CN101186890A - 一株柴油烷烃组分降解菌及其应用 - Google Patents

一株柴油烷烃组分降解菌及其应用 Download PDF

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本发明公开了一株柴油烷烃组分降解菌及其应用，本发明所提供的一株柴油烷烃组分解菌GS3C为洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia)，能在4天内将750mg/L的正十六烷降解至200mg/L以内，低浓度的Cd(＜9mg/L)对降解有一定的促进作用。当以柴油为唯一碳源时，发现该菌能很好的对柴油中的烷烃组分(C12－C30)降解。与其它菌株相比，该菌株具有高效的烷烃降解能力、很好的适应能力及Cd的赖受性能。该菌在石油类物质污染及石油—重金属(Cd)复合污染水体的生物修复中具有很好的应用。

Description

一株柴油烷烃组分降解菌及其应用
技术领域
本发明属于环境有机污染物生物处理技术领域，具体涉及一株降解柴油烷烃组分的细菌及其在废水生物处理和环境污染修复中的应用。
背景技术
石油及其产品目前在世界范围被广泛使用，由其带来的水体及土壤污染的问题越来越严重，并日益引起人们的重视。当今世界上石油的总产量，每年约有22亿吨，其中17.5亿吨是由陆地油田生产的。仅石油污染一项每年全世界就有800万吨进入环境，我国每年有近60万吨进入环境，污染土壤、地下水、河流和海洋，这些石油类物质进入土壤环境后，会发生一系列的物理、化学和生化作用，对环境造成了污染。
近年来，世界各国开始重视污染石油土壤治理技术的研究。目前通过微生物修复技术改良石油污染土壤，被认为是最有生命力。污染土壤生物修复技术，石油及其产品主要是由正构烷烃、支链烷烃、芳烃、脂环烃及少量其他有机物(硫化物、氮化物、环烷酸类等)组成的复杂混合物。其中以烷烃含量最高。研究表明，能降解石油烃类的微生物有细菌、放线菌、霉菌、酵母菌等各类微生物的100余属，细菌中降解石油的属有假单胞菌属、黄杆菌属、棒状杆菌属、无色杆菌属、节杆菌属、不动杆菌属、小球菌属等菌等。
目前，国内外学者已对多环芳烃等难降解物质做了大量的研究，由于烷烃是石油及其产品中相对较容易降解的组分，所以对其降解菌的筛选分离不多。但烷烃是石油中的主要成分，也是多种石化废水中的主要污染物之一，仅靠自然界中的土著微生物对烷烃进行降解不能满足修复的实际需要。如何获得高效的烷烃降解菌株、提高烷烃的降解效率，对提高石油污染土壤、水体的修复效果及缩短微生物修复的周期有着十分重要的影响。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有石油类污染物的修复技术所面对的问题，提供一种能高效、快速降解石油类物质的菌种。
本发明所提供的高效降解菌GS3C来源于广州石化总厂污水处理站的油泥混合物中，经人工富集、筛分及纯化所得到。该菌为洋葱伯克霍尔德氏菌Burkholderia cepacia，编号为GS3C，菌落呈浅黄色，圆形，边缘整齐，光滑湿润；电子显微镜下观察该菌体的形态为稍粗杆菌，革兰氏染色阴性，触酶弱阳性，氧化酶阳性；菌株16SrDNA的GeneBank的登录号为EU282110，于2007年11月1日在中国典型培养物保藏中心保藏，编号为CCTCC M 207169。
该菌在纯培养条件下4天内能将750mg/L的正十六烷降解至200mg/L以内，能在高浓度初始碳源下正常生长，且提高初始碳源的浓度能使降解速率增大，添加酵母浸膏对降解有明显的促进效果，一定浓度Cd2+(＜9mg/L)的存在不但对该菌无毒害作用，而且对降解有一定的促进作用。当以柴油为唯一碳源时，发现该菌能很好的对柴油中的烷烃组分(C10-C30)降解。
