[发明专利]生物表面活性剂及多环芳烃降解菌强化堆肥处理污染泥土

说明书

1.技术领域

本发明属于污染泥土异位生物修复技术，是利用在受污染土壤中添加有机质，生物表面活性剂或其生产菌以及多环芳烃降解菌促进堆肥化处理多环芳烃类污染物污染泥土修复的技术。

2.背景技术

多环芳烃(PAHs)是指含有2个或2个以上苯环的稠环化合物，是土壤中广泛存在的一类污染物。多环芳烃水溶性差，化学性质稳定，且具有强致癌症、致突变、致畸作用，长期以来如何有效清除多环芳烃造成的土壤污染是世界性的研究热点与难题。目前，对于多环芳烃降解的研究虽然比较多，但是均存在降解效率低，速度慢等缺点。

中国专利200610134071.6及200610134208.8介绍了多环芳烃污染土壤的理化修复方法，包括多环芳烃紫外光降解法以及纳米TiO2催化下紫外光降解法。该法的修复效果较多依赖于污染土壤的条件。且某些多环芳烃的光降解产物相比其自身而言毒性更大，例如，苯并[a]芘经光氧化产生的苯并[a]芘醌是一种直接致突变物，它可引起人体基因的突变，同时也会引起人类红细胞溶血及大肠杆菌的死亡。

中国专利200610037639.2介绍了多环芳烃污染土壤的植物修复方法，包括在多环芳烃复合污染土壤上种植豆科植物，生长及刈割。但植物生长需要较长时间，因而应用此法从土壤中去处多环芳烃速度较慢。

堆肥是由群落结构演替的多个微生物群体共同作用而实现固体废物资源化、无害化的动态过程。堆肥中堆肥物料的温度可上升到50-70摄氏度，温度的升高有利于提高微生物活性和促进有机物分解。自上世纪八十年代以来对污染土壤堆肥的研究表明，大多数多环芳烃化合物在堆肥过程中的降解均较明显。堆肥能有效去除土壤中蒽、菲、芘的污染。研究表明，多环芳烃的毒性随着其分子量的增加而显著增强。然而，在土壤修复过程中，分子中含五个苯环或以上的大分子多环芳烃很难被土著微生物降解。例如苯并[a]芘，其生物降解所需处理时间较长，需要数十天甚至上百天。由于堆制原料中的土著微生物对于多环芳烃类污染物的降解活性较低，研究中则常采用接种高效多环芳烃降解菌株的方法来缩短微生物适应期限，以提高有机污染物的生物降解速率。目前，此领域申请的专利包括：

中国专利200710031821.1介绍了一种多环芳烃高效降解菌系。该菌系可以在好氧条件下高效降解小分子多环芳烃(芘)。中国专利200610034169.4介绍了一株多环芳烃降解菌GY2B。该菌为鞘氨醇单胞菌属(拉丁名：Sphingomonas sp.)，可在好氧条件下降解小分子多环芳烃，例如菲。中国专利03101920.X介绍了一株赤红球菌(拉丁名：Rhodococcus ruber)Em CGMCC No.0868菌株，该菌株可降解蒽、菲、芘等多环芳烃。然而，并无记载说明上述菌株可降解苯并[a]芘等大分子多环芳烃。

美国专利5427944介绍了一种多环芳烃降解菌系，该菌系包括无色杆菌属(拉丁名：Achromobacter sp.)和分枝杆菌(拉丁名：Mycobacterium sp.)。该菌系可用于包括苯并[a]芘的多环芳烃污染土壤的生物修复。然而，该菌株对于多环芳烃的降解速度较慢，在含苯并[a]芘0.57毫克/升的培养基中培养时，5星期仅能去除80.7％的苯并[a]芘，其降解速度仅为0.016毫克/升/天。

中国专利CN101104177A，介绍了一种生物质强化石油污染土壤的原位修复技术。包括在污染土壤中直接加入麦秸等生物质，以及加入包括石油烃类降解菌以及表面活性剂产生菌等复合菌剂。然而土壤原位修复方法的应用受限于土壤和气候条件而难以普及。并且，该方法未能明确说明其在修复多环芳烃污染土壤方面的能力。

大分子多环芳烃在生物修复中极低的降解速率是由于它们的生物可利用度很低。此类大分子多环芳烃在水中溶解度极低，很多都被强烈吸附在土壤上，因此降低了它们的生物可利用度。使用表面活性剂能增加此类憎水性有机物的亲水性，促进其从土壤吸附位点上释放从而改善生物可利用性。然而，在堆肥中使用合成表面活性剂时可能抑制微生物活性，且在环境中引入新的化学品污染。堆肥过程中加入生物表面活性剂能释放污染物，增加微生物与污染物接触几率，提高微生物降解多环芳烃的能力。目前，已从多种微生物中分离到生物表面活性剂并且应用于堆肥领域。