近年来,由于各种自然或人为活动的原因,海洋溢油事故频发,带来严重的海洋石油污染,严重影响了海洋生态环境。当前已有众多用于缓解和治理原油污染的方法,其中溢油生物修复策略由于具有环保、高效和成本低廉的优点已成为最具发展潜力的溢油处理方法。然而,在实际应用中生物修复仍有很多问题需要克服解决,如外加菌降解活性的维系、提高细菌对海洋环境的适应能力等。面对以上问题,固定化技术成为最好的解决途径。利用高机械性能的PVA(聚乙烯醇)为主要材料,辅以海藻酸钠和活性炭对石油降解菌Marinobacter sp PY97S进行包埋固定化研究。通过考察固定化菌剂的物理性能(机械性能、传质性能、粒径及菌含量和操作难易等)以确定固定化材料最佳浓度配比。结果表明,PVA浓度为40-60 g/L,海藻酸钠浓度为20-30 g/L时,固定化菌剂具有较佳的物理性能;且固定化菌剂内部具有发达的孔状网络结构以供微生物附着生长;在上述结果基础上,以不同浓度的固定化材料制备三种类型的固定化菌剂,通过重量法和GC-MS评价石油降解效果。结果显示在12 d内,三种固定化菌剂的石油降解率均在30%以上,实验组S8(PVA浓度为60 g/L,海藻酸钠浓度为20 g/L,活性炭浓度为5 g/L)的石油降解性能最为突出,相对于游离菌体,其石油降解率提高了近7%。GC-MS结果显示S8组固定化菌剂对烷烃和芳烃降解效果显著,降解率在30%-45%之间,且降解过程中固定化菌剂内细菌的数量得到增加;通过室温放置、4℃放置及冷冻干燥三种方式来保藏菌剂,确定菌剂的最佳保藏条件。定期取样分析菌剂内部细菌含量及其石油降解效果的变化。结果显示在菌剂保藏30d内,各方式菌含量及石油降解效果比较稳定,石油降解率在30%左右。之后室温、4℃保藏菌剂方式菌含量及石油降解效果逐渐下降,而冷冻干燥方式菌含量及石油降解效果表现稳定,石油降解率维持在40%以上。因而冷冻干燥方式对固定化菌剂的保藏比较有利。在现场试验中,利用制备的固定化菌剂对黄岛2013年输油管道爆炸后溢油污染岸滩进行129 d生物修复试验。利用重量法和GC-MS对岸滩溢油区域的修复效果进行评价。结果显示固定化菌剂修复区域和未修复区沉积物中溢油含量均有下降趋势,但修复区更为显著。修复区原油含量30 d后降解率显著提高,较对照提高近53.7%,第129 d降解率达67%,而对照区域降解率仅为46%;GC-MS检测结果显示石油烷烃和芳香烃在修复区和未修复区含量差异显著;固定化菌剂内部微生物多样性分析显示,菌剂内部微生物在环境中多样性增加,以变形菌门和拟杆菌门在石油污染降解过程中发挥重要作用。不同功能微生物在菌剂内部良好的存在。尽管固定化目标菌Marinobacter有流失,但仍能够稳定存在,说明微生物经固定化后可以适应复杂多变的环境,发挥长效溢油降解作用。综上所述,本研究制备的固定化菌剂在物理性能和石油降解活性方面均表现出良好的应用潜力;通过黄岛岸滩溢油的生物修复实地应用,制备的固定化菌剂能够加速溢油的降解,促进环境好转。