石油污染土壤的微生物修复及土壤微生物活性变化

为快速有效地测定石油污染土壤中功能性微生物的活性变化,分别以石油烃、正十六烷烃、多环芳烃为自定义碳源,应用Biolog法研究油污土壤生物修复过程中石油烃、烷烃、多环芳烃降解菌的代谢活性.结果显示,向油污土壤中投加混合降解菌群进行生物强化修复处理,可以有效去除土壤中的石油烃,修复13周土壤中石油烃去除率达到42.3%;生物刺激和自然修复对土壤石油烃的去除率分别为28.3%和20.5%.Biolog测定结果表明,生物强化法修复初期的土壤微生物群落对石油烃、烷烃两种碳源的代谢能力较强,而生物刺激法修复后期的土壤微生物群落对烷烃有较强的代谢能力;不同处理的土壤微生物群落比较偏好、利用率较高的碳源是石油烃,其次是烷烃,而对多环芳烃几乎不利用;土壤中石油烃、烷烃降解菌的活性越大,土壤微生物对石油烃的去除效率越高.上述研究结果说明,通过利用Biolog法测定土壤微生物活性变化可有效指示土壤中石油烃的去除效果.     

强化微生物修复石油污染海洋的研究进展

海洋石油污染使石油烃(Petroleum hydrocarbons,PHCs)成为海洋重要有机污染物.快速有效清除石油污染物是当前急需解决的海洋环境问题之一.利用石油烃降解菌(Petroleum hydrocarbon-degrading bacteria,PHDB)进行的原位微生物修复是一种对环境友好且较经济的清除石油污染场所和管理海洋表面溢油的有效技术.本文综述了石油烃降解菌的特性和对环境的适应性.重点分析探讨了引入外源微生物,投加生物表面活性剂、添加营养物质和增加溶解氧含量、采用微生物固定化技术等方法强化原位微生物修复石油污染海洋的机制和研究进展.展望了海洋石油污染微生物修复领域的研究前景.     

微生物修复石油污染土壤的生态毒性指示

发光菌的相对发光度和植物光合色素含量以及土壤酶活性是土壤石油污染程度和生态毒性强弱的综合反映。为探究不同生物指示方法对石油污染土壤生态毒性的指示效果以及污染土壤在生物修复过程中毒性的变化规律,采用前期筛选分离的三株对石油烃具有良好降解效果的降解菌构建混合菌体系,开展石油污染土壤模拟微生物修复实验。文章首先以明亮发光杆菌为指示生物考察不同修复时期土壤生态毒性,并以高等植物毒性试验以及土壤酶活性试验结果作为辅助证据从生态学角度揭示修复过程中石油污染土壤生态毒性的变化,并分析了以上3种指示方法的一致性。结果表明,该混合菌能高效降解对石油烃污染物,污染土壤经40 d修复后,石油烃污染物浓度从5 000 mg·kg-1降到1 781 mg·kg-1,去除率达到64%。高等植物生态毒性试验、土壤酶活性试验与发光菌生态毒性试验结果呈现良好的一致性,石油污染土壤的生态毒性随着微生物修复过程的进行呈先上升后下降的趋势。具体而言,修复初期的土样对小麦光合色素含量的抑制作用最大,叶绿素a含量相对于对照组降低了39.3%,仅为(1.36±0.04)mg·g-1;土壤过氧化氢酶酶活性与石油烃残留量呈极显著负相关关系(-0.973);污染土壤生态毒性在修复的第8天达到最大,其二氯甲烷/二甲基亚砜浸提液中发光菌的相对发光度为18.1%,与0.187 mg·L-1 Hg Cl2的毒性相当。明亮发光杆菌的相对发光度和小麦光合色素含量以及土壤过氧化氢酶活性能较好地指示石油污染土壤在生物修复过程中的生态毒性,可作为石油污染土壤微生物修复效果的指示生物。     

微生物混合堆制法处理油污土壤的净化效果

堆制处理工艺是处理油污土壤的一种强化的生物处理工艺。在两种油污土样的堆制中投加了四株高效石油降解菌,处理60d后考察投加了混合菌的净化效果,主要包括油污中饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质、总烃碳数组分相对含量的变化以及土壤中重金属含量及其水溶性的变化。结果表明:饱和烃的绝对去除量以及去除率都要高于其它三者;土样1和土样2总烃碳数组分百分比的变化幅度差别较大,呈现低碳数下降、高碳数升高的趋势,可见添加的高效石油降解菌以利用中低碳数烃类为主;该复合微生物堆制处理法对土壤的重金属污染基本无影响。     

基因工程菌在石油污染修复中的研究进展与前景

构建基因工程菌（genetically engineered microorganisms,GEMs）是石油污染生物修复的重要发展方向.目前,通过基因编辑、过表达和定向进化等手段改造微生物的石油污染物降解和调控途径,可以提高微生物的环境适应能力和污染物降解能力,用于石油污染物的生物降解和监测.本文概述了石油污染物降解基因工程菌的主要构建策略,包括选择和改造宿主菌、改造与优化石油污染物关键酶和代谢通路、开发微生物全细胞传感器和构建基因工程菌的自毁程序.此外,基因工程菌也可用于石油污染的酶修复、微生物菌群修复和细菌-植物联合修复.随着系统生物学和合成生物学在降解微生物中的应用,基因工程菌在石油污染修复中展现出良好的研究和应用前景.     

