一种多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂及其制备与应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于环境复合污染微生物治理领域，公开了一种多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂及其制备方法与应用。该治理菌剂由生物表面活性剂产生菌及多环芳烃和有机锡降解菌按照质量比1：（1～20）混合而成。该治理菌剂可应用于受污染水体、底泥及土壤中多环芳烃和有机锡复合污染的治理。本发明提供的菌剂降解多环芳烃和有机锡复合污染物的技术与化学法和热处理法相比，具有处理效率高、成本低和无二次污染等优点。
【专利说明】一种多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂及其制备与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于环境复合污染微生物治理领域，公开了一种多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]复合污染是广泛存在的环境问题，每个受污染的环境都是多类型污染物联合作用的结果。多环芳烃和有机锡是水体和土壤中常见的复合污染，在复合污染中具有理想的代表性。多环芳烃是指分子中含有两个或两个以上芳香环的化合物，是一类典型的持久性有机污染物，广泛存在于水体、土壤和空气环境中。有机锡被大量地用作催化剂、杀虫剂、杀菌剂、除草剂、防锈剂、船舶涂料、木材防腐剂、纺织品防霉剂和高分子材料稳定剂等，是应用最广泛和排放量最大的有机金属之一，每年使用量超过十万吨。有机锡污染物兼有重金属和持久性有机污染物的特性，具有高毒性、持久性和高度的生物富集性，可导致包括软体动物、鱼类和哺乳动物在内的物种发生性畸变，并会通过食物链的富集危及生态系统。
[0003]在长期的生产和使用过程中，多环芳烃和有机锡污染物最终会通过各种排污途径源源不断地进入环境中，直接地导致水体和土壤污染。多环芳烃与有机锡复合污染成为了我国面临的一个非常严峻的环境问题。目前我国无论是海水、地表水、饮用水、生活污水和工业废水，均无一例外地受到多环芳烃和有机锡污染，其中航运繁忙的水体和城市群所在的水域污染最严重。如大连、秦皇岛、天津、烟台、连云港、上海、青岛、福建省、广东省和广西省等城市与省份的水体均检测到了高浓度的多环芳烃和有机锡污染物。
[0004]多环芳烃的微生物降解性能取决于多环芳烃分子结构的复杂性和微生物降解酶的适应程度。主要体现在，多环芳烃降解的难易程度与其溶解度，苯环的数目，取代基种类、位置和数目以及杂环原子的性质有关，而且，不同种类的微生物对各类多环芳烃的降解机制也有很大差异。微生物对多环芳烃的降解以好氧降解为主，一般通过2种方式:(1)以多环芳烃作为唯一碳源和能源；(2)多环芳烃与其它有机质进行共代谢。多环芳烃在微生物的作用下，首先通过加氧酶的作用氧化，生成酮类、酚类、二醇类物质，然后进行环裂解反应代谢生成芳香梭酸类物质，最终多环芳烃发生完全的矿化作用生成C02和水。
[0005]针对有机锡微生物降解的报道主要侧重于降解菌的筛选和影响因素探讨。研究方法分为三类:(1)利用纯化并筛选获得的高效菌种，对水样中的有机锡进行降解。研究表明，温度、溶解氧浓度、降解菌种类、降解体系中共存的金属离子及小分子有机酸等均会对有机锡的微生物降解效果产生影响；(2)利用固定化试剂把降解菌制备为小球后处理有机锡。该方法的优点是可以减少降解菌的流失，固液分离容易，但是，吸附于固定化试剂中的有机锡则难以降解；(3)以沉积物或城市污泥中的有机锡为处理对象，分析沉积物或城市污泥中的土著微生物和外源微生物对有机锡的降解效果。
[0006]目前，利用微生物法降解多环芳烃的研究较多，针对有机锡开展的微生物降解也有少量报导，但是，对两者的同步 生物净化技术则没有相关报道。两类污染物均为持久性毒害物，而且，这两类污染物具有难溶性，抑制了降解菌对其进行表面吸附和跨膜运输，显著地削弱了其生物可降解性。因此，开发可适应于该类复合污染物毒性、提高其溶解性并可有效降解该复合污染物的环保菌剂，对净化环境中多环芳烃和有机锡污染，消除该复合污染的生态风险，具有重要的环境价值和科学意义。
【发明内容】
[0007]为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂；
[0008]本发明的另一目的在于提供上述治理菌剂的制备方法；
[0009]本发明的再一目的在于提供上述治理菌剂的应用。
[0010]本发明的目的通过下述技术方案实现:一种多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂，其由生物表面活性剂产生菌及多环芳烃和有机锡降解菌按照质量比1:(I~20 )混合而成。其中，所述生物表面活性剂产生菌为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),所述多环芳烃和有机锡降解菌为腊状芽孢杆菌(Bacillus cereus)；
[0011]当生物表面活性剂产生菌及多环芳烃和有机锡降解菌质量比为1:10时，治理菌剂对多环芳烃和有机锡复合污染的降解效果更佳。
[0012]多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂的制备方法具体步骤如下:
[0013](I)将生物表面活性剂产生菌经斜面活化后,按I~50mg/L接种到生物表面活性剂产生菌培养基中，于50~200r/min摇床中振荡培养10~96h后，收获生物表面活性剂产生菌体；
