[發明專利]一種處理石油類污染物的固定化菌藻共生系統及其應用

無效

• 申請號: 201310754942.4
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103849615A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 徐珊;鄭斌;陸阿定;楊會成;周宇芳;胡建坤
• 申請（專利權）人: 浙江省海洋開發研究院
• 主分類號: C12N11/10
• 分類號: C12N11/10;C12N11/08;C02F3/34;C02F3/32;C12R1/89;C12R1/38;C12R1/07;C12R1/025;C02F101/32;C02F103/08
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明屬海洋石油污染生物修復技術領域，涉及一種處理石油類污染物的固定化菌藻共生系統。

背景技術

海洋是地球三大生態系統之一，是維持全球生態平衡的重要屏障，海洋在為人類提供大量資源的同時，也正面臨著越來越嚴峻的污染，其中石油是海洋環境中最重要的污染物。海洋石油污染的主要來源為石油運輸、油田開采、海岸排油及大氣石油烴沉降等，據聯合國有關組織的統計，每年人類生產生活所導致的海洋石油污染約為1×10⁷t，其中包括了海上油井井噴事故和油輪事故所造成的污染，其溢油量高達2.2×10⁶t。海洋石油污染不僅給海洋環境和海洋生態系統帶來了嚴重的危害，同時也直接或間接的影響著人類的生存和可持續發展，海洋石油污染已經成為世界公害之一。因此，治理海洋石油污染已成為當前世界各國科學家關心和迫切需要解決的問題之一。

目前，海洋石油污染的智力方法主要有物理機械法、化學法和生物法。物理機械法和化學法普遍存在除油不徹底和容易造成二次污染的問題，而生物降解法因其具備處理費用低、治理效果好、對環境影響小、無二次污染等優點，體現出其他方法無以比擬的優越性，其應用前景十分看好。生物法主要包括在污染區域接種微生物、添加營養物及提供電子受體等幾種方法。其中，固定化生物技術是新興起的一種新型生物技術，它是一種利用物理化化學方法將酶或生物細胞限制或定位在某一特定空間范圍內，保留其固有的催化活性，并能被重復或連續使用的技術。固定化后的生物不僅能長期保持活性，而且固定化生物載體的微環境有利于屏蔽土著菌、噬菌體和毒性物質對生物體的惡性競爭、吞噬和毒害，減輕海浪的剪切力對生物的損害，使其在復雜的環境中穩定地發揮高效性能。對于污染物濃度較低，空間區域分布較廣的海洋水體而言，固定化生物技術無疑具有特殊的技術優勢。

目前，固定化生物技術最關鍵的是固定化載體材料的選擇，具體要求是制備的固定化小球成本低，易于成型、固定化時間短、物理及化學穩定性好等特性，而且固定化過程中及固定化后對生物無毒。固定化材料一般采用海藻酸鈉、瓊脂、明膠、聚乙烯醇（PVA）和聚丙烯酰胺凝膠等。瓊脂強度較差，明膠內部結構密實，傳質性能差，聚丙烯酰胺凝膠對生物有毒性，海藻酸鈉和PVA相對于其他載體，凝膠機械強度和傳質性能均較好，對生物無毒，且耐生物分解性良好，是較為合適的固定化細胞載體。而作為海洋石油降解菌的固定載體需要滿足以下特殊條件：可降解、可漂浮、生物相容性好、對景觀影響小。因此采用海藻酸鈉和PVA制成的固定化復合載體因具有原料來源廣泛、價格低廉、固定條件溫和、操作簡單、生物相容性好、基質和產物擴產阻力小等優點，而成為制備海洋石油微生物固定載體的理想材料。

菌藻共生系統是利用藻類和細菌兩類生物之間的生理功能協同作用來凈化水體的生態系統。當前利用生物法處理海洋石油污染的菌種絕大部分是好氧菌，所以氧含量的高低很大程度上影響其對石油的降解效率。然而被石油污染的水體中由于光合作用減弱以及水生生物的呼吸作用使水中溶解氧含量較低，這就限制了微生物對石油降解速率的提高。藻類的光合作用為細菌提供了呼吸作用所需要的氧氣，在缺乏氮的環境中，藻類還可通過固氮作用固定大氣中的氮，為細菌提供氮元素以及有機物，促進其生長。由于光照的限制，一些烴類降解菌受到抑制，與藻類形成共生體后，可保護其在強光或者干燥條件下生存。同時，共生系統也為藻類的生長提供了有利條件，細菌呼吸產生的CO₂能被藻類利用，細菌降解石油而產生的有機物也能被藻類所利用。此外，藻類可先將石油烴富集在藻細胞中，細菌再獲得這些物質，因而在與藻類共生時，降解菌的生長速率以及對石油的降解效率均要高于其單獨培養。由此可見，藻類和海洋中降解石油的細菌形成共生體系，為彼此提供能源和營養物質，互利共生，提高海上石油的降解效率。

發明內容

本發明提供一種用于處理海洋石油類污染物的固定化菌藻共生系統，該固定化菌藻共生系統能夠漂浮在水面上進行石油污染的降解，不會產生二次污染，對微生物無毒害作用，反應速度快，運行穩定可靠，微生物流失少，不需分離。

本發明還提供一種所述的固定化菌藻共生系統在石油污染物降解中的應用。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種處理石油類污染物的固定化菌藻共生系統，其特征在于其是由如下方法制備而成：

（1）藻種的選擇及無菌化培養：小球藻藻液先經過溶菌酶和SDS無菌預處理，然后接種至含抗生素的BG11培養液中進行無菌化培養，得到無菌的小球藻藻液備用；