CN106698672B - 一种开放海域沉积物污染的修复方法 - Google Patents
一种开放海域沉积物污染的修复方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106698672B CN106698672B CN201611042849.0A CN201611042849A CN106698672B CN 106698672 B CN106698672 B CN 106698672B CN 201611042849 A CN201611042849 A CN 201611042849A CN 106698672 B CN106698672 B CN 106698672B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- strains
- pollution
- sediment
- bacterial
- petroleum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013049 sediment Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims abstract description 53
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 24
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 22
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 claims abstract description 4
- 241000588624 Acinetobacter calcoaceticus Species 0.000 claims description 20
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 claims description 20
- 241000589776 Pseudomonas putida Species 0.000 claims description 19
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 19
- 238000005067 remediation Methods 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 108010020346 Polyglutamic Acid Proteins 0.000 claims description 7
- 229920002643 polyglutamic acid Polymers 0.000 claims description 6
- 244000124209 Crocus sativus Species 0.000 claims description 5
- 235000015655 Crocus sativus Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 5
- 239000004248 saffron Substances 0.000 claims description 5
- 235000013974 saffron Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 3
- 244000020518 Carthamus tinctorius Species 0.000 claims description 2
- 235000003255 Carthamus tinctorius Nutrition 0.000 claims description 2
- 241000589291 Acinetobacter Species 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 36
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 abstract description 23
- 239000013535 sea water Substances 0.000 abstract description 13
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 abstract description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 abstract description 2
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 abstract description 2
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 abstract 1
- 239000002068 microbial inoculum Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 34
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 26
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 26
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 20
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 19
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 19
