[发明专利]一种用于溢油污染岸滩生物修复的固定化菌剂

说明书

技术领域

本发明属于石油及石油产品污染海岸线的生物修复技术领域，具体涉及一种用于溢油污染岸滩生物修复的固定化菌剂及其制备技术和应用。

背景技术

近年来，日益严重的海洋溢油污染引起了世界各国海洋管理部门及生态学家的关注。生物修复技术具有安全高效、修复彻底、无二次污染、环境效益好等优点，被公认为是处理海洋溢油特别是清理岸滩油污最有效的方法之一。但目前生物修复在实际应用中还存在一些问题，特别是溢油污染岸滩复杂的环境条件严重影响了施加石油降解菌的存活率及降解活性。从20世纪80年代末起，国内外开始研究通过物理、化学和生物方法的结合，增强生物修复效果。因此，进一步寻求新的技术以减少海洋环境对生物修复过程的不利影响成为解决问题的关键。

微生物固定化技术是从20世纪60年代迅速发展起来的一项技术，该技术能够将游离微生物细胞固定于限定的空间、避免菌体流失、提高菌体利用率、并提供适合的微环境长期保持菌体活性。自20世纪70年代起，该技术就已开始应用于水处理行业，具有微生物密度高、流失少、效率高、稳定性强、耐毒害能力强等优点，可显著增强生物修复的效果。在海洋环境生物修复过程中，需要降低海浪冲刷、海水稀释、紫外线照射以及潮间带温盐变化等不利环境条件的影响，而微生物包埋固定化技术可作为一种主要手段解决上述问题。目前，国内针对海洋石油烃降解菌固定化菌剂的研发和相关制备技术尚未见报道。本专利基于海洋环境土著石油烃降解菌，建立了固定化菌剂制备技术，为海洋溢油污染岸滩的生物修复提供技术储备和理论指导。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于溢油污染岸滩生物修复的固定化菌剂，有效解决溢油岸滩生物修复过程中施加菌剂易受海浪、紫外线、温度等环境条件影响的问题，弥补现有技术的不足。

本发明首先提供一种用于制备固定化菌剂的固定化材料，所述的固定化材料包含海藻酸钠、聚乙烯醇和活性炭，其质量比为4～6：8～12：1～2；

上述固定化材料用于制备适用于海洋溢油污染岸滩的生物修复的固定化菌剂；

本发明还提供一种固定化菌剂的制备技术，包含使用上述的固定化材料和石油烃降解菌，采用包埋方法进行制备；

本发明所采用的石油烃降解菌主要是自海洋环境筛选的土著细菌，包括食烷菌(Alcanivorax sp.)、海杆菌(Marinobacter sp.)、解环菌(Cycloclasticus sp.)等。

固定化菌剂中石油烃降解菌的细胞浓度优选为10⁹CFU/g～10¹¹CFU/g。

本发明的固定化菌剂的制备方法如下：将聚乙烯醇、海藻酸钠和活性炭灭菌处理后；采用80℃恒温水浴溶解到无菌海水中，冷却至40℃，然后与石油烃降解菌的菌悬液均匀混合；通过蠕动泵将上述液态制剂滴入饱和硼酸和3％～8％CaCl₂的混合溶液中并搅拌，交联至制剂凝固；分离固定化菌剂颗粒，并进行真空冷冻干燥。

本发明的固定化菌剂可用于海洋溢油污染岸滩的生物修复，其应用方法如下：将固定化菌剂装填到网袋中，然后平铺于溢油污染岸滩表面，其使用量为1.0kg/m²～1.5kg/m²。

本发明所涉及固定化菌剂针对溢油岸滩环境特点，采取包埋法制备固定化菌剂，与游离菌体相比具有更好的石油降解能力、耐冲刷性能以及重复使用性能。在2013年黄岛“11.22”溢油岸滩修复的应用实践中也证明了该固定化菌剂在实际岸滩环境可保持良好的活性，其溢油污染岸滩修复效果显著，具有很好的开发应用前景。

附图说明

图1为固定化菌剂扫描电镜图；

图2为固定化菌剂机械性能比较示意图；

图3为固定化菌剂石油降解率比较示意图；

图4为回收固定化菌剂的二次石油降解率比较示意图；

图5为经固定化菌剂生物降解后残留石油中的烷烃含量比较示意图；

图6为经固定化菌剂生物降解后残留石油中的芳烃含量比较示意图；

图7为黄岛“11.22”溢油污染岸滩现场生物修复图；

图8为黄岛“11.22”溢油污染岸滩生物修复区与自然风化区沉积物中的石油含量比较示意图。

其中：

图2、图3、图4中的Sn：表示不同组的固定化菌剂；FB：表示游离菌体处理；NC：表示阴性对照处理；柱上方的不同字母表示差异显著，p＜0.05。

图5中的n-Cm：表示m碳正构烷烃，如n-C16为十六碳正构烷烃。