[0014](2)将多环芳烃和有机锡降解菌经斜面活化后，按I~50mg/L接种到多环芳烃和有机锡降解菌培养基中， 于50~200r/min摇床中振荡培养10~96h后，收获多环芳烃和有机锡降解菌体；
[0015](3)将步骤(I)中的生物表面活性剂产生菌体和步骤(2)中的多环芳烃和有机锡降解菌体以1: (I~20)的质量比混合，对混合菌体进行干燥处理，得到多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂；
[0016]其中，所述生物表面活性剂产生菌为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),所述多环芳烃和有机锡降解菌为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus);所述干燥处理采用真空冷冻干燥处理方法。
[0017]所述步骤(I)中生物表面活性剂产生菌培养基按葡萄糖0.1~8g/L、蛋白胨0.5~5g/L和酵母粉0.1~6g/L的配方配置；
[0018]所述步骤(2)中多环芳烃和有机锡降解菌培养基按牛肉膏0.1~5g/L、蛋白胨
0.05~8g/L和淀粉O~5g/L的配方配置。
[0019]上述多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂在环境污染治理中的应用，尤其是在受污染水体、底泥及土壤中对多环芳烃和有机锡复合污染治理的应用。
[0020]上述多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂在不同浓度的无机盐及有机碳的水体中均可实现对水体多环芳烃和有机锡的降解治理。
[0021]上述多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂在受污染水体、底泥及土壤中对多环芳烃和有机锡复合污染治理的应用中，优选投加方式为:多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂以铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)与腊状芽抱杆菌(Bacillus cereus)的质量比为I: 10制备，投加量为0.1~1.0g/L,处理环境温度为20~40°C。[0022]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0023](I)本发明提出了一种对多环芳烃及有机锡复合污染进行微生物治理的新的技术方案，填补了对多环芳烃及有机锡复合污染进行治理的技术空白，具有很强的创新性和实际价值。
[0024](2)由多环芳烃和有机锡降解菌和生物表面活性剂产生菌制备的复合型菌剂，可促进多环芳烃和有机锡乳化溶解，提高两者的生物可利用性，并促进降解菌对这两种污染物的降解性能，该技术比单独使用生物表面活性剂产生菌或降解菌的效果更优越。
[0025](3)治理菌剂降解多环芳烃和有机锡复合污染物的技术与化学法和热处理法相t匕，具有处理效率高、成本低和无二次污染等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为不同量菌剂对多环芳烃和有机锡复合污染物的降解图。
[0027]图2为有机锡降解产物图。
[0028]图3为菌剂在不同时间对多环芳烃和有机锡复合污染物的处理效果图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0030]以下实施例中使用的生物表面活性剂产生菌为铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa) 20546,购买于中国工业微生物菌种保藏管理中心；多环芳烃和有机锡降解菌为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus) 10468，购买于中国工业微生物菌种保藏管理中心。
[0031]实施例1:多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂的制备
[0032]( I)材料
[0033]生物表面活性剂产生菌培养基配方:葡萄糖0.1~8g/L、蛋白胨0.5~5g/L和酵母粉0.1~6g/L。
[0034]多环芳烃和有机锡降解菌培养基配方:牛肉膏0.1~5g/L、蛋白胨0.05~8g/L和淀粉O~5g/L。
[0035](2)方法
[0036]铜绿假单胞菌培养:于生物表面活性剂产生菌斜面中挑取铜绿假单胞菌20546，按I~50mg/L接种到生物表面活性剂产生菌培养基中(成分如表2)，于50~200r/min摇床中振荡培养10~96h后，收获菌体，并称量菌体湿重，从而确定培养基成分对菌体培养效果的影响。
[0037]蜡状芽孢杆菌培养:于多环芳烃和有机锡降解菌斜面中挑取蜡状芽孢杆菌10468，按I~50mg/L接种到多环芳烃和有机锡培养基中(成分如表1)，于50~200r/min摇床中振荡培养10~96h后，收获菌体，并称量菌体湿重，从而确定培养基成分对菌体培养效果的影响。