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 16
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 12
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 12
- PLHJDBGFXBMTGZ-WEVVVXLNSA-N furazolidone Chemical compound O1C([N+](=O)[O-])=CC=C1\C=N\N1C(=O)OCC1 PLHJDBGFXBMTGZ-WEVVVXLNSA-N 0.000 description 11
- 229960001625 furazolidone Drugs 0.000 description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 10
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 8
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 8
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 6
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 5
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 5
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 241000894007 species Species 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 3
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 3
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 2
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 2
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- -1 using physical Substances 0.000 description 2
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 2
- LXAHHHIGZXPRKQ-UHFFFAOYSA-N 5-fluoro-2-methylpyridine Chemical compound CC1=CC=C(F)C=N1 LXAHHHIGZXPRKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000143437 Aciculosporium take Species 0.000 description 1
- 206010057249 Phagocytosis Diseases 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 231100000215 acute (single dose) toxicity testing Toxicity 0.000 description 1
- 238000011047 acute toxicity test Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229940011871 estrogen Drugs 0.000 description 1
- 239000000262 estrogen Substances 0.000 description 1
- 239000012259 ether extract Substances 0.000 description 1
- ZKQFHRVKCYFVCN-UHFFFAOYSA-N ethoxyethane;hexane Chemical compound CCOCC.CCCCCC ZKQFHRVKCYFVCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 229920000370 gamma-poly(glutamate) polymer Polymers 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002035 hexane extract Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001665 lethal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000003305 oil spill Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 230000008782 phagocytosis Effects 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000012137 tryptone Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
- C02F3/341—Consortia of bacteria
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
- C02F3/348—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used characterised by the way or the form in which the microorganisms are added or dosed
