[发明专利]聚氨酯泡沫固定石油降解菌群的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一组石油降解菌群的固定化，尤其涉及一种采用聚氨酯泡沫为载体固定化石油降解菌群的方法，用以抵抗海水的冲刷与稀释的干扰、提高对石油的降解能力。 

背景技术

在全球经济迅速发展和人口激增的情况下，海洋对人类实现可持续发展起到了重要的作用。但随着海洋资源的开发和使用，海洋也受到了严重的污染，其中石油污染表现得尤为突出。海上石油及其产品污染是最重要的生态学灾难性污染之一，沿海海洋石油开采和管道化以及商船运输都是潜在的流动污染源。石油在海面会形成一层油膜，隔绝大气与海水的气流交换，并减弱太阳光透入海水的能量。这种耗氧和隔绝会导致海水严重缺氧，并影响海洋绿色植物的光合作用。海洋石油污染会导致鱼贝藻类死亡，海滨生物结构破坏，海鸟饲饵消失。而海洋生物多样性减少和海洋生物体内致癌物浓缩蓄积给环境和人类带来的损害则更是无法估算。海洋石油污染，特别是一些突发的溢油事件一旦发生，如能及时采取有效措施，损失就会小得多。在各种油污染的清理技术中，生物修复技术以其高效安全而受推崇。这种技术的创新之处是利用微生物和其他生物将存在于海洋中的石油污染物降解为二氧化碳和水，或转化为无害物质，可以对大面积的污染区域进行治理。 

海洋环境中存在着丰富的降解石油的微生物，在溢油后微生物数量迅速增加（[9]Yakimov，M.M.,Timmis,K.N.,Golyshin,P.N.Obligate oil-degrading marine bacteria[J].Current Opinion in Biotechnology，2007,18(3):257-266.），许多石油烃化合物能被单一微生物或一个微生物群体部分或全部降解（[10]McKew，B.A.,Coulon,F.,Osborn,A.M.,Timmis,K.N.,McGenity，T.J.Determining the identity and roles of oil-metabolizing marine bacteria from the Thames estuary，UK[J].Environmental Microbiology，2007,9(1):165-176.）。但是与实验室条件下的纯培养相比，石油烃在自然环境中的降解要缓慢得多，受低水温、寡营养、海水的冲刷以及石油组分非常复杂等不利因素的影响，实际上土著微生物对石油的降解效率非常低下。已有的研究多集中在投加外源石油降解菌或改变环境因子来加速石油的微生物降解，如添加营养盐（[11]Oh, Y.S.,Sim,D.O.,Kim,S.K.Effects of nutrients on crude oil biodegradation in the upper intertidal zone[J].Marine Pollution Bulletin,2001,42(12):1367-1372.）、接种各种可降解污染物的微生物（[12]T,H.,H,T.,M,K.Bioremediation on the shore after an oil spillfrom the Nakhodka in the sea of Japan.Ⅰ.Chemistry and characteristics of heavy oil loaded on the Nakhodka and biodegradation tests by a bioremediation agent with microbiological cultures in the laboratory[J].Marine Pollution Bulletin,2000,40(4):308-314.）等。由于石油成分复杂，包括不同碳链长度的链烷烃、环烷烃、芳香烃、沥青质等，接种单一的微生物无法将残余的石油完全降解，不同的微生物对不同的石油成分有不同的降解能力，或者在降解中起到不同的作用。因此接种混合的微生物对石油污染的控制更有效，原因是微生物间存在一定的协同作用且菌群对石油的降解谱较广。目前，国内外对这方面的研究尚处于起步阶段（[13]崔志松,郑立,杨佰娟,刘倩,高伟.两种海洋专性解烃菌降解石油的协同效应[J].微生物学报,2010,50(3):350-359；[14]Wang,H.,Xu,R.,Li,F.Efficient degradation of lube oil by a mixed bacterial consortium[J].Journal ofEnvironmental Sciences-China,2010,22(3):381-388.），对石油降解菌群的构建仅仅局限于简单的混合，缺乏一定的理论基础。另外，在开放的海面上由于风浪、潮流等作用很难将营养和微生物与油污紧密接触，接种的微生物或添加的营养盐很快就被稀释或冲刷掉。如何解决这一难题，使微生物降解保持在一个最佳的环境中，是目前国内外海洋石油污染生物修复技术面临的主要挑战。解决这一问题的关键就是接种“固定化微生物”。