CN105036352A - 一种用于修复芳烃-重金属离子复合污染的微生物方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于修复芳烃-重金属离子复合污染的微生物方法，其步骤为：分别将恶臭假单胞菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌接种至相应的培养基中培养，制备菌体浓度为106～107个/mL的浓缩菌液；将恶臭假单胞菌浓缩菌液、酵母菌浓缩菌液、胶质芽孢杆菌浓缩菌液按照比例混匀制备复合浓缩菌液；将复合浓缩菌液加入含芳烃、重金属离子的溶液中，搅拌均匀，静置4～5小时，产生沉淀后，对沉淀物进行洗涤、过滤、烘干，得到碳酸盐Zn(CO3)(OH)6·H2O，结果表明，复合浓缩菌液可有效降解芳烃、矿化重金属离子，形成稳定的矿物碳酸盐。与物理方法、化学方法相比，本发明公开的方法成本低、效果显著、环境友好，不会产生二次污染，生态相容性好。

Description

一种用于修复芳烃-重金属离子复合污染的微生物方法
技术领域
本发明属于微生物学领域和环境科学领域的交叉科学技术，涉及一种用于修复芳烃-重金属离子复合污染的微生物方法。
背景技术
近年来，随着城市转型发展、产业结构调整，城市、城郊化工园区的存在严重制约城市的发展，化工园区的整体搬迁成为当前的热点问题。化工园区搬迁后，受多种污染源复合污染的土壤、水体需要进行生态修复，其中芳烃-重金属复合污染就是问题之一。传统的修复方法主要采用物理方法、化学方法，但能耗高、投资大、操作复杂、易产生二次污染，不适宜大面积的污染修复。
微生物修复方法利用天然存在的多种微生物，芳烃污染物在恶臭假单胞菌的作用下降解为直链小分子有机物，直链小分子有机物在酵母菌的作用下快速降解为二氧化碳、水，二氧化碳在胶质芽孢杆菌的作用下吸收、转化为碳酸根，碳酸根用于矿化另一污染物重金属离子，形成稳定的矿物碳酸盐。该方法修复效果显著，并且投资少，不会产生二次污染，操作简单。
发明内容
技术问题：本发明提供一种用于修复芳烃-重金属离子复合污染的微生物方法，微生物修复方法成本低、效果显著、环境友好，不会产生二次污染，生态相容性好。
技术方案：本发明提供一种用于修复芳烃-重金属离子复合污染的微生物方法，包括以下步骤：
1).分别将恶臭假单胞菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌接种至相应的培养基中培养，制备菌体浓度为106～107个/mL的浓缩菌液；
2).将恶臭假单胞菌浓缩菌液、酵母菌浓缩菌液、胶质芽孢杆菌浓缩菌液混合制备复合浓缩菌液；
3).将复合浓缩菌液加入含芳烃、重金属离子的溶液中，搅拌均匀，芳烃在恶臭假单胞菌作用下降解产生直链小分子有机物，由芳烃降解产生的直链小分子有机物在酵母菌的作用下快速降解为二氧化碳、水；芳烃降解产生的二氧化碳在胶质芽孢杆菌作用下吸收、转化为碳酸根；芳烃降解产生的碳酸根用于矿化重金属离子，形成稳定的矿物碳酸盐；
4).静置4～5小时，产生沉淀后，对沉淀物进行洗涤、过滤、烘干，得到碳酸盐Zn(CO3)(OH)6·H2O。
所述恶臭假单胞菌浓缩菌液、酵母菌浓缩菌液、胶质芽孢杆菌浓缩菌液混合的体积比为1﹕0.4～0.5﹕0.4～0.5。
所述的芳烃为丙苯，重金属离子为锌离子。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、与传统的物理方法、化学方法相比，开创性的利用芳烃降解的产物进行重金属离子的矿化，同时实现两种污染源的一次性修复。
2、在恶臭假单胞菌的作用下，芳烃降解产物为直链小分子有机物；直链小分子有机物在酵母菌的作用下，最终产物为二氧化碳、水；二氧化碳通过胶质芽孢杆菌吸收、转化为碳酸根；碳酸根用于矿化另一污染物重金属离子，形成矿物碳酸盐。
3、本发明采用的微生物方法，修复效果显著，不产生二次污染，形成的矿物性质稳定、耐久性强，过程中产生的二氧化碳可有效捕获利用，减缓温室效应。
附图说明
图1为采用此方法形成的矿化产物XRD图，
图2为采用此方法形成的矿化产物能谱图，
图3a为采用此方法形成的矿化产物放大10000倍SEM图，
图3b为采用此方法形成的矿化产物放大50000倍SEM图，
图3c为采用此方法形成的矿化产物放大100000倍SEM图，
图3d为采用此方法形成的矿化产物放大200000倍SEM图，
图4为采用此方法形成的矿化产物IR图。
具体实施方式
本发明所采用的恶臭假单胞菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌均来源于中国工业微生物菌种保藏中心。
本发明提供一种用于芳烃-重金属离子复合污染的微生物方法，方法步骤如下：
(1)获取恶臭假单胞菌浓缩菌液：将恶臭假单胞菌接种于灭菌后的培养基溶液，每升培养基含有蛋白胨5～6g、牛肉浸取物3～4g，NaCl5～6g、琼脂15～18g、MgSO40.4～0.5g，并控制pH为7～8，于28～30℃下振荡培养24h，得到含有恶臭假单胞菌的菌液，在4℃下经6000～8000rpm高速离心10～15min后，除去上层培养基营养物质后加去离子水，浓缩菌液中所含菌体浓度为106～107个/mL。
(2)获取酵母菌浓缩菌液：将酵母菌接种于灭菌后的培养基溶液，培养基溶液为5°麦芽汁1000ml，含琼脂15～20g，于28～30℃下振荡培养24h，得到含有酵母菌的菌液，在4℃下经6000～8000rpm高速离心10～15min后，除去上层培养基营养物质后加去离子水，浓缩菌液中所含菌体浓度为106～107个/mL。
(3)获取胶质芽孢杆菌浓缩菌液：将胶质芽孢杆菌接种于灭菌后的培养基溶液，每升培养基含有蔗糖8～12g、Na2HPO4·12H2O2～3g、MgSO40.4～0.6g、CaCO30.5～1.5g、KCl0.1～0.2g、(NH4)2SO40.4～0.6g，并控制pH为7～8，于30～35℃下振荡培养24h，得到含有胶质芽孢杆菌的菌液，在4℃下经6000～8000rpm高速离心10～15min后，除去上层培养基营养物质后加去离子水，浓缩菌液中所含菌体浓度为106～107个/mL。
(4)复合浓缩菌液：将恶臭假单胞菌浓缩菌液、酵母菌浓缩菌液、胶质芽孢杆菌浓缩菌液按照体积比1﹕0.4～0.5﹕0.4～0.5制备复合浓缩菌液。
(5)将复合浓缩菌液加入含芳烃、重金属离子的溶液中，搅拌均匀，使复合浓缩菌液均匀分散在溶液中，静置4～5小时。产生沉淀后，对沉淀物进行充分洗涤，避免有机物等杂质包裹在沉淀物中，影响分析测试结果，过滤、烘干后取样分析。
(6)性能测试：分析结果表明，复合浓缩菌液可有效降芳烃、矿化重金属，形成稳定的矿物碳酸盐。
图1显示矿化产物的XRD分析结果
图2显示矿化产物的能谱分析结果
图3a、b、c、d显示不同放大倍数矿化产物的微观形态
图4显示矿化产物的官能团
实例：
(1)称取蛋白胨5g、牛肉浸取物3g，NaCl5g、琼脂15g、MgSO40.4g溶于1000ml去离子水中，并控制pH为7，125℃高温下灭菌30分钟后取出待冷却；将恶臭假单胞菌接种至冷却培养基溶液中，于30℃下振荡培养，振荡频率为170r/min，培养时间24h；将培养好的菌液高速离心10min，离心机转速为8000rpm，温度为4℃，去除上层培养基营养物质，加去离子水100mL制成浓缩菌液。
(2)称取琼脂18g溶于1000ml5°麦芽汁中，125℃高温下灭菌30分钟后取出待冷却；将酵母菌接种至冷却培养基溶液中，于30℃下振荡培养，振荡频率为170r/min，培养时间24h；将培养好的菌液高速离心10min，离心机转速为8000rpm，温度为4℃，去除上层培养基营养物质，加去离子水100mL制成浓缩菌液。
(3)称取蔗糖10g、Na2HPO4·12H2O3g、MgSO40.5g、CaCO31g、KCl0.1g、(NH4)2SO40.4g溶于1000ml去离子水中，并控制pH为7，125℃高温下灭菌30分钟后取出待冷却；将胶质芽孢杆菌接种于冷却后的培养基溶液，于35℃下振荡培养，振荡频率为170r/min，培养时间24h；将培养好的菌液高速离心10min，离心机转速为8000rpm，温度为4℃，去除上层培养基营养物质，加去离子水100mL制成浓缩菌液。
(4)将恶臭假单胞菌浓缩菌液、酵母菌浓缩菌液、胶质芽孢杆菌浓缩菌液按照体积比10ml、5ml、5ml混匀制备复合浓缩菌液。
(5)将20ml复合浓缩菌液加入100ml复合污染溶液中(丙苯浓度350mg/L、重金属锌离子浓度150mg/L)，搅拌均匀，使复合浓缩菌液均匀分散在溶液中，静置4小时。产生沉淀后，用去离子水对沉淀物洗涤三次，过滤、烘干后取样分析。分析结果表明，复合浓缩菌液可有效降解丙苯、矿化重金属锌离子，形成稳定的矿物Zn(CO3)(OH)6·H2O。