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/06—Nutrients for stimulating the growth of microorganisms
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及利用微生物进行水环境治理领域,具体地说,本发明涉及一种开放海域或较深淡水水域、河口等沉积物污染的修复方法。将菌株经沸石负载并絮凝剂包覆,而后将包覆后菌剂投放至待处理水域,进而修复水域内沉积物石油及有机污染物。本发明方法主要针对水深在2‑50米的海水/淡水水域,对沉积物的石油污染及其他有机污染有很好的修复效果,该方法系统完整且操作方法简单、沉积物修复效果显著、无二次污染且海上施工安全性较高,特别适合特殊功能性海域,如石油开采区、水产养殖区等,能够指导海洋沉积物污染修复工程的实施。
Description
技术领域
本发明涉及利用微生物进行水环境治理领域,具体地说,本发明涉及一种开放海域或较深淡水水域、河口等沉积物污染的修复方法。
背景技术
海洋有机污染,特别是海洋石油溢油及石油污染问题一直是影响海洋环境和海洋生态的重要问题,目前对于海洋石油污染,特别是突发性溢油事故的应急处理,主要针对溢油发生初期的海洋表层海水,采用物理拦截、回收、化学分散剂等方式进行应急处置。但是对于海底溢油或者随水体运动沉降至海底沉积物中的石油污染,目前还没有很好的物理、化学处理方法,沉积物中石油降解微生物的环境自净和人为导入石油降解微生物是目前解决海洋沉积物石油污染的主要方式。
目前对于河流沉积物有机污染的治理已经有比较成功的工程实施案例,主要是利用物理、化学、生物的方式,采用沉积物翻耕及相关修复试剂的投放的方式。但是目前海洋沉积物石油污染微生物修复大多处在理论研究和小规模实验室模拟海洋环境实验层面,大规模的近海沉积物石油污染微生物修复的示范和工程还很少。这一方面是由于海洋环境特殊,海上施工对于天气、海况、施工船只及海上操作经验要求严格,现在大部分针对海洋的有机污染特别是石油污染修复,工程示范主要集中于滩涂区域,缺少开放海域沉积物污染的微生物修复方法及应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种开放海域或较深淡水水域、河口等沉积物污染的修复方法。
为实现上述目的,本发明采用技术方案为:
一种开放海域沉积物污染的修复方法,将菌株经沸石负载并絮凝剂包覆,而后将包覆后菌剂投放至待处理水域,进而修复水域内沉积物石油及有机污染物;
所述菌株为醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌和沙福芽孢杆菌中的一种或几种的混合;其中,醋酸钙不动杆菌已于2010年6月1日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,其保藏编号为:CGMCCNo.3887;恶臭假单胞菌已于2010年11月6日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,其保藏编号为:CGMCC No.4311;沙福芽孢杆菌已于2016年9月28日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,其保藏编号为:CGMCC No.13059。
所述修复开放海域中石油污染沉积物时采用的菌株为醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌和沙福芽孢杆菌中的一种或几种。
所述沉积物修复主要针对有机污染严重的开放海域或较深淡水水域、河口,即近海及河口沉积物,包括石油污染、抗生素污染、雌激素污染等。
所述修复开放海域中抗生素污染沉积物时采用的菌株为醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌和沙福芽孢杆菌总菌量控制在1×109CFU/ml-5×109CFU/ml之间,并且3株菌株按菌株个数2∶2∶1的比例混合;
所述修复开放海域中石油污染沉积物时采用的菌株为醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌和沙福芽孢杆菌总菌量控制在1×109CFU/ml-5×109CFU/ml之间,并且3株菌株按菌株个数3∶2∶4的比例混合;
所述菌株菌液与以沸石进行混合,而后再加入聚谷氨酸进行包覆,经包覆后加入至天然纤维材质包装,待用。
所述菌液与沸石按1∶1-2∶1质量比混合;
所述7%聚谷氨酸与上述菌液的质量比为1∶10。所述天然纤维材质为麻袋,每包产品量为5-10kg。
所述沸石为粒径在1-5毫米。
具体步骤如下:
(1)土著降解微生物:污染修复微生物的选择应避免外来物种的引入,以修复海域沉积物中的土著菌种作为菌种来源,以待修复的污染物(石油或其他有机物)作为唯一碳源,通过富集培养和分离培养,筛选能够高效降解待修复污染物的微生物菌株;
其中,菌株为醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌和沙福芽孢杆菌中的一种或几种的混合;其中,醋酸钙不动杆菌已于2010年6月1日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,其保藏编号为:CGMCC No.3887;恶臭假单胞菌已于2010年11月6日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,其保藏编号为:CGMCC No.4311;沙福芽孢杆菌已于2016年9月28日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,其保藏编号为:CGMCC No.13059。
