氟碳表面活性剂后配制而成的。由于其在继承了普通蛋白泡沫灭火剂良好灭火性能的同时,拥有更好的流动性、更高的灭火效率、更低的表面张力与界面张力以及可与各类干粉联用等特性,是大型油田、油库、石化企业等场所常用的灭火剂。由于以全氟辛烷磺酸盐(PFOS)和全氟辛酸胺(PFOA)为代表的C8类氟碳表面活性剂在环境中难以降解,且能在动物及人体内积累,对环境和生物体具有较大毒性,现已被列入《斯德哥尔摩公约》受控物质名单。全氟壬烯氧基苯磺酸钠(OBS)是一种阴离子氟碳表面活性剂,具有成本低、表面张力较低、效率高等特点,目前在氟蛋白泡沫灭火剂生产中得到广泛应用。OBS是由六氟丙烯齐聚物衍生而来,具有不同于PFOS、PFOA的支链结构,不受《斯德哥尔摩公约》限制。然而,关于OBS及OBS型氟蛋白泡沫灭火剂对环境的影响,目前国内外却少有报道。

土壤微生物的存在是土壤生态系统实现能量转移和物质转移的基础,是土壤进行有机质的分解、腐殖质的形成以及土壤养分的转化和循环的前提,是土壤生态系统的重要组成部分。化学物质进入土壤后可以通过影响微生物的数量、酶的活性等影响或破坏土壤生态环境。研究氟蛋白泡沫灭火剂对土壤微生物的影响,是评价泡沫灭火剂对土壤生态环境影响的重要方面,同时也是评估氟蛋白泡沫灭火剂环境风险的重要因素与指标。

笔者研究了OBS及OBS型氟蛋白泡沫灭火剂对土壤中细菌、放线菌和真菌数量的影响,为相关泡沫灭火剂环境生态风险的评估和消防部队在实际事故处置中选择合适的泡沫灭火剂提供参考。

 

一、实验部分

 

1.1培养基

细菌培养使用LB培养基;真菌培养使用马丁氏培养基;放线菌培养使用高氏一号培养基。

 

1.2土壤微生物分离

取深度10cm处土样,去除植物根系后研磨过筛。称取5G过筛后的土壤样本,加入盛有45mL无菌水的三角瓶中,充分震荡后得到质量分数为10-1的土壤悬液。

取5mL10-1土壤悬液,加入45mL无菌水中,震荡混匀得到质量分数为10-2的土壤悬液。取5mL10-2土壤悬液,加入45mL无菌水中,震荡混匀得到质量分数为10-3的土壤悬液。

分别取质量分数为10-1、10-2、10-3的土壤悬液各1mL加入培养基,用涂布器涂布均匀,37℃培养24h。观察对比培养基上的菌落个数,选择细菌、真菌、放线菌培养的土壤稀释体积浓度为10-2。

 

1.3氟蛋白泡沫灭火剂配制

取OBS氟碳表面活性剂3G,异丙醇3mL,蒸馏水4mL加入锥形瓶中得到OBS预制液,取1mLOBS预制液加入200mL蛋白泡沫浓缩液中得到氟蛋白泡沫浓缩液。取6mL氟蛋白泡沫浓缩液加入94mL蒸馏水中得到6%型氟蛋白泡沫灭火剂。

 

1.4氟蛋白泡沫灭火剂对土壤微生物存活率影响

取不同体积的氟蛋白泡沫灭火剂、10-1土壤悬液和无菌水加入锥形瓶中,使土壤溶液稀释为10-2(质量分数),氟蛋白泡沫灭火剂体积分数为:A组,0;B组,10%;C组,20%;D组,30%;E组,40%;F组,50%;G组,60%。搅拌摇匀,静置待用。

取细菌培养基、真菌培养基和放线菌培养基,向各培养基上分别滴加1mL上述A~G等7组不同的溶液,每种溶液做3组重复。用涂布器涂布均匀进行培养后取出并进行菌落数的判读。以A组的微生物数量为100%,计算出各种浓度影响下土壤微生物的存活率。

 

1.5OBS对土壤微生物存活率影响

取不同量OBS、10-1土壤悬液和无菌水加入锥形瓶中,使土壤溶液最终稀释倍数为10-2,OBS终浓度为:H组,0;I组,0.1mG/mL;J组,0.2mG/mL;K组,1.0mG/mL;L组,2.0mG/mL;M组,10.0mG/mL。搅拌摇匀,静置待用。

取细菌培养基、真菌培养基和放线菌培养基,向培养基上分别滴加1mL上述H~L等5组不同的液体,每种溶液做3组重复。用涂布器涂布均匀进行培养后取出并进行菌落数的判读。以H组的微生物数量为100%计算出各种浓度影响下土壤微生物的存活率。

 

二、结果与讨论

 

2.1灭火剂及OBS对土壤中细菌存活率的影响

OBS型氟蛋白泡沫灭火剂对土壤中细菌存活率的影响,如图1所示。在24h的培养周期内,氟蛋白泡沫灭火剂对土壤细菌的生长有明显抑制作用,土壤中细菌的数量随氟蛋白泡沫灭火剂的增加而明显减少,细菌存活率随氟蛋白泡沫灭火剂增加显著下降。氟蛋白泡沫灭火剂体积分数为10%时,细菌存活率降为72.46%;氟蛋白泡沫灭火剂体积分数为60%时,细菌存活率仅为4.31%。OBS对于土壤中细菌存活率的影响,如图2所示。

