专利名称：利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法
技术领域：
本发明属于环境生物工程技术领域，特别涉及一种利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法。
背景技术：
有机锡被大量地用作催化剂、杀虫剂、杀菌剂、除草剂、防锈剂、船舶涂料、木材防
腐剂、纺织品防霉剂和高分子材料稳定剂等，是应用最广泛和排放量最大的有机金属之一，每年使用量超过十万吨。有机锡污染物兼有重金属和持久性有机污染物的特性，具有高毒性、持久性和高度的生物富集性，可导致包括软体动物、鱼类和哺乳动物在内的物种发生性畸变，并会通过食物链的富集危及生态系统。在长期的生产和使用过程中，有机锡污染物最终会通过各种排污途径源源不断地进入水体中，有机锡水体污染成为我国面临的一个非常严峻的环境问题。某些微生物因对有机锡具有抗性或可以把有机锡作为碳源加以利用，从而成为水体有机锡降解的主力。对该方面的研究，现有的报道主要侧重于降解菌的筛选和影响因素探讨。研究方法分为三类①利用筛选纯化的高效菌种，对水样中的有机锡进行降解。研究表明，温度、溶解氧浓度、降解菌种类、降解体系中共存的金属离子及小分子有机酸等均会对有机锡的微生物降解效果产生影响。②利用固定化试剂把降解菌制备为小球后处理有机锡。该方法的优点是可以减少降解菌的流失，固液分离容易，但是，吸附于固定化试剂中的有机锡则难以降解。③以沉积物或城市污泥中的有机锡为处理对象，分析沉积物或城市污泥中的土著微生物和外源微生物对有机锡的降解效果。但是，目前国内外研究人员选育的降解菌性能均不够 理想；而且，单一降解菌处理水体有机锡时，存在易流失、降解酶单一、对有机锡毒性适应期偏长等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法。本发明的目的通过下述技术方案实现一种利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法，包括如下步骤(I)将有机锡降解菌液按I 10%的体积比接种于培养基中，置于发酵罐中培养，当有机锡降解菌的菌密度达到5 12g/L时，收获菌体，干燥，得到有机锡降解菌菌剂；(2)根据处理水体有机锡含量，按每株植物处理I 20mg有机锡的比例，种植修复植物，每个季度按5 70mg/L投加步骤(I)制得的有机锡降解菌菌剂，加速有机锡降解菌菌剂在植物根际或底泥中生长，并实现有机锡降解菌与修复植物对有机锡的联合速效修复；步骤(I)中所述的有机锡降解菌液采用以下方法进行配制于有机锡降解菌斜面中挑取有机锡降解菌按I 50mg/L接种到种子培养基中，于50 200r/min摇床中振荡培养10 24h，得到有机锡降解菌液；所述的有机锡降解菌优选为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)；所述的种子培养基的成分为牛肉膏3 10g/L、蛋白胨2 10g/L和NaCl O 8g/L ；所述的培养基优选为牛肉膏蛋白胨培养基；所述的牛肉膏蛋白胨培养基的成分为牛肉膏3 12g/L、蛋白胨3 10g/L和NaClO 8g/L ；所述的I 10%的体积比是指有机锡降解菌液的体积为培养基的体积的I 10% ；所述的培养优选在溶解氧百分比为80wt%、pH 5. 8、温度30°C中进行；所述的收获菌体优选通过离心或过滤的方式进行；所述的离心的速度优选为3000 8000rpm ；所述的干燥优选为40 100°C干燥或真空冷冻干燥；步骤(2)中所述的修复植物优选为棱鱼草(Pontederia cordata)；优选的，步骤(2)中投加蔗糖脂肪酸酯、鼠李糖脂或辅助供氧，加速修复进度；所述的辅助供氧优选维持溶解氧浓度为I 4mg/L ；所述的蔗糖脂肪 酸酯或鼠李糖脂的投加量优选为每升处理水体或每公斤水体沉积物投加2 60mg蔗糖脂肪酸酯或鼠李糖脂；本发明的发明机理植物对高分子量有机锡的生物转化和运输能力较弱，当有机锡降解菌和修复植物联合应用时，可以实现两者的优势互补。植物根际为有机锡降解菌提供了着生位点，提高了修复场所有机锡降解菌的生物量；而且，有机锡降解菌和修复植物的共存有利于加速高毒性有机锡的解毒和彻底降解。