一種同時(shí)治理地下水中汽油與三氯乙烯復(fù)合污染的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種同時(shí)治理地下水中汽油與三氯乙烯(trichloroethylene，TCE)復(fù)合污染的方法，屬于環(huán)境有機(jī)污染物生物處理【技術(shù)領(lǐng)域】。TCE是土壤和地下水中廣泛存在的有機(jī)污染物，好氧生物降解可將其徹底轉(zhuǎn)化成無毒的終產(chǎn)物，但是TCE好氧降解需要共代謝底物。本發(fā)明首次提出以利用汽油為底物，選取真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌(Ralstonia?eutropha)作為活性降解菌株，對(duì)地下水中TCE的好氧共代謝降解進(jìn)行了研究。分別優(yōu)化了共代謝底物、底物與TCE濃度比、無機(jī)鹽培養(yǎng)基、pH值、鹽度等條件，確定了最佳降解條件。當(dāng)水中TCE的濃度為1mg/L時(shí)，調(diào)節(jié)汽油濃度為10mg/L，pH值為5，降解72h，TCE的降解率可達(dá)49％。汽油與三氯乙烯是地下水中常見污染物，本發(fā)明為修復(fù)同時(shí)被汽油和TCE污染的地下水提供了新思路與方法。
【專利說明】—種同時(shí)治理地下水中汽油與三氯乙烯復(fù)合污染的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境有機(jī)污染物生物處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一株細(xì)菌利用汽油作為生長(zhǎng)基質(zhì)，共代謝降解三氯乙烯在污染地下水生物處理和環(huán)境污染修復(fù)中的應(yīng)用。
技術(shù)背景
[0002]三氯乙烯(trichloroethylene, TCE)是一種廣泛應(yīng)用的氯代有機(jī)溶劑,可用作清洗劑、脫脂劑、萃取劑等；另外，TCE還作為殺蟲劑、鐵路、汽車、食品加工、紡織、醫(yī)藥和有機(jī)化工的原料而廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，三氯乙烯對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，嚴(yán)重影響生態(tài)平衡和人類健康。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，TCE具有三致效應(yīng)；流行病學(xué)調(diào)查表明TCE對(duì)人的中樞神經(jīng)具有強(qiáng)烈的抑制作用。由于TCE的毒害作用，許多國(guó)家都已將其列入優(yōu)先控制污染物黑名單，而且環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)嚴(yán)格。但是由于認(rèn)識(shí)和控制措置的滯后性，土壤和地下水中TCE的污染廣泛存在。受TCE污染的土壤和地下水的修復(fù)技術(shù)主要包括物理方法、化學(xué)方法和微生物方法，其中物理方法僅將污染物轉(zhuǎn)移到另外一相，沒有將污染物清除；化學(xué)方法雖可以徹底分解有機(jī)物，但易導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭到破壞，如利用零價(jià)鐵還原可以徹底分解TCE，但是存在著鐵格 柵容易造成地下水pH值升高，需要長(zhǎng)年管理和維護(hù)等缺點(diǎn)；微生物方法因其具有處理效率高、費(fèi)用低、降解徹底和適宜現(xiàn)場(chǎng)處理等特點(diǎn)，一直受到廣泛關(guān)注。由于氯的取代，TCE的降解主要在厭氧條件下發(fā)生，但是厭氧代謝具有降解不完全，產(chǎn)生毒性更大的中間降解產(chǎn)物等缺點(diǎn)。在好氧條件下，TCE必須通過共代謝進(jìn)行降解。Dalton和Stirling將共代謝定義為:必須在生長(zhǎng)基質(zhì)和其他可轉(zhuǎn)化化合物存在下，微生物對(duì)非生長(zhǎng)基質(zhì)的轉(zhuǎn)化。TCE共代謝主要的底物有甲烷、丙烷、戊烷等脂肪族化合物和甲苯、苯酚、苯、甲苯酚等芳香族化合物。汽油是地下水中另外一種常見的污染物，在汽油中，脂肪碳占42-64%，而芳香化合物苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)則可占到10_59%。因此，汽油從理論上可作為TCE的共代謝底物，可達(dá)到兩種污染物同時(shí)去除的目的。將汽油作為TCE共代謝底物的研究尚無報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是從治理復(fù)合污染的理念出發(fā)，利用實(shí)際環(huán)境中經(jīng)常存在的污染物作為TCE的共代謝基質(zhì)，可達(dá)到同時(shí)治理兩類污染物，或者以廢治廢的更高境界，增加技術(shù)的實(shí)用性。
[0004]本發(fā)明選取真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌(Ralstonia eutropha)作為TCE共代謝降解菌。菌株培養(yǎng)條件:恒溫?fù)u床30°C，150r/min，培養(yǎng)17h，測(cè)定菌懸液吸光度0D_ = 2.580。分別取18mL無機(jī)鹽培養(yǎng)基、2mL菌懸液、一定體積的共代謝底物(苯、甲苯、苯酚、93#汽油)與TCE的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于43mL樣品瓶中，固定TCE最終濃度為lmg/L，調(diào)節(jié)底物的濃度；迅速旋緊瓶蓋，搖勻，同時(shí)做空白對(duì)照；置于培養(yǎng)箱中，30°C培養(yǎng)若干小時(shí)。用注射器刺透樣品瓶旋蓋的PTFE/硅膠膠墊，將20mL正己烷注入樣品瓶中萃取，吸取1.5mL萃取液于進(jìn)樣瓶中，進(jìn)行氣相色譜分析。通過改變共代謝底物、底物與TCE濃度比、無機(jī)鹽培養(yǎng)基組成、pH值和鹽度，確定最佳降解條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1底物對(duì)TCE共代謝降解的影響
