[發明專利]堆肥腐殖質還原菌促進有機污染物定向降解的調控方法

在審

• 申請號: 201711052187.X
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107603881A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 趙昕宇;席北斗;何小松;張慧;黨秋玲;檀文炳;崔東宇
• 申請（專利權）人: 中國環境科學研究院
• 主分類號: C12N1/02
• 分類號: C12N1/02;C12N1/36;C05F17/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及有機污染物生物降解領域，特別涉及一種堆肥腐殖質還原菌促進有機污染物定向降解的調控方法。

背景技術

有機物的廣泛使用已造成世界范圍內的土壤及水體污染，有機物污染物的殘留對人體健康和生態環境構成極大威脅，例如，自20世紀30年代以來，五氯苯酚(PCP)在全球范圍內被廣泛用作木材防腐劑、果蔬殺蟲劑或殺真菌劑。PCP性質較穩定，在通常條件下不易被氧化，且難于水解，是最難降解的酚類物質。同時，PCP在酚類中毒性最大，具有很強的致癌、致畸、致突變效應。在富含有機質的土壤中，PCP更易被植物吸收，且揮發性很低，其生物危害性、降解性及其污染的生物修復等研究也一直是環境領域的研究熱點。因此，研究PCP的生物降解具有重要意義。

氯酚類化合物降解過程的限制步驟是苯環上氯取代基的去除，其降解過程均為先脫氯轉化為低氯化合物后再開環得到降解或礦化，因此脫氯就成為PCP降解的關鍵步驟。腐殖質還原菌作為一個龐大且復雜的生物類群，對重金屬及有機污染物的降解起到重要作用。它的主要過程是在厭氧條件下，腐殖質還原菌利用碳源將電子傳遞給PCP，使其逐步脫氯。

綜合以往研究報道表明，自然環境中分離出來的腐殖質還原菌可促進PCP還原脫氯。然而堆肥有別于自然環境，它是有機物被微生物降解利用并合成大量腐殖酸類物質的過程，在此過程會誘導腐殖質還原菌的產生。但由于堆肥過程中產生腐殖質還原菌數量及種類較多，識別其對PCP降解起顯著作用的腐殖質還原菌如同大海撈針，且采用傳統分離純化培養技術獲得關鍵腐殖質還原菌尤為困難。鑒于堆肥具有較強的可調控性，本發明提出一種通過調控堆肥過程理化因子從而促進腐殖質還原菌降解有機污染物的定向調控方法。

發明內容

為了促進有機污染物的生物降解，本發明提供了一種關鍵腐殖質還原菌促進有機污染物定向降解的調控方法。

本發明的堆肥腐殖質還原菌促進有機污染物降解的定向調控方法包括以下步驟：

(1)采集堆肥過程中的樣品，加入混合營養鹽和電子受體，在厭氧條件下富集腐殖質還原菌，對其進行16Sr DNA測序，并獲取不同階段堆肥微環境因子；

(2)在存在混合營養鹽的條件下，利用不同類型堆肥中腐殖質還原菌對有機污染物進行厭氧降解，反應達到穩定后，利用典型對應分析判斷腐殖質還原菌與反應終產物的響應關系，從而獲得促進有機污染物降解的關鍵腐殖質還原菌；

(3)采用典型對應分析判斷關鍵腐殖質還原菌與微環境因子的響應關系，篩選堆肥中腐殖質還原菌的關鍵微環境因子，并確定調控方案；

(4)按照確定后的調控方案，進行現場實施，對堆肥過程進行取樣、分析，隨時根據現場出現問題和情況決定是否需要進一步調控。

其中，所述步驟(1)與步驟(2)中的混合營養鹽包括葡萄糖、丙酮酸鹽、乙酸鈉、乳酸鈉、蔗糖、果糖及麥芽糖。優選地，混合營養鹽各成分的濃度為0.1-10mmol·L^-1，優選為1mmol·L^-1。

所述電子受體為蒽醌-2，6-二磺酸鹽AQDS，AQDS的濃度為1-10mmol·L^-1，優選為5mmol·L^-1。

優選地，堆肥過程中的樣品至少包括升溫期、高溫期及降溫期三個階段的樣品。

所述步驟(2)中獲取的微環境因子包括pH、有機質含量、氨態氮、硝態氮、水溶性有機氮、水溶性有機碳及含水率中的至少5種。

步驟(3)中通過調控堆肥微環境因子間接改變功能微生物的代謝過程，從而向著目標方向進行。

所述有機污染物包括鹵代物或硝代物，鹵代物包括五氯苯酚(PCP)。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

(1)適用范圍廣，所述方法不僅適用于PCP降解的微生物生態調控，同樣適用于其它鹵代或硝代等有機污染物降解的微生物生態調控，且進一步明確堆肥過程中微生物的調控重點；

(2)緊抓堆肥過程腐殖質還原菌、降解產物及環境因子間的響應關系，調控步驟清晰，可操作性強，可有針對性地調控微生物群落向著目標方向發展，并且明確篩選方式及調控因子等，進一步提高了可操作性；