Claims (3)

1.一种用于修复芳烃-重金属离子复合污染的微生物方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)分别将恶臭假单胞菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌接种至相应的培养基中培养，制备菌体浓度为106～107个/mL的浓缩菌液；
2)将恶臭假单胞菌浓缩菌液、酵母菌浓缩菌液、胶质芽孢杆菌浓缩菌液混合制备复合浓缩菌液；
3)将复合浓缩菌液加入含芳烃、重金属离子的溶液中，搅拌均匀；芳烃在恶臭假单胞菌作用下降解产生直链小分子有机物，由芳烃降解产生的直链小分子有机物在酵母菌的作用下快速降解为二氧化碳、水；芳烃降解产生的二氧化碳在胶质芽孢杆菌作用下吸收、转化为碳酸根；芳烃降解产生的碳酸根用于矿化重金属离子，形成稳定的矿物碳酸盐；
4)静置4～5小时，产生沉淀后，对沉淀物进行洗涤、过滤、烘干，得到碳酸盐Zn(CO3)(OH)6·H2O。
2.根据权利要求1所述的一种用于修复芳烃-重金属离子复合污染的微生物方法，其特征在于，所述恶臭假单胞菌浓缩菌液、酵母菌浓缩菌液、胶质芽孢杆菌浓缩菌液混合的体积比为1﹕0.4～0.5﹕0.4～0.5。
3.根据权利要求1所述的一种用于修复芳烃-重金属离子复合污染的微生物方法，其特征在于，所述的芳烃为丙苯，重金属离子为锌离子。
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