修复植物和有机锡降解菌均可以对有机锡进行生物吸附、体内积累和逐步脱烃基降解。降解途径如下R4SnX — R3SnX — R2SnX2 — RSnX3 — Sn，其中R为甲基、乙基、丁基、环己基、苯基或辛基等烃基；Sn是无机锡；X是无机酸根、有机酸根、氧或齒族元素等基团。有机锡的分子量较大，通常呈固态或油状液态，水溶性低，有机锡的这种特性限制了有机锡与修复植物以及有机锡降解菌的接触，不利于有机锡的生物降解。表面活性剂如蔗糖脂肪酸酯和鼠李糖脂能够使有机锡分散、增溶、乳化，进而提高有机锡的亲水性和生物可利用性，有利于修复植物和有机锡降解菌对其吸附与利用。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果( I)本发明通过发酵技术获得大量有机锡降解菌，并对菌体进行干燥后获得可长时间存放的活性菌剂。在种植修复植物的情况下，投加有机锡降解菌，利用有机锡降解菌剂和修复植物联合处理技术，实现有机锡的去除。植物对高分子量有机锡的生物转化和运输能力较弱，当有机锡降解菌和修复植物联合应用时，可以实现两者的优势互补；植物根际为有机锡降解菌提供了着生位点，提高了修复场所有机锡降解菌的生物量；而且，有机锡降解菌和修复植物的共存有利于加速高毒性有机锡的解毒和彻底降解。通过投加表面活性剂，可有效促进有机锡的分散和乳化，从而加速修复植物和有机锡降解菌对其吸收与降解。本发明有效地联合修复植物、有机锡降解菌和表面活性剂的优点，对水体有机锡进行快速生物处理。
(2)本发明利用有机锡降解菌剂和修复植物联合净化有机锡污染物的技术比单独的微生物净化技术效果更优越，所需投放到水中的有机锡降解菌的菌量更少，修复植物还具有美化景观的特色。(3)本发明利用有机锡降解菌剂和修复植物联合净化有机锡污染物的技术与化学法和热处理法相比，具有处理效率高、成本低和无二次污染等优点。
图1是对比实施例1中不同干燥方法对有机锡降解菌菌剂活性的影响的结果分析图，其中1-对照，2-真空冷冻干燥，3-鼓风热干燥(40°c)，4-鼓风热干燥(60°c)，5-鼓风热干燥(IOO0C ),6-真空热干燥。图2是实施例1中不同处理方法处理有机锡的结果图，其中_ -为采用芽孢杆菌-棱鱼草联合处理有机锡的结果图，为采用芽孢杆菌处理有机锡的结果图，-Λ-为采用棱鱼草处理有机锡的结果图。图3是实施例1中采用有机锡降解菌-修复植物联合处理有机锡的降解产物的气相色谱图。图4是实施例2中不同处理方法对有机锡污染码头污水的处理的结果图，其中a为采用芽孢杆菌-棱鱼草联合处理有机锡污染码头污水的结果图，b为采用芽孢杆菌处理有机锡污染码头污水的结果图，c为采用棱鱼草处理有机锡污染码头污水的结果图。图5是实施例3中不同处理方法处理近海底泥有机锡的结果图，其中_ -为采用芽孢杆菌-棱鱼草联合处理近海底泥有机锡的结果图，-U-为采用芽孢杆菌处理近海底泥有机锡的结果图，-Δ-为采用棱鱼草处理近海底泥有机锡的结果图。图6是对比实施例2中`蔗糖脂肪酸酯对河涌沉积物有机锡生物修复的促进作用的结果图，其中_ □-为不加蔗糖脂肪酸酯对河涌沉积物有机锡生物修复的对照结果图，-X-为2mg/kg蔗糖脂肪酸酯对河涌沉积物有机锡生物修复的促进作用的结果图，-Λ -为50mg/kg蔗糖脂肪酸酯对河涌沉积物有机锡生物修复的促进作用的结果图，- -为60mg/kg蔗糖脂肪酸酯对河涌沉积物有机锡生物修复的促进作用的结果图。图7是实施例1中以PVC板作为材料构建5格折流式模拟河涌的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1 :有机锡降解菌与修复植物对有机锡污染河涌水体的联合处理(I)于有机锡降解菌斜面中挑取有机锡降解菌苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis,来自广东省贵ill与镇练江沉积物。下同。)按25mg/L接种到种子培养基(种子培养基成分牛肉膏3g/L，蛋白胨10g/L，NaCl 5g/L。)中，于50r/min摇床中振荡培养IOh后，得到有机锡降解菌液；取有机锡降解菌液按1%的体积比分别接种于按表I成分配制的培养基中，置于发酵罐中培养，考察培养基成分对菌体培养的效果。当有机锡降解菌的菌密度达到5g/L，于3000rpm离心收获菌体，40°C干燥，得到芽孢杆菌菌剂；表I发酵培养基成分
