CN104528918B - 一种应用pfu采集微型生物群落降解石油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用PFU采集微型生物群落降解石油的方法，该方法使用1cm×1cm×1cm大小的PFU块采集自然条件下河流、湖泊等水域中生存的微型生物群落，用于降解石油或20#重型柴油，降解效率较高，且不会发生退化现象，用于治理石油或20#重型柴油污染的水域，效果良好，并且操作简单，周期短，成本低，不会造成环境的二次污染。

Description

一种应用PFU采集微型生物群落降解石油的方法
技术领域
本发明属于生物技术治理污染水体的技术领域，具体涉及一种应用PFU采集自然条件下的微型生物群落降解水域中污染石油的方法。
背景技术
石油主要是由多种烃类(烷烃、环烷烃、芳香烃、多环芳烃)及少量其他有机物(硫化物、氮化物、烷烃酸类)所组成的混合物，随着社会和经济的飞速发展，石油及其制品被广泛地应用于社会的各个领域。但与此同时，石油对环境产生的污染也成为目前全球普遍关注的焦点问题。石油污染已经对土壤、大气、地下水、海洋和人类、动物、植物造成了严重的危害，尤其是海上石油勘探、开发和炼制业的发展，交通运输与油船事故的发生，对环境造成了严重的影响。
目前石油污染的治理方法主要有物理法、化学法及生物修复法。
物理法处理主要是根据石油中主要成分烃类的物理特性而进行研究的方法。物理法不是彻底的处理，除油率比较低，而且成本较高、存在严重的二次污染问题。
化学法处理主要是根据与石油进行化学反应对石油进行消除，也可以把有害物质转化为无害物质。化学浸出和氧化分解法也可以获得较好的除油效果，但是所用的化学试剂同时也造成了二次污染。
生物修复法具有成本相对较低、操作简单以及无二次污染等优点。近年来，微生物对石油烃降解的深入研究国内外已有很多报道，生物法也取得了很大的成就。国内外研究发现，在土壤和水体环境中存在着大量能够降解石油烃的微生物，主要是细菌和真菌；细菌在海洋生态系统的石油烃类降解中占主导地位，而真菌则是淡水和陆地生态系统中更为重要的修复因子。据报道，能够降解石油的微生物有200多种，分属于70多个属。目前的生物修复法研究方法都定位于将石油降解菌筛选，然后进行固定化，再用于石油的降解，筛选步骤繁琐，而且一些菌种容易发生退化，对石油的降解能力也会逐渐降低。
发明内容
本发明是为了克服上述问题，提供一种应用PFU在天然水域中采集微型生物群落降解石油、治理石油污染水体的方法。所提供的方法不需筛选石油降解菌，操作简单，且石油降解效率高。
为了实现本发明所述目的，发明人提供了以下技术方案。
一种应用PFU采集微型生物群落降解石油的方法，使用PFU采集自然条件下的微生物群落。
上述应用PFU采集微型生物群落降解石油的方法，自然条件为微型生物群落结构完整的河流或湖泊。微型生物群落包括细菌、真菌、藻类、原生动物，甚至轮虫等。
上述应用PFU采集微型生物群落降解石油的方法，PFU预先经过无菌处理。PFU的大小为1cm×1cm×1cm。
上述应用PFU采集微型生物群落降解石油的方法，包括以下操作步骤：
a.将PFU裁剪为1cm×1cm×1cm的方块，20-25℃条件下置于生理盐水中浸泡24h，取出用无菌水冲洗3次，挤去水分，于55℃干燥箱中烘干24-25h后装于尼龙网兜中扎好，备用；
b.将步骤a装有PFU块的尼龙网兜浸入河水或湖水中，使其整体悬浮于水面15cm以下，浸泡5d或7d后，将整个尼龙网兜取出，浸泡入装有河水或湖水的容器中，备用；
c.将步骤b浸泡过后的PFU块用于降解石油污染的水体，每30mL污染水中加入4块PFU块的挤出液。
上述应用PFU采集微型生物群落降解石油的方法，步骤b所述河水或湖水为自然水域中的水，微型生物群落结构完整。
步骤b所述浸泡5d或7d是指在河流等流动水体中浸泡5d，在湖泊等静止水体中浸泡7d。
微型生物群落，是水体中只有在显微镜下才能观察到的小生物的统称，主要包括细菌、真菌、藻类、原生动物，有时也包括小型后生动物，如轮虫等。微型生物中既包括自养性的植物，又包括异养性的动物，还有分解者细菌，它们分布在各个层次的空间并占据着各自的生态位，彼此之间有着复杂的相互作用，构成一个特定的群落，称之为微型生物群落(Microbial community)。微型生物群落在微型食物网中起着关键作用，是水生态系统的物质循环和能量流转重要环节。
PFU为聚氨酯泡沫塑料(Polyurethane Foam)。
和其他采样基质比较，应用PFU采集微型生物群落具有独特的优点。由于PFU的孔径约为100μm～150μm，其三维结构为小于此孔径的细菌、藻类和原生动物提供了很好的基质和有效的保护(可避免大型浮游动物的掠食)。因此，PFU在水体中暴露一段时间后，能够采集到水中大多数的微型生物种类和很高的细胞密度。
发明人经研究发现，当PFU浸泡于水面15cm以下，在净水中暴露5d或7d时，PFU群集的微型生物种类和密度最高。
PFU大小为1cm×1cm×1cm时，微型生物富集速度快，获得的种类多。
本发明所述方法不仅可用于石油的降解，还可用于20#重柴油的降解。适用于石油或20#重柴油污染的河流、湖泊、水库等水域的治理。所述方法适用于石油浓度为10g/L以下、20#重柴油浓度15g/L以下的污染水体。
本发明所提供方法的优势在于：
首先，对原油的7日降解率在13.56％以上，最高可达33.02％；对20#重柴油的7日降解率在18.77％以上，最高可达33.14％；对20#重柴油的14日降解率在26.28％以上，最高可达67.59％。
其次，直接采集自然水域中生存的微型生物群落，避免了人工筛选、繁育的过程，大幅缩短了污水治理的周期，并明显降低了污水治理的成本。
再次，PFU材料获取容易，成本低廉，使用过程不会对环境造成污染，后处理方便。
最后，整个方法操作步骤少，且简单，成本低，不会对环境造成二次污染，适于石油或20#重柴油污染的大面积水域的治理。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述内容作进一步详细的说明。
实施例1微型生物群落对原油的降解
微型生物菌群落采集地点为保定黄花沟，为流动的河水，采集时间为2010年4月。
采集前首先检测采样水域微型生物群落的完整性，具体方法：用25号浮游生物网采样，样品采集后实验室显微镜镜检，样品中应观察到藻类、鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫等微型生物类群。
黄花沟初始微型生物群落结构如表1所示。
表1
由表1可以看出，黄花沟此时的微型生物群落是完整的，包括了各主要的微型生物类群，适于采集。
a.将PFU裁剪为1cm×1cm×1cm的方块，在20℃条件下置于生理盐水中浸泡24h，取出用无菌水冲洗3次，挤去水分，于55℃干燥箱中烘干24h后装于尼龙网兜中扎好，备用；
b.将步骤a装有PFU块的尼龙网兜浸入河水中，使其整体悬浮于水面15cm以下，浸泡5d后，将整个尼龙网兜取出，浸泡入装有河水塑料桶中，备用；
c.取9个150mL的干净三角烧瓶，每瓶中加入30mL原河段的河水，等分为三组，每组三个三角瓶，降解系统中的原油浓度设置3个梯度，分别为2.5、5和10g/L，按此浓度梯度称取原油，分别加入到各组三角瓶中。将塑料桶中浸泡的PFU块取出，每个三角瓶中分别加入4块PFU块后，瓶口塞好棉塞。
d.将三角瓶移入到摇床中进行降解实验，摇床参数为：温度30℃，转速200r/min；
e.降解7d后，将三角瓶从摇床中取出，显微镜下观察记录降解系统中微型生物的种类，然后用正己烷萃取，紫外分光光度法测定测试液中原油的浓度，计算降解率，具体结果如表2所示。
表2
实施例2
微型生物菌群落采集地点为保定白洋淀安新大桥下，为静止的水体，采集时间为2010年4月。
采集前首先检测采样水域微型生物群落的完整性，具体方法：用25号浮游生物网采样，样品采集后实验室显微镜镜检，样品中应观察到藻类、鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫等微型生物类群。
安新大桥湖水初始微型生物群落结构如表3所示。
表3
由表3可以看出，安新大桥下湖水此时的微型生物群落是完整的，包括了各主要的微型生物类群，适于采集。
a.将PFU裁剪为1cm×1cm×1cm的方块，在25℃条件下置于生理盐水中浸泡24h，取出用无菌水冲洗3次，挤去水分，于55℃干燥箱中烘干24h后装于尼龙网兜中扎好，备用；
b.将步骤a装有PFU块的尼龙网兜浸入河水中，使其整体悬浮于水面15cm以下，浸泡7d后，将整个尼龙网兜取出，浸泡入装有湖水塑料桶中，备用；
c.取12个150mL的干净三角烧瓶，每瓶中加入30mL原河段的河水，等分为三组，每组四个三角瓶，降解系统中的原油浓度设置3个梯度，分别为2.5、5和10g/L，按此浓度梯度称取20#重柴油，分别加入到各组三角瓶中。将塑料桶中浸泡的PFU块取出，每个三角瓶中分别加入4块PFU块后，瓶口塞好棉塞。
d.将三角瓶移入到摇床中进行降解实验，摇床参数为：温度30℃，转速200r/min；
e.降解7d和14d后，每个浓度梯度分别从摇床中取出2个三角瓶，显微镜下观察记录降解系统中微型生物的种类，然后用正己烷萃取，紫外分光光度法测定测试液中原油的浓度，计算降解率，具体结果如表4、表5所示。
表4 (7d)
表5 (14d)