上述中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
(2)微生物菌株的组合:充分发挥生物之间的协同作用,通过正交实验标准比例进行不同菌株浓度分配,得到最佳降解效果的菌株组合比例;
其中,醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌和沙福芽孢杆菌总菌量控制在1×109CFU/ml-5×109CFU/ml之间,并且3株菌株按菌株个数2∶2∶1的比例混合;
醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌和沙福芽孢杆菌总菌量控制在1×109CFU/ml-5×109CFU/ml之间,并且3株菌株按菌株个数3∶2∶4的比例混合。
(3)沸石负载及包覆:以1-5毫米粒径的沸石作为吸附材料,对单一或组合菌株进行吸附,为减少菌株投放过程中的损失、减缓菌株在海洋沉积物中的释放速度,需对吸附菌株的沸石进行絮凝剂(絮凝剂为聚谷氨酸)的包裹;
上述采用沸石其粒径越小吸附效率越高,但沉降速度越慢,投放逸散越大;沸石吸附菌液后控水滤液,沸石含水率在50-70%时,采用7%的聚谷氨酸包裹。
(4)菌剂投放包装:采用小包装的天然纤维材质包装(如麻袋),包装大小需要根据水深进行判断(1-5千克);
(5)菌剂投放:投放过程采用传送带抛投的方式,根据海域面积及石油污染情况进行传送带间距设置及抛投速度的确定;
(6)跟踪监测:投放后,需对修复效果进行跟踪监测,根据修复海域水温及污染情况进行跟踪监测时间的确定(1个月、2个月、3个月)。
上述最终投放微生物菌株需要通过安全评估,保证大规模投放不会对海域造成生物污染和二次污染。
获得的菌剂包装必须为纯天然可降解材质,保证不会向修复海域引入难降解污染物,材质的快速降解能够保证污染物降解菌的释放效果。
获得菌剂投放过程中,可配合水下监视监控系统,进行抛投效果的确定;水下监视监控系统需保证充足照明,抛投过程中沉积物的扰动会影响观测效果。
跟踪监测主要目标为:海域沉积物及上覆水的石油烃含量、海域沉积物及上覆水的微生物细菌密度、海域沉积物中的沸石颗粒。
本发明所具有的优点:
本发明方法通过筛选获得土著降解的菌株,将获得菌株进行负载、絮凝、包埋而后应用海域进行修复,采用本发明的修复方式能够最大程度的保证修复菌株到达指定海底沉积物,且能够保证菌株的修复效果;菌剂在投放时不需要复杂仪器设备,且能够保证投放效果和修复效果。综上所述,本发明方法是一种科学、合理、高效、安全,且操作较简单、适用于水深2-50米的开放水域的沉积物污染修复,具体为:
土著降解微生物的筛选是污染修复微生物的筛选和使用,应避免外来物种的引入,以修复海域沉积物中的土著菌种作为菌种来源,以待修复的污染物(石油或其他有机物)作为唯一碳源,通过富集培养和分离培养,筛选能够高效降解待修复污染物的微生物菌株;
本发明菌株筛选采集于待修复区域的沉积物样品,从沉积物样品中筛选土著降解菌株,进而可以有效避免外来物种的引入,避免造成大规模的生物污染,破坏海洋生态;对于单一菌株,需要进行生物急性毒性试验,评估其安全性,对于有明显致死效应的菌株,应该在产品中剔除。不同菌株的组合可以采用96孔板法,可有效减少菌株组合时工作量和工作时间。同时通过菌株间的协同作用获得复合菌株,对环境中多种有机污染进行降解和修复,如石油、抗生素污染等,另外多种菌株复合投放,更有利于形成生物膜,增加菌株成活概率和污染物降解效果。
将上述获得菌株经负载、絮凝、包埋获得菌剂,吸附材料选择可根据水深进行选择,沸石适用于较深水域的沉积物修复,且沸石粒径应在1毫米以上,确保菌剂能够快速沉降至海底,以减少菌剂在下落过程中,在水体中的损失;采用絮凝剂的团聚和包埋,也可减少菌剂投放时的损失。絮凝剂选择需要考虑pH及生物可降解性,由于微生物生长条件的限制,絮凝剂工作时的pH应维持在5-8之间,特殊噬酸或噬碱微生物可根据微生物的最适生长条件,确定絮凝剂;绿色可降解的絮凝剂,不仅能够使菌剂团聚,还能为微生物提供一定碳源,保证修复微生物的生长。菌剂包装采用纯天然可降解材质,保证不会向修复海域引入难降解污染物,材质的快速降解能够保证污染物降解菌的释放效果。具体分包重量需要根据水深和水流情况进行确定,具体分包标准是在保证菌包的投放范围(偏移范围)内,尽量选择较小的包装,但菌包沉降至海底沉积物的偏移范围与菌包大小和水流速度直接相关,确定菌包大小前可通过数值模拟进行判断。
上述本发明获得菌包投放过程应保证操作施工的安全性,小包装菌包海面抛洒可最大程度的保证安全性,传送带的输送,可减少人力支出,加快投放速度和投放均匀度。另外,在菌剂投放过程中,可配合水下监视监控系统,进行抛投效果的确定;水下监视监控系统需保证充足照明,抛投过程中沉积物的扰动会影响观测效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的不同菌株混合比例的石油降解效率对比图
图2为本发明实施例提供的海域沉积物石油污染修复效果评估结果图(其中A为石油中C12-C27修复效果;B为轻重烃比值下降情况;C为石油中多环芳烃修复效果)。
图3为本发明实施例提供的单菌株与复合菌种对呋喃唑酮的降解效果对比图。
图4为本发明实施例提供的载体吸附前后呋喃唑酮的降解效率对比图。
具体实施方式
实施例用于进一步说明本发明,但本发明不限于实施例。
本发明方法主要针对水深在2-50米的海水/淡水水域,对沉积物的石油污染及其他有机污染有很好的修复效果,该方法系统完整且操作方法简单、沉积物修复效果显著、无二次污染且海上施工安全性较高,特别适合特殊功能性海域,如石油开采区、水产养殖区等,能够指导海洋沉积物污染修复工程的实施。
本发明采用的菌株从待修复区域的沉积物样品中获得土著降解菌株,其有效避免外来物种的引入,避免造成大规模的生物污染,破坏海洋生态;菌剂吸附材料(例如沸石等)选择可根据水深进行选择,沸石适用于较深水域的沉积物修复,且沸石粒径应在1毫米以上,确保菌剂能够快速沉降至海底,以减少菌剂在下落过程中,在水体中的损失;采用絮凝剂的团聚和包埋,也可减少菌剂投放时的损失。