OBS对土壤细菌的生长有较强抑制作用,且随着OBS浓度的增加,抑制作用逐渐增强。但当OBS浓度在0~2mg/mL时,细菌存活率下降极为明显。当OBS浓度为2mg/mL时,细菌存活率仅为19.17%。当OBS浓度大于2mg/mL后,细菌存活率下降趋势减缓。当OBS浓度为10mg/mL时,细菌的存活率为0.35%。

OBS型氟蛋白泡沫灭火剂中OBS的浓度约为0.1mg/mL,若氟蛋白泡沫灭火剂体积分数为60%时,其中OBS的浓度仅为0.78mg/mL。此时,OBS对细菌存活率的抑制较小,存活率超过95%。但氟蛋白泡沫灭火剂体积分数为60%时,细菌存活率仅为4.31%。由此可见,OBS不是导致细菌存活率下降的主要因素。

 

2.2灭火剂及OBS对土壤中真菌存活率的影响

OBS型氟蛋白泡沫灭火剂对土壤中真菌存活率的影响,如图3所示。在24h的培养周期内,氟蛋白泡沫灭火剂对土壤真菌的生长有一定抑制作用,且随着氟蛋白泡沫灭火剂浓度增加,抑制作用增强。但氟蛋白泡沫灭火剂对真菌的抑制作用不如对细菌的抑制明显。当氟蛋白泡沫灭火剂体积分数为10%时,土壤中真菌的存活率为88.88%;即使氟蛋白泡沫灭火剂体积分数为60%时,真菌的存活率也超过了50%。

OBS对土壤中真菌数量及存活率的影响,如图4所示。OBS对土壤真菌的生长有一定抑制作用,且随着OBS浓度增加,抑制作用增强。当OBS浓度在0~2mg/mL时,OBS对真菌生长的抑制作用较小;OBS浓度为2mg/mL时,真菌存活率仍有89.52%;进一步提高OBS浓度后,真菌存活率出现明显降低;OBS浓度为5mg/mL时,真菌存活率下降为39.19%;OBS浓度为10mg/mL时,真菌存活率为17.74%。

 

蛋白泡沫灭火剂体积分数为60%时,真菌存活率仅为59.19%,但此时OBS的浓度为0.78mg/mL,而OBS该浓度下真菌存活率高于95%。由此可知,OBS不是导致真菌存活率下降的主要因素。

 

2.3灭火剂及OBS对土壤中放线菌存活率的影响

OBS型氟蛋白泡沫灭火剂对土壤中放线菌数量及存活率的影响,如图5所示。在试验周期中,氟蛋白泡沫灭火剂对土壤放线菌的生长有明显抑制作用。随氟蛋白泡沫灭火剂体积分数增加,放线菌数量及存活率降低。但氟蛋白泡沫灭火剂对放线菌的抑制作用不如对细菌的抑制明显。氟蛋白泡沫灭火剂体积分数为10%时,放线菌存活率为85.03%。当氟蛋白泡沫灭火剂体积分数为60%时,放线菌存活率为39.92%。

OBS对土壤中放线菌数量及存活率的影响,如图6所示。OBS对土壤放线菌的生长有一定抑制作用,且随着OBS浓度的增加,抑制作用逐渐增强。与对真菌的作用类似,当OBS浓度在0~2mg/mL时,对放线菌生长的抑制作用较小,当OBS浓度为2mg/mL时,放线菌存活率仍有82.33%。但进一步提高OBS浓度后,放线菌存活率出现明显降低。当OBS浓度为5mg/mL时,放线菌存活率为36.07%,当OBS浓度为10mg/mL时,放线菌存活率仅为9.88%。

氟蛋白泡沫灭火剂体积分数为60%时,放线菌存活率为39.92%。但相应OBS浓度下放线菌存活率高于90%。因此,OBS不是放线菌存活率下降的主要因素。

 

三、结论

 

OBS型氟蛋白泡沫灭火剂对土壤中细菌、真菌、放线菌均有一定抑制作用,且随着氟蛋白泡沫灭火剂浓度的增加,抑制作用逐渐增强。其中,OBS型氟蛋白泡沫灭火剂对细菌和放线菌的抑制作用较强,而对于土壤中真菌抑制作用较弱。氟碳表面活性剂OBS对土壤中三种微生物均有一定抑制作用,且随浓度增加,抑制作用增强。

OBS对细菌存活率的抑制作用较强,对真菌和放线菌在低浓度下抑制作用较弱。当OBS浓度在0~2mg/mL时,细菌存活率下降极为明显,而真菌和放线菌的存活率下降较小。当OBS浓度超过2mg/mL后,细菌存活率下降趋势变缓,而真菌和放线菌的存活率大幅降低

OBS在氟蛋白泡沫灭火剂中浓度极低,对于土壤微生物生长的抑制作用有限。氟蛋白泡沫灭火剂对于土壤微生物生长的抑制并不仅因为OBS,可能与其中的碳氢表面活性剂、防腐剂、稳泡剂等增效剂有关。

 

 

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本文主要内容来自于:毕波,张䶮颢

中国人民武装警察部队学院,河北廊坊065000海东市消防支队,青海海东810600

中图分类号:X924.4TQ569  文献标志码:B

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