專利名稱：用組合微生物生態(tài)系降解高氯代二噁類污染物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用組合微生物生態(tài)系降解農(nóng)業(yè)土壤及其它介質(zhì)環(huán)境如工業(yè)廢水高氯代二噁類污染物的方法。
背景技術(shù)：
二噁是兩類化合物的總稱，一類是多氯二苯并二二噁(Polychlorinateddibenzo-p-dioxin簡(jiǎn)稱PCDD)，另一類是多氯二苯并呋喃(Polychlorinateddibenzofuran，簡(jiǎn)稱PCDF)。PCDD和PCDF(PCDD/Fs)中由于取代氯原子的數(shù)量和位置不同，各自有75個(gè)和135個(gè)同族異構(gòu)體，其化學(xué)結(jié)構(gòu)相似。此外，還有209種多氯聯(lián)苯為二噁的類似物。
二噁是迄今為止所知道的最具毒性的化合物之一，其致癌毒性比已知的黃曲霉素高10倍，比3，4-苯并芘和多氯聯(lián)苯還要高數(shù)倍。二噁的毒性與氯原子取代的位置和數(shù)量密切相關(guān)，其中2-、3-、7-和8-位置上有氯原子取代的17種二噁英毒性是最強(qiáng)的，例如，2，3，7，8-TCDD和2，3，7，8-TCDF，不過這些化合物的毒性也有差異，如2，3，7，8-TCDD比OCDD毒1000倍。
二噁類物質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性高，與酸或堿均不起作用，不易分解，不易燃燒，難溶于水，進(jìn)入生物體內(nèi)幾乎不被排泄，而是直接累積于肝臟和脂肪中。二噁類化合物主要通過農(nóng)業(yè)土壤污染魚、肉、蛋及奶制品。作為地球生態(tài)圈中食物鏈的最頂端，人類受二噁類物質(zhì)的污染情況是相當(dāng)嚴(yán)重的，目前，一些城市部份居民人體的脂肪組織、血液和母乳有時(shí)會(huì)檢測(cè)到二噁類物質(zhì)。
研究表明，二噁主要來自人類的生產(chǎn)等各種活動(dòng)中，主要來源有(1).對(duì)含氯有機(jī)物進(jìn)行焚燒時(shí)形成，如垃圾焚燒、工業(yè)燃燒(冶煉爐)、家庭煤柴燃燒以及機(jī)動(dòng)車輛燃料燃燒等，尤其是不完全燃燒或在較低的溫度下燃燒較易產(chǎn)生二噁，這些二噁以煙塵形式排放到大氣中，最后沉降于地表上特別是農(nóng)業(yè)土壤及其它介質(zhì)環(huán)境如工業(yè)廢水。(2).有機(jī)化學(xué)制造業(yè)，尤其含氯酚化學(xué)藥品生產(chǎn)過程常有二噁類化合物作為其副產(chǎn)品生成，如木材防腐劑、除草劑、五氯酚殺蟲劑等的生產(chǎn)過程均會(huì)產(chǎn)生二噁類物質(zhì)，它們常常以溶膠顆粒的形式排入到大氣中，然后沉降到地表上特別是農(nóng)業(yè)土壤中。(3).紙漿的氯氣漂白過程中也會(huì)產(chǎn)生二噁，氯化時(shí)紙漿中DD和DF(來源于消泡劑、原木本身和木素降解產(chǎn)物或其他小分子芳香族化合物)會(huì)轉(zhuǎn)變成為PCDD和PCDF，并隨著工業(yè)廢水被排放到江河湖泊以及農(nóng)業(yè)土壤。
在二噁類污染物中，含有4個(gè)氯原子以上的高取代度化合物(高氯代二噁)性質(zhì)特別穩(wěn)定。目前，尚沒有發(fā)現(xiàn)能單獨(dú)降解高氯代二噁類污染物的微生物。因此，如何有效地消除高氯代二噁類物質(zhì)污染是社會(huì)和公眾迫切的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用組合微生物生態(tài)系降解高氯代二噁類污染物的方法。本發(fā)明提出的組合微生物生態(tài)系即是在特定的農(nóng)業(yè)土壤及其它介質(zhì)環(huán)境如工業(yè)廢水，由白腐菌和還原脫氯細(xì)菌組成降解的生態(tài)系。在這種生態(tài)系中，脫氯球菌將高氯代二噁類物質(zhì)還原脫氯轉(zhuǎn)變成低氯代二噁類物質(zhì)，隨即被白腐菌氧化性降解代謝，轉(zhuǎn)變成CO2和水。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高氯代二噁類物質(zhì)的有效去除。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案組合微生物生態(tài)系降解高氯代二噁類污染物的方法，由以下步驟組成(1)具有降解二噁類污染物能力的白腐菌菌株及脫氯球菌的適應(yīng)性馴化；白腐菌為射脈側(cè)菌Phlebia radiate；脫氯球菌為Dehalococcoides sp，兩者均是已公開使用的微生物。
白腐菌菌株是從森林中的腐朽木材經(jīng)過分離和選擇性培養(yǎng)基(含二噁類污染物)篩選得到，并進(jìn)一步經(jīng)過紫外線照射誘變，通過3～10代的遺傳選育，篩選出的菌株，使用前進(jìn)行適應(yīng)性馴化。
脫氯球菌從稻田、麥田、林地、果園地、菜地等自然環(huán)境中的球菌篩選，并用Co60幅照1～30min或40Wt紫外線照射1～5min；經(jīng)過含二噁類污染物的繼代培養(yǎng)基選擇性培養(yǎng)10～18代遺傳選育后獲得的菌株，使用前作適應(yīng)性馴化。
(2)白腐菌產(chǎn)生降解酶的營(yíng)養(yǎng)因子(加入量1∶1000,000～10,000,000，營(yíng)養(yǎng)鹽/土壤，w/w)黎蘆醇0.0001～0.1mol/L；抗壞血酸0.01～0.1mol/L；營(yíng)養(yǎng)因子0.1～10g/L K2HPO4、0.1～10g/L KH2PO4、0.1～10g/L MgSO4、0.1～10g/LCaCl2、0.01～0.1g/L NaCl、0.1～10g/L FeSO4·7H2O2、0.01～1g/L ZnSO4·7H2O2、0.01～1g/LCuSO4·5H2O2、0.01～1g/L MnSO4·H2O2、0.01～1g/L CoCl2、0.01～1g/L鹽酸吡哆醇和1～10g/L酒石酸銨；pH2～6、溫度為18～39℃；(3)脫氯球菌的產(chǎn)生降解酶的營(yíng)養(yǎng)因子(加入量1∶1000,000～10,000,000，營(yíng)養(yǎng)鹽/土壤，w/w)0.01～1gMgSO4、0.1～1g K2HPO4、0.2～2g(NH4)2SO4、pH自然；溫度為12～30℃；(4)向類似半?yún)捬醴磻?yīng)體系的農(nóng)業(yè)土壤或通用工業(yè)廢水反應(yīng)器接種能對(duì)高氯代二噁類污染物發(fā)生還原脫氯反應(yīng)的脫氯球菌(厭氧細(xì)菌)菌株和對(duì)低氯代二噁類污染物發(fā)生氧化性降解的白腐菌(好氧真菌)菌株，接種量為1∶1000,000～1000,000,000(重量比，w/w)；(5)、脫氯球菌等對(duì)高氯代(4個(gè)氯原子以上)二噁進(jìn)行還原脫氯反應(yīng)；(6)、白腐菌對(duì)還原脫氯后的低氯代(4個(gè)氯原子以下)二噁進(jìn)行氧化降解反應(yīng)。
脫氯球菌對(duì)高氯代二噁類污染物發(fā)生還原脫氯反應(yīng)為培養(yǎng)3～12天內(nèi)總脫氯率為15～95％，4個(gè)氯原子以下的低氯代二噁類污染物產(chǎn)生率為40～95％；白腐菌對(duì)低氯代二噁類污染物發(fā)生氧化性降解反應(yīng)為3～12天內(nèi)降解率為35～95％，CO2轉(zhuǎn)化率為10～65％。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果由白腐菌和脫氯球菌組合形成微生態(tài)系，通過白腐菌和脫氯球菌的聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)高還原態(tài)的高氯代二噁類污染物發(fā)生還原脫氯反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成低氯代二噁類污染物，并隨之能對(duì)高毒性的低氯代二噁類污染物實(shí)現(xiàn)降解，從而為徹底消除農(nóng)業(yè)大壤及其它介質(zhì)環(huán)境如工業(yè)廢水的二噁類污染物提供了新技術(shù)與新方法。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明實(shí)施例1白腐菌為射脈側(cè)菌Phlebia radiate；脫氯球菌為Dehalococcoides sp。接種土壤稻田；八氯二噁類污染物含量1∶10,000,000(w/w)；加入營(yíng)養(yǎng)因子(按每10噸土壤計(jì))0.1g K2HPO4、1g KH2PO4、0.24g MgSO4、0.1g CaCl2、0.01g NaCl、0.1gFeSO4·7H2O2、0.01g ZnSO4·7H2O2、0.02g CuSO4·5H2O2、0.08g MnSO4·H2O2、0.01gCoCl2、0.01g鹽酸吡哆醇、pH6.2、溫度為土壤自然溫度；接種量1∶2000,000(白腐菌菌絲重或細(xì)菌生物量重/土壤，w/w)。上述條件下對(duì)八氯二噁的降解效果見表1表1.

實(shí)施例1白腐菌為射脈側(cè)菌Phlebia radiate；脫氯球菌為Dehalococcoides sp。接種土壤荔枝果園；六氯二噁含量1∶20,000,000(w/w)；加入營(yíng)養(yǎng)因子(按每10噸土壤計(jì))0.2g K2HPO4、2g KH2PO4、0.48g MgSO4、0.2g CaCl2、0.02g NaCl、0.2gFeSO4·7H2O2、0.02g ZnSO4·7H2O2、0.04g CuSO4·5H2O20、0.16g MnSO4·H2O2、0.04gCoCl2、0.04g鹽酸吡哆醇、pH6.5、溫度為土壤自然溫度；接種量1∶4000,000(白腐菌菌絲重或細(xì)菌生物量重/土壤，w/w)。上述條件下對(duì)六氯二噁的降解效果見表2表2.

實(shí)施例3白腐菌為射脈側(cè)菌Phlebia radiate；脫氯球菌為Dehalococcoides sp。接種介質(zhì)環(huán)境桉木硫酸鹽漿CEH漂白廢水生化反應(yīng)器；漂白廢水中六氯二噁含量1/40,000,000(w/w)；加入營(yíng)養(yǎng)因子(按每10噸土壤計(jì))0.5g/L K2HPO4、0.3g/LKH2PO4、0.4g/L MgSO4、0.6g/L CaCl2、0.05g/L NaCl、0.3g/L FeSO4·7H2O2、0.02g/L ZnSO4·7H2O2、0.03g/LCuSO4·5H2O2、0.01g/L MnSO4·H2O2、0.04g/L CoCl2、0.03g/L鹽酸吡哆醇和2g/L酒石酸銨；pH6.6、溫度為自然室溫；接種量1∶2500,000(白腐菌菌絲重或細(xì)菌生物量重/土壤，w/w)。上述條件下對(duì)六氯二噁的降解效果見表2表2.

權(quán)利要求
1.用組合微生物生態(tài)系降解高氯代二噁類污染物的方法，其特征在于包括如下步驟(1)具有降解二噁類污染物能力的白腐菌菌株及脫氯球菌的適應(yīng)性馴化；(2)高氯代二噁類污染物的選擇高氯代二噁類污染物為存在于農(nóng)業(yè)土壤或工業(yè)廢水的含量為1∶1,000,000～100,000,000(w/w)的四個(gè)氯原子取代度以上的二噁類污染物；(3)按營(yíng)養(yǎng)鹽土壤或工業(yè)廢水反應(yīng)器為1∶1000,000～10,000,000的重量比向士壤或工業(yè)廢水反應(yīng)器加入使白腐菌產(chǎn)生降解酶的營(yíng)養(yǎng)因子；加入條件為pH2～6、溫度為18～39℃；(4)按營(yíng)養(yǎng)鹽土壤或工業(yè)廢水反應(yīng)器為1∶1000,000～10,000,000的重量比向土壤或工業(yè)廢水反應(yīng)器加入使脫氯球菌產(chǎn)生降解酶的營(yíng)養(yǎng)因子；加入條件為pH自然；溫度為12～30℃；(5)向農(nóng)業(yè)土壤或通用工業(yè)廢水反應(yīng)器接種脫氯球菌菌株和白腐菌菌株，組成組合微生物生態(tài)系，按重量比計(jì)，接種量分別為1∶1000,000～1000,000,000；(6)脫氯球菌對(duì)高氯代二噁類污染物進(jìn)行還原脫氯反應(yīng)；脫氯球菌對(duì)高氯代二噁類污染物發(fā)生還原脫氯反應(yīng)發(fā)生在接種后3～12天；(7)白腐菌對(duì)經(jīng)還原脫氯后的低氯代二噁類污染物進(jìn)行氧化降解反應(yīng)，白腐菌對(duì)低氯代二噁類污染物發(fā)生氧化性降解反應(yīng)發(fā)生在接種后3～12天。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用組合微生物生態(tài)系降解高氯代二噁類污染物的方法，其特征在于步驟(1)所述的白腐菌菌株是從森林中的腐朽木材經(jīng)過分離和選擇性培養(yǎng)基篩選得到的射脈側(cè)菌；進(jìn)一步經(jīng)過適應(yīng)性誘變，通過3～10代的遺傳選育，篩選出的新菌株。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用組合微生物生態(tài)系降解高氯代二噁類污染物的方法，其特征在于步驟(1)所述的脫氯球菌的篩選為從稻田、麥田、林地、果園地或菜地自然環(huán)境中的球菌篩選，并用Co60幅照1～30min或40Wt紫外線照射1～5min；經(jīng)過含二噁類污染物的繼代培養(yǎng)基選擇性培養(yǎng)10～18代遺傳選育后獲得的脫氯球菌為。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用組合微生物生態(tài)系降解高氯代二噁類污染物的方法，其特征在于步驟(3)所述的使白腐菌產(chǎn)生降解酶的營(yíng)養(yǎng)因子為黎蘆醇0.0001～0.1mol/L；抗壞血酸0.01～0.1mol/L；營(yíng)養(yǎng)因子0.1～10g/L K2HPO4、0.1～10g/L KH2PO4、0.1～10g/L MgSO4、0.1～10g/LCaCl2、0.01～0.1g/LNaCl、0.1～10g/LFeSO4·7H2O2、0.01～1g/LZnSO4·7H2O2、0.01～1g/LCuSO4·5H2O2、0.01～1g/LMnSO4·H2O2、0.01～1g/L CoCl2、0.01～1g/L鹽酸吡哆醇和1～10g/L酒石酸銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用組合微生物生態(tài)系降解高氯代二噁類污染物的方法，其特征在于步驟(3)所述的使脫氯球菌的產(chǎn)生降解酶的營(yíng)養(yǎng)因子為0.01～1g MgSO4、0.1～1g K2HPO4、0.2～2g(NH4)2SO4。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用組合微生物降解高氯代二噁類污染物的方法。本發(fā)明包括如下步驟(1)具有降解二噁類污染物能力的白腐菌菌株及脫氯球菌的適應(yīng)性馴化；(2)高氯代二噁類污染物的選擇；(3)加入使白腐菌產(chǎn)生降解酶的營(yíng)養(yǎng)因子；(4)加入使脫氯球菌產(chǎn)生降解酶的營(yíng)養(yǎng)因子；(5)接種脫氯球菌菌株和白腐菌菌株；(6)還原脫氯反應(yīng)；(7)氧化降解反應(yīng)。本發(fā)明能對(duì)存在于農(nóng)業(yè)土壤及其它介質(zhì)環(huán)境如工業(yè)廢水的高氯代以及低氯代二噁類污染物實(shí)現(xiàn)有效的降解，3～12天內(nèi)降解率超過35～95％。
文檔編號(hào)C02F3/34GK1724413SQ200510035388
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者林鹿 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)