其中,絮凝剂选择需要考虑pH及生物可降解性,由于微生物生长条件的限制,絮凝剂工作时的pH应维持在5-8之间;绿色可降解的絮凝剂,不仅能够使菌剂团聚,还能为微生物提供一定碳源,保证修复微生物的生长。
并在在获得菌剂时采用纯天然可降解材质进行包装,保证不会向修复海域引入难降解污染物,材质的快速降解能够保证污染物降解菌的释放效果。具体分包重量需要根据水深和水流情况进行确定,具体分包标准是在保证菌包的投放范围(偏移范围)内,尽量选择较小的包装,但菌包沉降至海底沉积物的偏移范围与菌包大小和水流速度直接相关,确定菌包大小前可通过数值模拟进行判断。
上述获得菌剂菌包投放过程应保证操作施工的安全性,小包装菌包海面抛洒可最大程度的保证安全性,传送带的输送,可减少人力支出,加快投放速度和投放均匀度。另外,在菌剂投放过程中,可配合水下监视监控系统,进行抛投效果的确定;水下监视监控系统需保证充足照明,抛投过程中沉积物的扰动会影响观测效果。
修复后的跟踪监主要针对海域沉积物及上覆水的有机污染含量、海域沉积物及上覆水的微生物细菌密度、海域沉积物中的沸石颗粒三个方面进行效果的评估。
实施例1高效石油降解菌的筛选及组合
以烟台海域沉积物中的微生物作为高效石油降解菌来源,筛选对石油污染具有很好降解效果的土著菌株,并按最大降解效果比例进行菌液混合,吸附于沸石表面,并用被膜剂包裹,最终进行分包投放,完成渤海指定海域沉积物石油污染的生物修复。
(1)菌株筛选:称取2g石油污染的海水沉积物样品分别加入盛有海水培养基和淡水培养基的三角瓶中,30℃,180r/min的恒温摇床上进行振荡培养3d后,移取1mL培养液接入筛选培养基中,30℃,180r/min的恒温摇床上进行振荡培养5d后,移取1mL培养液接入新的筛选培养基中,同样条件培养5d,共重复3次。经3个周期培养后取培养液,梯度稀释后分别涂布于海水固体培养基和淡水固体培养基上,30℃培养12-24h,挑选不同形态单一菌落进行划线、纯化培养,直至得到无杂菌的单一菌落。
(2)微生物菌株:醋酸钙不动杆菌(T32)、恶臭假单胞菌(SP1)、沙福芽孢杆菌(Bb)。最终筛选出对石油7日降解效率高于50%的菌株三株,经鉴定分别为醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌、沙福芽孢杆菌。
(3)最大降解效果比例:按照水平正交实验中的比例进行菌株组合,采用96孔板方式进行不同组合比例的石油降解效果对比,选择最佳降解比例。经试验,醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌、沙福芽孢杆菌的最佳组合比例为3∶2∶4。(附图1)
步骤(1)中的培养基配方为:
海水培养基:Trypton 5g,Yeast Extract 1g,Fe2(PO4)3 0.01g,加入陈海水至1L,调节pH至7.0-7.2。海水固体培养基:海水培养基基础上加入20g琼脂。
淡水培养基:Trypton 10g,Yeast Extract 5g,NaCl 10g,加入蒸馏水至1L,调节pH至7.0-7.2。淡水固体培养基:淡水培养基基础上加入20g琼脂。
筛选培养基:2g原油(蓬莱溢油事故的石油)加入1L MM培养基中。
MM培养基:NH4NO3 1g,K2HPO4 1.5g,KH2PO4 0.5g,NaCl 0.5g,MgSO4 0.2g,螯合态铁溶液1mL(FeSO4·7H2O 0.246g,EDTA二钠0.331g,dH2O up to 100mL),微量元素溶液1mL(Na2MoO4·2H2O 0.01g,MnCl20.02g,CoCl2·6H2O 0.0002g,ZnSO4·7H2O 0.01g,CuSO4·5H2O 0.02g,ddH2O up to 100mL,2%wt/vol K2CO3调节pH至7.0-7.2),ddH2O up to1L,调节pH至7.0-7.2。
步骤(3)中,具体实验方法:
A.取一定量的原油,分别溶于一定量的石油醚、正己烷和1∶1的石油醚正己烷混合液中,制成0.5%的石油萃取物溶液,离心过滤,将混合均匀的石油溶液注入96孔板中,每孔加300ul,通风处中过夜,使有机溶剂挥发,石油留在孔板侧壁和底部。
B.3种菌种取出,分别活化,扩大培养(扩大培养的培养基为步骤(1)中的海水培养基),约培养至OD=1,8000r常温离心1min,收集菌体,用MM培养基重悬冲洗,离心冲洗三遍,以MM重悬,而后按菌落个数比为1∶1∶1、1∶2∶2、1∶3∶3、1∶4∶4、2∶1∶2、2∶2∶1、2∶3∶4、2∶4∶3、3∶1∶3、3∶2∶4、3∶3∶1、3∶4∶2、4∶1∶4、4∶2∶3、4∶3∶2、4∶4∶1不同的比例将上述重悬的菌液混合,并用MM补足300ul,空白MM作为对照,每种比例重复三次,放入培养箱中,28摄氏度培养。
C.7天后取出孔板,低温烘干,分别以石油醚、正己烷和1∶1的石油醚正己烷混合液复溶孔板中的石油,并于225nm波长下测定各孔板的紫外吸光度,确定石油的降解效率(参见图1)。
其中石油醚萃取物代表长链石油烃,正己烷萃取物代表短链石油烃,混合萃取物即为混合石油烃,通过对三种不同石油烃的最适合降解比例的研究,可以针对不同类型的石油污染物进行不同比例菌株的混合,以达到最佳效果,即,针对污染物为短链石油烃成分,菌株菌落个数比为1∶2∶2;针对污染物为长链石油烃成分,菌株菌落个数比为4∶3∶2;针对污染物为混合石油烃成分,菌株菌落个数比为3∶2∶4。大部分石油污染均为混合石油烃污染。
实施例2海域沉积物石油污染微生物修复
对渤海海域沉积物石油污染进行修复。
(1)修复菌株:醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌和沙福芽孢杆菌。
(2)菌株发酵及混合:三种菌株分别进行大规模发酵,发酵后菌液分别浓度为2-3OD。发酵后醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌、沙福芽孢杆菌按照菌株菌落各数比3∶2∶4进行菌液混合,混合菌液中总菌量约为1×109CFU/ml,混合后于4摄氏度冷库冷藏保存。
