[发明专利]降解石油污染物及石油产品的固体微生物菌剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石油污染物及石油产品降解的固体微生物菌剂，属于石油污染土壤及石油产品泄漏突发事故应急处理的生物修复技术领域。

背景技术

生物修复是指在污染环境中加入一些物质(如营养、O₂、微生物)或提高这些物质的能力，使天然生物降解过程加速的生物技术。早在1976年，就已成功地使用这种生物修复手段对“玛丽王后”号在好望角造成的漏油进行了治理。1989年Exxon valdez在阿拉斯加海湾油轮泄漏事故的处理中进行的生物修复得到了社会的广泛认同，从此生物修复技术得到迅速发展。

生物修复是一类低耗、高效和环境安全的生物技术，主要依靠细菌、真菌甚至高等植物以及细胞游离酶的自然代谢过程降解，去除环境中的污染物。迄今为止，已知能降解石油烃类的微生物共100余属，200多种，它们分属于细菌、放线菌、霉菌和藻类。降解石油的细菌有假单胞菌属、不动杆菌属、小球菌属、弧菌属等属中的某些菌株。其中最常见的为假单胞菌属，已发现其含有多种降解烃类的质粒，并曾用于基因工程中，对乙烷、丙烷、丁烷等短链烷烃或长链烷烃与芳烃的降解，均有假单胞菌参与，并可使烷烃完全降解。常见的降解石油的霉菌有曲霉、青霉、枝孢霉等属中的菌株，白腐真菌对石油等有机物的降解效率很高。酵母菌中常以假丝酵母分解石油而产生酵母蛋白质。近年来又发现蓝细菌与绿藻可降解芳烃，尤其是蓝细菌似乎具有氧化多种芳烃的能力。

目前，许多学者就烃类化合物的微生物代谢途径进行了研究，他们认为细菌和真菌降解的关键步骤是在分子氧的参与下，底物被氧化酶氧化的过程。正烷烃先转化成羧酸而后靠β—氧化进行深入降解，形成二碳单位的短链脂肪酸和乙酰辅酶A，放出CO₂，烷烃也可以先转为酮，但不是其主要代谢方式。多分枝的烯烃主要转化成二羧酸再进行降解，甲基会影响降解的进行，环烷烃的降解需要两种氧化酶的协同氧化，一种氧化酶先将其氧化为环醇，接着脱氢形成二醇，随着邻苯二酚的形成，环断开，邻苯二酚继而降解为三羧环的中间产物。真菌和细菌降解石油烃类化合物降解石油烃类化合物可形成具有不同的立体化学构型的中间产物，细菌几乎总是将石油烃类化合物降解成顺式二醇，而真菌则几乎将之降解成反式二醇，许多反式二醇是潜在的致癌物，而顺式二醇则无毒性。

真菌能够分泌胞外酶，这些胞外酶能够分散到土壤环境中，直接与石油烃接触来降解污染物。真菌酶系的复杂性和能产生胞外酶的特点使得真菌更容易利用结构复杂、分子量较大的污染物。2002年李培军等人公开了一种降解石油固体菌剂的制备方法(CN1382758A)，该方法使用多株真菌制备成混合菌剂，利用真菌间的协同降解作用将其作用于石油污染土壤的生物修复。但真菌在降解有机污染物的过程中易产生有毒的中间代谢产物(如反式二醇)，对土壤造成二次污染，这就限制了其应用性。以细菌为主要组成的微生物制剂恰恰可以弥补这一缺陷。2001年Maruyama Akihiko等人公开了采用Alcanivorax属和Bacillus属的菌剂制备成混合生物制剂降解海洋或相关环境中的重油污染物的方法(JP2001037466)。细菌在对有机污染物质的生物降解过程中往往会产生一些糖脂、多糖、蛋白质及脂蛋白等生物表面活性剂，这类物质能够乳化石油烃，在一定程度上可以加强石油烃的生物可利用度，提高生物修复的有效性。

发明内容

针对现存的真菌或细菌微生物菌剂在生物修复过程存在的问题，本发明提供一种用于石油污染物及石油产品降解的固体微生物菌剂，利用混合细菌菌株在降解石油烃类过程中的相互协同作用以及在草炭载体中的高活性等特点，提高对石油污染物的降解效果。

本发明还提供该固体微生物菌剂的制备方法，包括制备该微生物菌剂的所使用的菌种，以及培养发酵方法。

一种用于石油污染物及石油产品降解的固体微生物菌剂，是由枯草芽孢杆菌和多食鞘氨醇杆菌的一级种子液按体积比0.5～2:1混合发酵而得的混合细菌发酵液与草炭土按重量比例0.1～1:1混合制成。

本发明的固体微生物菌剂，是由枯草芽孢杆菌和多食鞘氨醇杆菌的混合细菌发酵液与草炭土按重量比例0.1～1:1的混合物，其中枯草芽孢杆菌的有效活菌数为10⁶～10¹⁰个/ml，多食鞘氨杆菌的有效活菌数为10⁷～10¹²个/ml。