[发明专利]用于顽抗有机物和重金属整治的表面活性生物催化剂

说明书

在联邦赞助的研究与开发之下关于发明权利进行的声明

在美国能源部资助的合同号DE-AC09-96SR18500之下用政府支持进行本发明。政府具有本发明中的某些权利。

发明领域

本发明涉及用于生物修复细菌菌株以及利用所述细菌菌株的方法。特别是，它涉及可以降解聚芳烃(PAHs)的独特细菌隔离群以及使用这些新细菌菌株用于生物整治的方法。通过指示有机物和无机物整治的双重用途的菌株的一种，也已经证明通过减少生物利用率的铅整治。

发明背景

在说明书中参考多种科学论文和专利。将这些公布通过参考结合于此以描述与本发明有关系的现有技术状态，并提供可以在实施本发明实施方案中有用的标准工艺和装置的详细资料。

聚芳烃(PAHs)是普遍的常见污染物，特别是与有关炼油厂、某些精炼石油产品、石油储存场所、和石油溢出地点中发现。高水平的PAHs与人中的诱变和致癌作用有关，并且对迁移以及土壤和地表水源的污染形成高风险。结果，已经在降解PAHs及相关石油产品以整治环境的技术和方法中存在相当大的兴趣。生物试剂处理PAHs的用途在本领域内是众所周知的。授予Daane的美国专利号6,503,746描述了用于PAH整治努力中的芽孢杆菌(Bacillaceae)科的细菌菌株。

授予Linn的美国专利号3,616,204公开了用已知降解不需要的污染物的微生物培养物接种污染的土壤。在Linn中描述的程序另外涉及引入营养添加物以增加土壤整治效率。

授予Pickard的美国专利号5,100,455公开了利用本地微生物区系和动物区系与腐殖底物组合以生物处理土壤污染物，包括石油有关的烃。授予Norris的美国专利号4,849,360公开了处理石油污染土壤的生物反应器，其中将空气强制通过污染的土壤以促进生物整治。所述生物反应器使用补充有磷和氮养分的本地微生物区系。

虽然多种PAH-降解细菌是已知的并且已经用在多种整治的应用中，但是关于鉴定新的和有用的种类，仍然需要本领域中的改进，所述种类具有对于石油污染物的迅速降解有效的新性质。此外，仍然需要涉及金属整治领域的改进，诸如通过减少存在于污染土壤、含有金属的废液和工业过程材料内的金属的生物利用率。

发明概述

本发明涉及降解包括聚芳烃(PAHs)的石油污染物的方法。另外，本发明涉及增强重金属从土壤去除的生物处理过程。本发明使用来自炼油厂区域的细菌隔离群的分离并纯化的细菌菌株。某些隔离群具有产生有用生物表面活性剂的进一步能力。

本发明的至少一种现有实施方案的一个方面是提供在原位和非原位整治条件下产生生物表面活性剂的分离的细菌菌株。分离并纯化的细菌菌株产生生物表面活性剂的固有能力有助于细菌的整治性质。生物表面活性剂提供增加的PAHs溶解度并使所述细菌接近PAHs，因此通过细菌菌株增加生物整治的效率。生物表面活性剂还可以减少土壤Pb生物利用率，并且认为其具有在其它也响应表面活性剂处理的金属污染物的生物整治中的效用。

本发明的至少一种实施方案的另一个方面涉及分离并纯化的细菌菌株，其中产生表面活性剂的性质有助于石油和源自石油的产物的增溶作用。生物表面活性剂增加石油产品的增溶作用，其促进石油产品的水冲洗或除去，所述石油产品与生物表面活性剂聚集体诸如微团和相关的结构缔合。此外，生物表面活性剂也增加石油产品的生物利用率，其增强降解污染物的微生物能力。增强的生物利用率有益于分离和纯化菌株以及存在于污染底物中的其它有益微生物。

本发明至少一种实施方案的又一个方面是规定分离并纯化的细菌的菌株，所述菌株降解2-至3-环低分子量的PAHs，诸如萘、菲和荧蒽以及PAH降解中间体。

本发明至少一种实施方案的还另一个方面是提供分离的、纯化的细菌菌株，其降解4-环和更高分子量的PAHs，包括嵌二萘和荧蒽。一般地，与低分子量PAHs相比，4-环和高级PAHs在环境中是更加稳定的并且是耐降解的。因此，提供降解4-环和高级高分子量PAHs的细菌菌株的能力是显著的。

PAH降解中间体还可以作为金属螯合剂起作用。该螯合活性或金属络合作用可以辅助含有PAHs和金属的废物中的整治。另外，至少一些在这里鉴定的菌株除能够降解菲之外还具有降解数个不同类型PAHs(包括2-，3-，和4-环PAHs)的能力。