权利要求
1.一种利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法，其特征在于包括如下步骤(1)将有机锡降解菌液按I 10%的体积比接种于培养基中，置于发酵罐中培养，当有机锡降解菌的菌密度达到5 12g/L时，收获菌体，干燥，得到有机锡降解菌菌剂；(2)根据处理水体有机锡含量，按每株植物处理I 20mg有机锡的比例，种植修复植物，每个季度按5 70mg/L投加步骤(I)制得的有机锡降解菌菌剂，加速有机锡降解菌菌剂在植物根际或底泥中生长，并实现有机锡降解菌与修复植物对有机锡的联合速效修复；步骤(I)中所述的培养基为牛肉膏蛋白胨培养基。
2.根据权利要求1所述的利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法，其特征在于所述的牛肉膏蛋白胨培养基的成分为牛肉膏3 12g/L+蛋白胨3 IOg/ L+NaCl O 8g/L。
3.根据权利要求1所述的利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法，其特征在于步骤(I)中所述的有机锡降解菌液采用以下方法进行配制于有机锡降解菌斜面中挑取有机锡降解菌按I 50mg/L接种到种子培养基中，于50 200r/min摇床中振荡培养10 24h，得到有机锡降解菌液；所述的种子培养基的成分为牛肉膏3 10g/L， 蛋白胨 2 10g/L, NaCl O 8g/L。
4.根据权利要求3所述的利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法，其特征在于所述的有机锡降解菌为苏云金芽孢杆菌。
5.根据权利要求1所述的利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法，其特征在于步骤(2)中所述的修复植物为棱鱼草。
6.根据权利要求1所述的利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法，其特征在于步骤(I)中所述的培养在溶解氧百分比为80wt%、pH 5. 8、温度30°C中进行。
7.根据权利要求1所述的利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法，其特征在于步骤(I)中所述的收获菌体通过离心或过滤的方式进行。
8.根据权利要求1所述的利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法，其特征在于步骤(I)中所述的干燥为40 100°C干燥或真空冷冻干燥。
9.根据权利要求1所述的利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法，其特征在于步骤(2)中投加蔗糖脂肪酸酯、鼠李糖脂或辅助供氧。
10.根据权利要求9所述的利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法，其特征在于所述的辅助供氧维持溶解氧浓度为I 4mg/L ;所述的蔗糖脂肪酸酯或鼠李糖脂的投加量为每升处理水体或每公斤水体沉积物投加2 60mg蔗糖脂肪酸酯或鼠李糖脂。
全文摘要
本发明公开了一种利用有机锡降解菌剂和修复植物处理有机锡污染水体的方法。本发明通过发酵技术获得大量有机锡降解菌，并对菌体进行干燥后获得可长时间存放的活性菌剂。在种植修复植物的情况下，投加有机锡降解菌，利用有机锡降解菌剂和修复植物联合处理技术，实现有机锡的去除。本发明利用有机锡降解菌剂和修复植物联合净化有机锡污染物的技术具有处理效率高、成本低和无二次污染等优点，比单独的微生物净化技术效果更优越，所需投放到水中的有机锡降解菌的菌量少，修复植物还具有美化景观的特色。
文档编号C02F3/34GK103043799SQ20121056797
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者叶锦韶, 尹华, 何宝燕, 彭辉, 张娜 申请人:暨南大学