与现有技术相比，发明的Burkholderia cepacia GS3C能在高浓度石油类物质存在的条件下正常生长并发挥其稳定高效的降解性能，在纯的培养的条件下4天内能将750mg/L的正十六烷降解至200mg/L以内，5天内能将1000mg/L柴油的烷烃组分很好的降解。该菌对生物毒性较高的Cd2+具有很好的赖性，在Cd2+浓度小于9mg/L的培养体系中仍能正常的生长。与其它菌株相比，该菌株具有高效的烷烃降解能力、很好的适应能力及Cd的赖受性能。该菌在石油类物质污染及石油-重金属(Cd)复合污染水体的生物修复中具有很好的应用。
附图说明
图1为柴油烷烃组分降解菌Burkholderia cepacia GS3C的生长及对正十六烷的降解曲线。
图2为柴油烷烃组分降解菌Burkholderia cepacia GS3C对柴油降解前后的气相色谱图。
其中，图2各图代表的意思为：A、初始对照；B、5天不加菌对照；C、5天加菌降解
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。
实施例1：烷烃降解菌Burkholderia cepacia GS3C的筛选分离及其烷烃降解性能
采集广州石化总厂污水处理站的油泥混合物，取土样5g于100ml焦磷酸钠溶液中，放置摇床中振荡过夜。以正十六烷为唯一碳源，取振荡液接种至无机盐培养基中，于30C、150rpm的摇床中驯化培养。无机盐培养基(MSN)的组成如下(g/L)：MgSO4·7H2O，0.2；CaCl2·2H2O，0.02；K2HPO4，0.5；KH2PO4，0.5；NH4NO3，0.5；微量元素溶液，10ml/L。其中微量元素溶液的组成为(mg/L)：FeSO4·7H2O，300；MnSO4·H2O，50；CoCl2·6H2O，106；Na2MoO4·2H2O，34；ZnSO4·7H2O，40；CuSO4·5H2O，50。调整pH值至7.0。
经反复驯化并分离纯化得到一株烷烃降解菌GS3C。平板观察该菌落呈浅黄色，圆形，边缘整齐，光滑湿润。电子显微镜下观察该菌体的形态为稍粗杆菌，革兰氏染色阴性，触酶弱阳性，氧化酶阳性。经鉴定该菌为洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia)。
将烷烃降解菌Burkholderia cepacia GS3C菌悬液加入含正十六烷750mg/L的无机盐培养基中，并分别测定0d、8h、1d、2d、4d时降解菌的菌密度及剩余碳源的浓度。实验结果见图1。由图1可以看出，开始8小时内降解菌迅速适合降解环境，数量增长较快，但由于初始菌密度较低，底物降解缓慢。当降解菌经过快速生长期后进入快速降解期，第4d时，正十六烷浓度已由初始的750mg/L减少至200mg/L以内。
本实施例说明分离所得到的洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia)GS3C可以利用烷烃(正十六烷)为唯一碳源进行生长繁殖，并具有较高的降解能力。
实施例2：酵母浸膏的添加对烷烃降解菌Burkholderia cepacia GS3C降解不同初始浓度碳源的影响
以正十六烷为碳源，将烷烃降解菌Burkholderia cepacia GS3C接种至无机盐培养基中培养4d，设置不添加及添加酵母浸膏溶液(600mg/L)的对照组，分别测定当碳源浓度为750、3750、7500mg/L时降解菌对正十六烷的降解率及降解速度。从表1可知，降解菌GS3C在7500mg/L的高底物浓度下仍能正常生长，同时随着正十六烷浓度的不断增大，降解率虽有不断下降的趋势，但由于供降解菌可利用的碳源及能源充分，降解速率却不断增大。同时，酵母浸膏的添加对烷烃降解菌Burkholderia cepacia GS3C的降解促进作用十分明显。
本实施例说明烷烃降解菌Burkholderia cepacia GS3C对高浓度的正十六烷有很好的赖受性，且降解性能稳定，添加一些营养物质对该菌的降解促进作用十分明显，具有应用于高浓度石油污染体系修复的能力。
初始碳源浓度对烷烃降解菌Burkbolderia cepacia GS3C降解性能的影响
表1
初始碳源浓度(mg/L)     末添加酵母浸膏     添加酵母浸膏
    降解率(％)     降解速率[mg/(L.d)]     降解率(％)     降解速率[mg/(L.d)]
    750     51.8     106.2     99.5     186.6
    3750     19     178     47.2     442.5
    7500     21.1     396.3     31.6     592.5
实施例3：重金属Cd对烷烃降解菌Burkholderia cepacia GS3C降解的影响
将烷烃降解菌Burkholderia cepacia GS3C接种至含正十六烷浓度为750mg/L的无机盐培养基中，并分别添加浓度为0.3、3、9mg/L的Cd2+，同时以不添加Cd2+的样品为对照，测定4d后正十六烷的降解率。从表2可知，在实验浓度范围内(0-9mg/L)Cd2+对降解菌无毒害作用，反而有一定的促进作用。
本实施例说明环境生物毒性较高的Cd2+对烷烃降解菌Burkholderiacepacia GS3C不但没有毒性，而且还有一定的促进作用，具有应用于石油一重金属(Cd)复合污染体系修复的潜力。
重金属Cd对烷烃降解菌Burkholderia cepacia 6S3C降解的影响
表2
    Cd浓度(mg/L)     降解率(％)
    0     51.8±3.1
    0.3     58.4±4.6
    3     63.9±0.7
    9     68.4±4.3
实施例4：烷烃降解菌Burkholderia cepacia GS3C对柴油的降解
将烷烃降解菌Burkholderia cepacia  GS3C接种至含柴油浓度为1000mg/L的无机盐培养基中，分别测定0d、1d、2d、3d、5d时柴油的降解率，同时以不加菌的样品为对照。从表3及图2中可以看出，5d内无菌对照样品中C15以下柴油组分挥发损失较多，但C16以上组分则较少损失，而在加入烷烃降解菌Burkholderia cepacia GS3C的样品中，柴油中的烷烃组分(C12-C30)得到了很好的降解。
本实施例说明烷烃降解菌Burkholderia cepacia GS3C不但能以烷烃为唯一碳源，而且还能很好的降解柴油组分中的烷烃组分(C12-C30)，为该菌在石油污染修复中的应用提供了理论基础。
烷烃降解菌Burkholderia Cepacia GS3C对柴油的降解
表3
时间(d)          降解率(％)
    不加菌     加菌
    1     12.1     39
    2     21.1     58.8
    3     20.2     72.9
    5     29.8     84.5
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一株柴油烷烃组分降解菌，其特征在于：该菌为Burkholderia属，Burkholderia cepacia complex种的洋葱伯克霍尔德氏菌Burkholderiacepacia，编号为GS3C，菌落呈浅黄色，圆形，边缘整齐，光滑湿润。电子显微镜下观察该菌体的形态为稍粗杆菌，革兰氏染色阴性，触酶弱阳性，氧化酶阳性；菌株16SrDNA的GeneBank的登录号为EU282110，于2007年11月1日在中国典型培养物保藏中心保藏，编号为CCTCC M 207169。
2.权利要求1所述柴油烷烃组分降解菌在降解石油类污染物或者石油-重金属Cd复合污染水体生物修复中的应用。
3.根据权利要求2所述柴油烷烃降解菌在降解石油类污染物中的应用，其特征在于：所述石油类污染物为烷烃类化合物。
4.根据权利要求3所述柴油烷烃降解菌在降解石油类污染物中的应用，其特征在于：所述烷烃类化合物为柴油中的烷烃组分C12-C30。
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