[0038]多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂的制备:获取两种菌体后，将铜绿假单胞菌20546和蜡状芽孢杆菌10468以1: (I~20)的质量比混合，对菌体进行真空冷冻干燥制备治理菌剂。取菌剂0.lg，于无菌水中分别稀释105、106、107、108后，取菌液0.21^接种于牛肉膏培养平板中，在37°C培养箱中培养24h后，计算菌落数，分析干燥方法对活性菌体的影响。取铜绿假单胞菌20546和蜡状芽孢杆菌10468质量配比为1: (I~20)的治理菌剂0.lg/L投加到含lmg/L苯并(a)花和lmg/L三苯基锡的无机盐降解液中(200mg/LNa2HPO4.12H20、100mg/L KH2PO4,30mg/L NH4Cl 和 5mg/L MgSO4),在 100r/min、25°C条件下降解5d后，萃取水样中的苯并(a)芘和三苯基锡并用高效液相色谱测定残余苯并(a)芘和三苯基锡的浓度。另设不投加菌剂的对照实验。从而确定蜡状芽孢杆菌和铜绿假单胞菌复配制备多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂的合适配比。
[0039](3)结果
[0040]蜡状芽孢杆菌10468和铜绿假单胞菌20546在不同成分培养基中的生物量湿重如表1和表2所不。两者均能在不同成分的培养基中生长，培养基成分浓度的增加有利于菌体生长。根据极差值可以判断，蛋白胨对蜡状芽孢杆菌10468生长效果影响最大，而葡萄糖对铜绿假单胞菌20546的生长效果影响最大。
[0041]表1蜡状芽孢杆菌培养基成分与培养效果
[0042]
【权利要求】
1.一种多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂，其特征在于:该复合污染治理菌剂由生物表面活性剂产生菌及多环芳烃和有机锡降解菌按照质量比1: (I~20)混合而成； 其中，所述生物表面活性剂产生菌为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),所述多环芳烃和有机锡降解菌为腊状芽孢杆菌(Bacillus cereus)。
2.根据权利要求1所述的多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂，其特征在于:所述生物表面活性剂产生菌及多环芳烃和有机锡降解菌质量比为1:10。
3.根据权利要求1所述的多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下: (1)于生物表面活性剂产生菌斜面中挑取表面活性剂产生菌,按I~50mg/L接种到生物表面活性剂产生菌培养基中，于50~200r/min摇床中振荡培养10~96h后，收获生物表面活性剂产生菌体； (2)于多环芳烃和有机锡降解菌斜面中挑取降解菌，按I~50mg/L接种到多环芳烃和有机锡降解菌培养基中，于50~200r/min摇床中振荡培养10~96h后，收获多环芳烃和有机锡降解菌体； (3)将步骤(I)中的生物表面活性剂产生菌体和步骤(2)中的多环芳烃和有机锡降解菌体以1: (I~20)的质量比混合，对混合菌体进行干燥处理制备得到治理菌剂； 其中，所述生物表面活性剂产生菌为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),所述多环芳烃和有机锡降解菌为腊状芽孢杆菌(Bacillus cereus)。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:. 所述步骤(I)中生物表面活性剂产生菌培养基按葡萄糖0.1~8g/L、蛋白胨0.5~5g/L和酵母粉0.1~6g/L的配方配置； 所述步骤(2)中多环芳烃和有机锡降解菌培养基按牛肉膏0.1~5g/L、蛋白胨0.05~8g/L和淀粉O~5g/L的配方配置。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:步骤(3)所述生物表面活性剂产生菌及多环芳烃和有机锡降解菌质量比为1:10。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:步骤(3)所述的干燥处理采用真空冷冻干燥处理方法。
7.根据权利要求1或2所述的多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂在环境污染治理中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于:所述的多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂在受污染水体、底泥及土壤中对多环芳烃和有机锡复合污染治理的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于:所述多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂在不同浓度的无机盐及有机碳的处理水体中对水体多环芳烃和有机锡的降解治理。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于:所述多环芳烃和有机锡复合污染治理菌剂以铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)与腊状芽抱杆菌(Bacillus cereus)的质量比为I: 10制备，投加量为0.1~1.0g/L,处理环境温度为20~40°C。
【文档编号】B09C1/10GK103468609SQ201310390454
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】叶锦韶, 尹华, 彭辉, 马嘉雯 申请人:暨南大学