(3)菌液的吸附与包裹:混合后的菌液按菌液与沸石质量比2∶1进行混合吸附,吸附时间为2小时,混合后于过水筛空水,待吸附菌液的沸石含水率为60%-70%后,喷入7wt%聚谷氨酸溶液,并不断混拌,直至沸石成团且无流动液体,制成石油修复菌剂,并置于内附防水不透气膜的吨袋中4℃保存。所述7%聚谷氨酸与上述混合菌液的质量比为1∶10。
(4)菌剂分包及投放:根据水深(25-30米)、水流(0.1-0.6m/s)情况,进行数值模拟,确定菌包大小为5kg,以天然易降解的麻袋作为包装材料,快速进行分包后,每20袋小包装统一包装在内附防水不透气膜的吨袋内,便于运输。分包结束,立刻进行海上投放。
(5)修复后的跟踪监测:菌剂投放结束后一个月,进行一次修复效果监测评估,主要的监测项目有海域沉积物及上覆水的石油烃含量、海域沉积物及上覆水的微生物细菌密度、海域沉积物中的沸石颗粒等,通过修复后效果评估,大部分修复站位的石油降解效率在50%以上,石油含量较高的部分站位降解效率可高达70-80%。(参见图2)
步骤(4)中海上投放方法采用传送带抛投法,根据船体宽度及菌剂投放量设置传送带间隔:
传送带:长9.6m,每隔1.6m进行标记;
传送带间隔:3m;
传送带数量:3条;
输送机带速:0.8m/s;
船速:3节(根据实际情况可进行调整)(约1.5m/s);
投放速度:每2秒一袋;
船只间隔9m往返航行。
步骤(5)中修复后的跟踪监测结果显示:对于修复后初次采集样品,本底石油含量较高的站位5、6,修复效果最好,正构烷烃含量分别降解了65.0%和39.6%。受微生物降解的影响,其中轻重烃比值LMW/HMW相对于修复前总体呈减小趋势。组合菌对C15-C27前的烷烃利用较好,降解率较高,达18.05-89.50%;对高碳数链烷烃n-C28-n-C36的烷烃利用效果较差,降解效率低。多环芳烃与正构烷烃类似,其中本底石油含量较高的站位5和6修复效果最好,多环芳烃含量分别降解了48.54%和78.62%,其它点位降解率为25%-52%。(图2)
实施例3海水中呋喃唑酮类抗生素污染的微生物修复
通醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌及沙福芽孢杆菌的组合菌剂,对海水中呋喃唑酮类抗生素抗生素具有很好的降解效果。
(1)微生物菌株:醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌、沙福芽孢杆菌;
(2)菌株的组合:按照三水平三因素正交试验进行浓度比例将醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌、沙福芽孢杆菌三种菌株浓度比例为2∶2∶1混合,最终以总菌量为1×108接种于含有500ppm呋喃唑酮的无机盐蛋白胨液体培养基中进行培养,以未接种降解菌株的含有呋喃唑酮的无机盐蛋白胨液体培养基作为对照。在不同的时间点取出500ul的培养液,13,000rpm离心5min,收集上清液。以HPLC检测并计算不同菌株组合的呋喃唑酮降解效率。
(3)载体吸附对降解效率的影响:以沸石作为载体,筛选降解效果最好的菌株比例,各菌株单独培养后按比例混合,以粒径1-2mm的沸石吸附,吸附后加入至含有不同浓度的呋喃唑酮的无机盐蛋白胨液体培养基中进行培养,以未以载体吸附菌株的含有呋喃唑酮的无机盐蛋白胨液体培养基作为对照。在不同的时间点取出500ul的培养液,13,000rpm离心5min,收集上清液。以HPLC检测并计算不同菌株组合的呋喃唑酮降解效率。
步骤(2)中无机盐蛋白胨培养基的配方为:Na2HPO4·12H2O 3g/L,KH2PO4 1g/L,NaCl 3g/L,MgSO4 0.3g/L,Tryptone 2.5g/L;调节pH6.0-8.0,121℃条件下灭菌30分钟。
步骤(2)、(3)中高效液相色谱检测条件为:液相色谱仪:skyrayLC-310液相色谱系统;色谱柱:WATERC18柱250mm×416mm,粒度5μm;检测条件为流动相,V(乙腈):V(乙酸水溶液)[V(乙酸):V(水)=1:1000]=55:45;进样量为20μL;温度为25℃;紫外检测器检测参数为检测波长365nm。
结果证明,菌株的组合优化和沸石载体吸附可大幅度提高呋喃唑酮的降解效率。(图3,图4)
通过以上实例,已经充分证明了本方法的可行性、有效性及便捷性,能够以最少的成本,达到最好的海洋沉积物石油修复效果,该方法同样适用于海洋其他有机污染的修复,只需筛选针对不同污染物的高效降解微生物即可。我国很多功能性海域/水域受污染十分严重,但是真正的海洋/淡水沉积物修复的案例并不多,也缺乏相应的指导方法。本方法很好的补充了这方面的不足。
Claims (2)
1.一种开放海域沉积物污染的修复方法,其特征在于:将菌株经沸石负载并经7wt%聚谷氨酸絮凝剂包覆,而后将包覆后菌剂加入至天然纤维材质包装,待使用时投放至待处理水域,进而修复水域内沉积物石油及有机污染物;
所述菌株为醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌和沙福芽孢杆菌的混合; 其中,醋酸钙不动杆菌已于2010年11月6日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,其保藏编号为:CGMCC No.4311;恶臭假单胞菌已于2010年6月1日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,其保藏编号为:CGMCCNo.3887;沙福芽抱杆菌已于 2016年9月28日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,其保藏编号为: CGMCCNo.13059;
所述修复开放海域中抗生素污染沉积物时采用的菌株为醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌和沙福芽孢 杆菌总菌量控制在1× 109CFU/ml-5× 109CFU/ml之间,并且3株菌株按菌株个数2:2:1的比例混合;
