一种富集多环芳烃污染物厌氧降解微生物的方法技术

本发明专利技术公开了一种富集多环芳烃污染物厌氧降解微生物的方法。(1)构建生物电化学反应器，生物电化学反应器中设有工作电极、辅助电极、参比电极，工作电极、辅助电极、参比电极连接上电化学工作站；(2)制备含多环芳烃的模拟废水，并在模拟废水中接入石油污染地的土壤，装入生物电化学反应器中，充分曝N2后密封，将电极接入电化学工作站，室温避光培养，进行多环芳烃降解并富集生物膜。通过本发明专利技术设计的多环芳烃污染物降解微生物富集装置及方法能加速多环芳烃污染介质的生物修复，减少了物化修复法带来的二次污染的环境风险，缩短了污染物降解周期。降解周期。降解周期。

【技术实现步骤摘要】
一种富集多环芳烃污染物厌氧降解微生物的方法

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[0001]本专利技术属于多环芳烃污染环境生物修复领域，尤其涉及一种富集多环芳烃污染物厌氧降解微生物的方法。

技术介绍
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[0002]多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是广泛分布于天然环境中的含有2个苯环以上的持久性有机污染物，主要来源于人类活动，包括化石燃料、废弃物等有机物的不完全燃烧、工业排放、交通排放及原油泄漏等。PAHs是一类惰性很强的碳氢化合物，不易被降解，能稳定地存在于环境中。环境中的PAHs可随着工业废水、废弃物、大气的干湿沉降和城市地面径流等方式进入水体，并累积于沉积物或土壤中，是环境中常见的一类难降解有机污染物。在我国近岸海域，尤其是主要河口、港湾及城市毗邻海域，PAHs等持久性有机污染物的污染问题日渐突出。PAHs因具有持久性、生物累积性、长距离迁移性及高生物毒性等特征，已被美国及欧盟列为优先控制污染物，对人类健康和生态环境有着极大的潜在危害。PAHs污染已成为目前亟待解决的重要环境问题之一，其有效修复途径更加备受关注。
[0003]目前对PAHs的处理方法有物理法、化学法和生物降解法等，但大量研究表明生物降解是环境PAHs污染去除的主要机制。生物降解具有快速、无污染、经济可行等优点，因而成为PAHs污染修复的有效途径。生物降解PAHs方式因终端电子受体不同，分为好氧呼吸和厌氧呼吸代谢两种方式。好氧代谢过程中微生物易培养、降解效率高，因而被广泛研究。目前，好氧条件下多株PAHs降解菌被富集并分离，相应的好氧生物膜处理技术已被开发与投入应用。但由于实际环境中PAHs降解需要复杂的微生物群落，单一功能菌的降解效果往往不稳定。其次，有机污染物富集的环境大多处于厌氧环境，如深水层、土壤、沉积物、海洋底泥等均处于缺氧或厌氧状态。因此，识别和富集环境中厌氧微生物降解PAHs菌群，对提高环境PAHs降解效率的具有重要的理论和现实意义。
[0004]PAHs降解生物菌群的电化学富集形成电活性生物膜，在PAHs厌氧降解微生物资源发掘方面凸显优势。电活性生物膜(Electroactive biofilms,EABs)在自然环境中通常附着在固态电子受体表面，通过氧化有机物产生的电子传递至固体表面而获得能量，并驱动地球表层元素循环和污染物的转化。由EABs强化厌氧降解的有机污染物包括PAHs、石油烃、有机染料、卤代烃等。一般认为，EABs是由电活性微生物分泌的胞外多糖、蛋白、胞外DNA、菌毛等成分聚集，与细胞本身相互交联形成的导电多聚体。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的是提供一种富集多环芳烃污染物厌氧降解微生物的方法。
[0006]研究表明，能厌氧降解污染物的EABs微生物组成不仅仅是由电活性微生物，还有丰富的污染物降解微生物构成。因此，利用电化学手段定向筛选并富集PAHs污染环境中的微生物，使之形成EABs，有利于发掘PAHs高效降解菌。为此，我们在PAHs污染体系中构建简
单的生物电化学系统，定向富集原位降解PAHs的电活性生物膜。
[0007]本专利技术的基本原理是：
[0008]多环芳烃污染物在环境中的降解是微生物参与的氧化还原过程，在此过程中多环芳烃作为电子供体。微生物氧化多环芳烃产生电子，经电子传递链传递给电子受体，并且释放能量供微生物生长代谢。利用生物电化学系统，以电极作为用之不竭的电子受体，以强化微生物氧化降解多环芳烃污染物；在电极上定向富集多环芳烃功能降解菌群，并形成致密的生物膜。因此，构建生物电化学系统，通过加速“污染物