[0006]圖2不同濃度汽油共存時(shí)TCE共代謝降解動(dòng)力學(xué)
[0007]圖3無機(jī)鹽培養(yǎng)基對(duì)TCE共代謝降解的影響
[0008]圖4鹽度對(duì)TCE共代謝降解的影響
[0009]圖5pH值對(duì)TCE共代謝降解的影響 【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合實(shí)施對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0011]實(shí)施例:Ralstonia eutropha對(duì)TCE共代謝降解的優(yōu)化條件研究
[0012]分別選取不同濃度(10、50、100、500和1000mg/L)的苯、甲苯、苯酚、93#汽油作為共代謝底物，調(diào)節(jié)底物與TCE的濃度比，優(yōu)化不同無機(jī)鹽培養(yǎng)基、pH值和鹽度，測(cè)定TCE降
解殘留率。
[0013]由圖1可見，當(dāng)共代謝底物為汽油時(shí)，TCE的降解效果明顯優(yōu)于共代謝底物為苯、甲苯、苯酚時(shí)的情況，TCE的殘留率最低。
[0014]以苯、甲苯、苯酚為共代謝底物時(shí)，TCE的最大降解率發(fā)生在底物濃度為500mg/L ；而以汽油為共代謝底物時(shí)，TCE的最大降解率發(fā)生在底物濃度為10mg/L。這是因?yàn)椋诮到膺^程中，相對(duì)于單一底物而言，汽油中豐富的組分誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生了多種多樣的非特異性酶，而這些酶對(duì)TCE的降解起到了積極的作用，故在TCE濃度一定的條件下，汽油的最佳濃度低于其它底物的最佳濃度。
[0015]根據(jù)上述研究結(jié)果，降低汽油濃度至l、5、10、50、100mg/L，每個(gè)濃度下分別降解2-96h，其他條件同上，測(cè)定TCE降解動(dòng)力學(xué)。由圖2可知，當(dāng)降解時(shí)間達(dá)到48h后，TCE的
降解率趨于穩(wěn)定。
[0016]TCE共代謝降解過程中，汽油的最佳濃度隨著降解時(shí)間而改變，即24h之前，低濃度汽油含量的體系TCE降解率高；24h之后，中等濃度汽油含量的體系TCE降解率高。這是因?yàn)椋趯?shí)驗(yàn)的初始階段，微生物不能對(duì)環(huán)境有很好的適應(yīng)，汽油濃度較低的體系環(huán)境較為溫和，較高的汽油濃度對(duì)微生物有一定的毒性作用；隨著時(shí)間的推移，微生物的對(duì)汽油的適應(yīng)能力也在逐漸增強(qiáng)，同時(shí)中等濃度的汽油還能更好的為微生物提供碳源和能源，故更有利于微生物的生長(zhǎng)和TCE的降解；而高濃度的汽油毒性較高，微生物短期之內(nèi)不能適應(yīng)此環(huán)境，故TCE的降解率最低。
[0017]分別選取七種不同組分配比的無機(jī)鹽培養(yǎng)基，降解72h，測(cè)定TCE降解殘留率。如圖3所示，七種無機(jī)鹽培養(yǎng)基對(duì)TCE共代謝降解率的影響無顯著性差異。這是因?yàn)椋尤氲?mL菌懸液的基質(zhì)為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，其中含有豐富的無機(jī)鹽組分，使得體系最終無機(jī)鹽組成趨于一致，掩蓋了不同無機(jī)鹽培養(yǎng)基中不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比例對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響。其中7號(hào)培養(yǎng)基(組成成分見表1)的降解效果略好于其它六種，故選此培養(yǎng)基為本實(shí)驗(yàn)所用。
[0018]表1無機(jī)鹽培養(yǎng)基組分
【權(quán)利要求】
1.利用汽油為底物，選取真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌(Ralstoniaeutropha)作為活性降解菌株,可對(duì)地下水中三氯乙烯(trichloroethylene, TCE)具有好氧共代謝降解能力。
2.權(quán)利I中的Ralstoniaeutropha對(duì)TCE好氧共代謝降解特征: 當(dāng)共代謝底物為汽油時(shí)，TCE的降解效果明顯優(yōu)于共代謝底物為苯、甲苯、苯酚時(shí)的情況； 汽油與TCE的濃度比為10:1時(shí)，TCE的降解率最高； 當(dāng)降解時(shí)間達(dá)到48h以后，TCE的降解率趨于穩(wěn)定； 不同組分的無機(jī)鹽培養(yǎng)基對(duì)TCE共代謝降解率的影響無顯著性差異； 高鹽度不利于Ralstonia eutropha對(duì)TCE的降解； 中性偏酸性(pH = 5)的環(huán)境中，Ralstonia eutropha對(duì)TCE的共代謝降解效果最好。
3.權(quán)利要求1或2所述Ralstoniaeutropha在同時(shí)被汽油和TCE污染的土壤和地下水的修復(fù)中應(yīng)用。`
【文檔編號(hào)】B09C1/10GK103723834SQ201210387631
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月15日
【發(fā)明者】孫紅文, 李巖, 王翠蘋, 姚天琦 申請(qǐng)人:南開大學(xué)