所述修复开放海域中石油污染沉积物时采用的菌株为醋酸钙不动杆菌、恶臭假单胞菌和沙福芽抱杆菌总菌量控制在1× 109CFU/ml-5× 109CFU/ml之间,并且3株菌株按菌株个数3:2:4的比例混合。
2.按权利要求1所述的开放海域沉积物污染的修复方法,其特征在于:所述沸石的 粒径为 1-5毫米。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611042849.0A CN106698672B (zh) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | 一种开放海域沉积物污染的修复方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611042849.0A CN106698672B (zh) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | 一种开放海域沉积物污染的修复方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106698672A CN106698672A (zh) | 2017-05-24 |
CN106698672B true CN106698672B (zh) | 2020-06-09 |
Family
ID=58933742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201611042849.0A Active CN106698672B (zh) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | 一种开放海域沉积物污染的修复方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106698672B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115044580A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-09-13 | 广州微立旺生物科技有限公司 | 一种去除硫化物的复合型微生物菌剂及其制备方法 |
CN117866802B (zh) * | 2023-11-30 | 2025-03-04 | 青岛蔚蓝赛德生物科技有限公司 | 一株沙福芽孢杆菌及其在石油烃降解上的应用 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01501766A (ja) * | 1986-11-20 | 1989-06-22 | インスティテュト コルロイドノイ ヒミイ イヒミイ ボディ イメニ アー.ベー.ドゥマンスコゴ アカデミイ ナウク ウクラインスコイ エスエスエル | 非イオノゲン性界面活性剤からの廃水の生物学的精製のための方法 |
CN101717725A (zh) * | 2009-12-25 | 2010-06-02 | 中国海洋石油总公司 | 溢油污染海岸线生物修复用菌剂及制备方法 |
CN102373161A (zh) * | 2010-08-06 | 2012-03-14 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种降低海水中汞污染的细菌及其应用 |
CN102676418A (zh) * | 2011-10-28 | 2012-09-19 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种能够降解石油的醋酸钙不动杆菌的应用 |
CN103045579A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-04-17 | 南开大学 | 一种适用于海洋环境石油污染的微生物修复固化吸附菌剂及其制备方法和应用 |
-
2016
- 2016-11-24 CN CN201611042849.0A patent/CN106698672B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01501766A (ja) * | 1986-11-20 | 1989-06-22 | インスティテュト コルロイドノイ ヒミイ イヒミイ ボディ イメニ アー.ベー.ドゥマンスコゴ アカデミイ ナウク ウクラインスコイ エスエスエル | 非イオノゲン性界面活性剤からの廃水の生物学的精製のための方法 |
CN101717725A (zh) * | 2009-12-25 | 2010-06-02 | 中国海洋石油总公司 | 溢油污染海岸线生物修复用菌剂及制备方法 |
CN102373161A (zh) * | 2010-08-06 | 2012-03-14 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种降低海水中汞污染的细菌及其应用 |
CN102676418A (zh) * | 2011-10-28 | 2012-09-19 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种能够降解石油的醋酸钙不动杆菌的应用 |
CN103045579A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-04-17 | 南开大学 | 一种适用于海洋环境石油污染的微生物修复固化吸附菌剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