Claims (4)

1.一种应用PFU采集微型生物群落降解石油的方法，其特征在于，使用PFU浸泡于水面15cm以下5d或7d来采集自然条件下的微生物群落，该PFU的大小为1cm×1cm×1cm，包括以下操作步骤：
a.将PFU裁剪为1cm×1cm×1cm的方块，20-25℃条件下置于生理盐水中浸泡24h，取出用无菌水冲洗3次，挤去水分，于55℃干燥箱中烘干24-25h后装于尼龙网兜中扎好，备用；
b.将步骤a装有PFU块的尼龙网兜浸入河水或湖水中，使其整体悬浮于水面15cm以下，浸泡5d或7d后，将整个尼龙网兜取出，浸泡入装有河水或湖水的容器中，备用；
c.将步骤b浸泡过后的PFU块用于降解石油污染的水体，每30mL污染水中加入4块PFU块。
2.根据权利要求1所述的一种应用PFU采集微型生物群落降解石油的方法，自然条件为微型生物群落结构完整的河流或湖泊。
3.根据权利要求1所述的一种应用PFU采集微型生物群落降解石油的方法，其特征在于，PFU预先经过无菌处理。
4.根据权利要求1所述的一种应用PFU采集微型生物群落降解石油的方法，其特征在于，步骤b所述河水或湖水为自然水域中的水，微型生物群落结构完整。
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