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微生物
→
电极”之间的电子产生及传输过程，进而加速微生物的对污染物降解的过程，富集得到的高效降解生物膜增加了环境污染物原位修复的菌种资源。
[0009]本专利技术的富集多环芳烃污染物厌氧降解微生物的方法，包括以下步骤：
[0010]构建生物电化学反应器，生物电化学反应器中设有工作电极、辅助电极、参比电极，工作电极、辅助电极、参比电极连接上电化学工作站；
[0011]制备含多环芳烃的模拟废水，并在模拟废水中接入石油污染地的土壤，装入生物电化学反应器中，充分曝N2后密封，将电极接入电化学工作站，室温避光培养，进行多环芳烃降解并富集生物膜。
[0012]优选，制备含多环芳烃的模拟废水，并在模拟废水中接入石油污染地的土壤，充分曝N2后密封，室温避光预富集，然后将预富集的菌液装入生物电化学反应器的含多环芳烃的模拟废水中，充分曝N2后密封，将电极接入电化学工作站，室温避光培养，进行多环芳烃降解并富集生物膜。
[0013]优选，所述的含多环芳烃的模拟废水，每升的制备方法是：将11.4g十二水磷酸氢二钠、2.8g二水磷酸二氢钠、0.3g氯化铵、0.1g氯化钾、芘5mg、10mL微量元素和10mL维生素定容至1L。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]本专利技术公开了一种富集多环芳烃污染物降解微生物装置的设计及方法，将有利于多环芳烃污染场地的生物修复。通过本专利技术设计的多环芳烃污染物降解微生物富集装置及方法能加速多环芳烃污染介质的生物修复，减少了物化修复法带来的二次污染的环境风险，缩短了污染物降解周期。同时，富集得到的具有特定降解功能的生物膜不仅可以原位反复、持续发挥降解功能，而且可以将成熟的生物电极异位对多环芳烃污染场地修复进行调控。该技术易于操作，示范性强，便于在多环芳烃污染沉积物或水体中实施。
[0016]生物电化学方法富集PAHs高效降解菌有以下优点：(1)其原理和结构适合PAHs污染物降解功能菌的原位富集；(2)结合微生物和电化学两个过程，使PAHs污染环境修复的速度大大加快；(3)设备成本较低，并且能耗很低(只需施加微电压)；(4)富集得到的电活性生物膜可异位修复其他PAHs污染环境；(5)识别到的PAHs降解功能微生物有利于构建PAHs高效厌氧降解菌群。因此，该富集多环芳烃污染物厌氧降解微生物装置及方法可以有效实现PAHs污染的定向转化，有望成为环境污染原位修复新技术。
附图说明
[0017]图1是本专利技术富集多环芳烃污染物厌氧降解微生物装置的结构示意图：该示意图仅表示本专利技术装置的一个示例，本专利技术的装置不仅限于图中表示的结构。1、电化学工作站；
2、辅助电极；3、参比电极；4、工作电极；5、生物膜。
[0018]图2是芘污染体系中驯化的生物膜产生的生物电流情况；
[0019]图3是：(a)是对比例1与对比例2中污染物芘的自然厌氧降解情况与无菌条件下污染物芘的电化学降解情况；(b)是实施例1中污染物芘在富集生物膜后的降解情况。
[0020]图4是实施例1与实施例2生物膜的微生物群落组成情况；(a)、富集的生物膜在门水平上的生物群落组成情况；(b)、富集的生物膜在属水平上的生物群落组成情况；
具体实施方式：
[0021]以下通过具体的实施案例对本专利技术的内容作进一步详细说明。
[0022]1、多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富集多环芳烃污染物厌氧降解微生物的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)构建生物电化学反应器，生物电化学反应器中设有工作电极、辅助电极、参比电极，工作电极、辅助电极、参比电极连接上电化学工作站；(2)制备含多环芳烃的模拟废水，并在模拟废水中接入石油污染地的土壤，装入生物电化学反应器中，充分曝N2后密封，将电极接入电化学工作站，室温避光培养，进行多环芳烃降解并富集生物膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(2)是制备含多环芳烃的模拟废水，并在模拟废水中接入石油污染地的土壤，充分曝N2后密封，室温避光预富集，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡锡辉，李继兵，刘杨，
申请(专利权)人：青岛城市学院，
类型：发明
国别省市：