黄东海细菌多样性分析及其抗菌活性的初步评价;孙静;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑(月刊)》;20150215(第02期);第10页第二章引言、第11页第2.2.1节、第23-24页第2.3.3.3节、第36-38页第2.4.1节 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106698672A (zh) | 2017-05-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11993527B2 (en) | Immobilized microbial agent for in situ restoration of contaminated sediments, preparation method and application thereof | |
Xia et al. | Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in the natural waters of the Yellow River: Effects of high sediment content on biodegradation | |
Wang et al. | Advances in research on petroleum biodegradability in soil | |
Zhao et al. | In situ microbial remediation of crude oil-soaked marine sediments using zeolite carrier with a polymer coating | |
Liu et al. | Isolation, identification, and crude oil degradation characteristics of a high-temperature, hydrocarbon-degrading strain | |
Shahriari Moghadam et al. | Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons by a bacterial consortium enriched from mangrove sediments | |
CN101698537B (zh) | 泥炭作为添加介质用于石油烃污染地下水的原位修复方法 | |
CN103045579B (zh) | 一种适用于海洋环境石油污染的微生物修复固化吸附菌剂及其制备方法和应用 | |
Nunal et al. | Bioremediation of heavily oil-polluted seawater by a bacterial consortium immobilized in cocopeat and rice hull powder | |
US10493418B2 (en) | Microcapsule material capable of reducing pollution containing polycyclic aromatic hydrocarbon, and preparation method and application thereof | |
Pi et al. | Bioremediation of the oil spill polluted marine intertidal zone and its toxicity effect on microalgae | |
Siripattanakul et al. | Atrazine removal in agricultural infiltrate by bioaugmented polyvinyl alcohol immobilized and free Agrobacterium radiobacter J14a: a sand column study | |
CN110669700B (zh) | 一株高效石油烃降解菌pa16_9及其筛选方法与应用 | |
CN104649848A (zh) | 一种用于修复石油污染盐碱土壤的固体菌肥及制备方法 | |
CN106698672B (zh) | 一种开放海域沉积物污染的修复方法 | |
CN116396907B (zh) | 一种油污土壤修复复合菌剂及其应用 | |
Lin et al. | Influence of sludge treatment methods on behaviors of microplastics adsorbed cadmium and its driving factors | |
CN103013885A (zh) | 苯系物复合降解菌和固定化苯系物复合菌剂及其制备方法 | |
Luo et al. | Bioremediation of oily seawater by Bacteria immobilization on a novel carrier material containing nutrients | |
CN106754473B (zh) | 一种沙福芽孢杆菌及在修复开放海域污染物中的应用 | |
Huang et al. | Influence of dissolved organic nitrogen on Ni bioavailability in Prorocentrum donghaiense and Skeletonema costatum | |
CN105802884A (zh) | 一种ddt降解菌及其利用ddt原位修复污染土壤方法 | |
CN105692914A (zh) | 一种利用高效生物膜清除石油污染物的生物滞留池 | |
CN105420163B (zh) | 一株二苯并蒽降解菌及其应用 | |
Liu et al. | Degradation of diesel pollutants in Huangpu-Yangtze River estuary wetland using a plant-microbes system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |