[发明专利]一种处理石油类污染物的固定化菌藻共生系统及其应用

说明书

技术领域

本发明属海洋石油污染生物修复技术领域，涉及一种处理石油类污染物的固定化菌藻共生系统。

背景技术

海洋是地球三大生态系统之一，是维持全球生态平衡的重要屏障，海洋在为人类提供大量资源的同时，也正面临着越来越严峻的污染，其中石油是海洋环境中最重要的污染物。海洋石油污染的主要来源为石油运输、油田开采、海岸排油及大气石油烃沉降等，据联合国有关组织的统计，每年人类生产生活所导致的海洋石油污染约为1×10⁷t，其中包括了海上油井井喷事故和油轮事故所造成的污染，其溢油量高达2.2×10⁶t。海洋石油污染不仅给海洋环境和海洋生态系统带来了严重的危害，同时也直接或间接的影响着人类的生存和可持续发展，海洋石油污染已经成为世界公害之一。因此，治理海洋石油污染已成为当前世界各国科学家关心和迫切需要解决的问题之一。

目前，海洋石油污染的智力方法主要有物理机械法、化学法和生物法。物理机械法和化学法普遍存在除油不彻底和容易造成二次污染的问题，而生物降解法因其具备处理费用低、治理效果好、对环境影响小、无二次污染等优点，体现出其他方法无以比拟的优越性，其应用前景十分看好。生物法主要包括在污染区域接种微生物、添加营养物及提供电子受体等几种方法。其中，固定化生物技术是新兴起的一种新型生物技术，它是一种利用物理化化学方法将酶或生物细胞限制或定位在某一特定空间范围内，保留其固有的催化活性，并能被重复或连续使用的技术。固定化后的生物不仅能长期保持活性，而且固定化生物载体的微环境有利于屏蔽土著菌、噬菌体和毒性物质对生物体的恶性竞争、吞噬和毒害，减轻海浪的剪切力对生物的损害，使其在复杂的环境中稳定地发挥高效性能。对于污染物浓度较低，空间区域分布较广的海洋水体而言，固定化生物技术无疑具有特殊的技术优势。

目前，固定化生物技术最关键的是固定化载体材料的选择，具体要求是制备的固定化小球成本低，易于成型、固定化时间短、物理及化学稳定性好等特性，而且固定化过程中及固定化后对生物无毒。固定化材料一般采用海藻酸钠、琼脂、明胶、聚乙烯醇（PVA）和聚丙烯酰胺凝胶等。琼脂强度较差，明胶内部结构密实，传质性能差，聚丙烯酰胺凝胶对生物有毒性，海藻酸钠和PVA相对于其他载体，凝胶机械强度和传质性能均较好，对生物无毒，且耐生物分解性良好，是较为合适的固定化细胞载体。而作为海洋石油降解菌的固定载体需要满足以下特殊条件：可降解、可漂浮、生物相容性好、对景观影响小。因此采用海藻酸钠和PVA制成的固定化复合载体因具有原料来源广泛、价格低廉、固定条件温和、操作简单、生物相容性好、基质和产物扩产阻力小等优点，而成为制备海洋石油微生物固定载体的理想材料。

菌藻共生系统是利用藻类和细菌两类生物之间的生理功能协同作用来净化水体的生态系统。当前利用生物法处理海洋石油污染的菌种绝大部分是好氧菌，所以氧含量的高低很大程度上影响其对石油的降解效率。然而被石油污染的水体中由于光合作用减弱以及水生生物的呼吸作用使水中溶解氧含量较低，这就限制了微生物对石油降解速率的提高。藻类的光合作用为细菌提供了呼吸作用所需要的氧气，在缺乏氮的环境中，藻类还可通过固氮作用固定大气中的氮，为细菌提供氮元素以及有机物，促进其生长。由于光照的限制，一些烃类降解菌受到抑制，与藻类形成共生体后，可保护其在强光或者干燥条件下生存。同时，共生系统也为藻类的生长提供了有利条件，细菌呼吸产生的CO₂能被藻类利用，细菌降解石油而产生的有机物也能被藻类所利用。此外，藻类可先将石油烃富集在藻细胞中，细菌再获得这些物质，因而在与藻类共生时，降解菌的生长速率以及对石油的降解效率均要高于其单独培养。由此可见，藻类和海洋中降解石油的细菌形成共生体系，为彼此提供能源和营养物质，互利共生，提高海上石油的降解效率。

发明内容

本发明提供一种用于处理海洋石油类污染物的固定化菌藻共生系统，该固定化菌藻共生系统能够漂浮在水面上进行石油污染的降解，不会产生二次污染，对微生物无毒害作用，反应速度快，运行稳定可靠，微生物流失少，不需分离。

本发明还提供一种所述的固定化菌藻共生系统在石油污染物降解中的应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种处理石油类污染物的固定化菌藻共生系统，其特征在于其是由如下方法制备而成：

（1）藻种的选择及无菌化培养：小球藻藻液先经过溶菌酶和SDS无菌预处理，然后接种至含抗生素的BG11培养液中进行无菌化培养，得到无菌的小球藻藻液备用；