植物-微生物修复石油烃污染土壤与根际微生态环境变化

石油烃作为一类持久性难降解有机污染物对土壤环境质量产生严重的危害。以天津大港油田原油污染土壤中筛选出的耐低温高效石油烃降解菌为靶细胞,以小麦、紫花苜蓿作为供试植物,利用盆栽试验,对植物-外源菌协同修复体系中的脱氢酶活性和土壤微生物多样性进行研究,分析其变化及其与石油烃降解率的关系。结果表明植物-微生物协同修复对石油烃具有较好的降解能力,其中小麦-固定化外源菌组具有最高的降解率,石油烃含量从最初的30 600 mg獉kg-1下降为24 300 mg獉kg-1,降解率为20.6%,并且其试验后期石油烃的降解率最大,远远高于其他时期,表现出良好的修复潜力。外源菌投加的初始阶段会迅速提高脱氢酶活性,然而这种影响随着降解时间延长而逐渐减弱。初期脱氢酶活性与总石油烃的降解存在较好的相关性,脱氢酶活性可以在一定程度上表征土壤石油烃的降解情况。微生物多样性与总石油烃降解也存在一定的相关性。     

渤海表面沉积物中石油-重金属复合污染的生物修复

对渤海中部蓬莱19-3溢油污染区域某溢油钻井平台附近海域的表层沉积物中的重金属、石油烃含量进行了分析,阐述了石油生物修复过程中沉积物中重金属浓度随着石油降解的变化规律,探讨了二者的相关性.结果表明,随着石油的降解,重金属Cr、Cu、Ni、As和Cd的浓度呈现出一种先上升后下降的趋势,并且浓度变化幅度较大.前期沉积物中重金属浓度的升高可能与石油降解有一定的相关性,后期重金属浓度降低可能是微生物、植物的作用、沉积物的再悬浮作用或重金属的纵向迁移导致的.Pb则随着修复的进行表现为浓度的持续减小,且变化幅度较平稳,这可能与活性Pb与沉水植物根系的作用以及沉积物p H和有机质含量减少有关.修复后除As(8.2%)外,沉积物中的Cr、Cu、Ni、Pb和Cd浓度的降低幅度为48.5%—69.6%,表明石油降解菌对沉积物中的重金属也有良好的修复效果.本研究将为石油污染土壤或沉积物中的重金属与石油烃复合污染的生物修复提供一定的理论基础.     

土壤中总石油烃污染（TPH）的微生物降解与修复研究进展

微生物降解和修复是处理土壤中总石油烃(TPH)污染最简单、有效的方法之一.论文阐述了土壤TPH污染的产生、危害以及物理、化学、生物等修复方法的各自特点,其中重点介绍了微生物修复方法,论述了土壤中TPH在微生物表面的吸附、转运,在微生物体内的降解以及相关降解酶及基因;详细介绍了电子受体、温度、pH、营养元素等外界因素对微生物修复TPH污染的影响,在此基础上对土壤TPH污染的微生物修复现状和发展趋势进行了讨论.     

添加不同营养助剂对石油污染土壤生物修复的影响

实验室条件下研究NPK复合肥、诺沃肥和腐殖酸三种物质不同配比添加对石油污染土壤的生物修复效果.在60d的修复实验中,定期取样测定土壤含油量、总异养菌数、石油烃降解菌数和脱氢酶活性,并采用PCR-DGGE技术研究修复过程中微生物多样性变化.结果表明,NPK肥的添加和NPK肥-诺沃肥-腐殖酸复合添加能够提高土壤中微生物的数量、微生物多样性和脱氢酶活性.在含油量为84600mg.kg-1的土壤中,添加营养助剂的处理60d后石油烃降解率为31.3%—39.5%,不添加营养助剂的石油烃降解率仅为3.5%.NPK肥-诺沃肥-腐殖酸复合添加对石油烃的降解率要高于NPK肥的单独添加(高8%),其原因可能是诺沃肥-腐殖酸能够有效提高土著微生物的活性,增加微生物的多样性,增强石油烃的降解.     

重金属污染土壤的微生物响应

土壤微生物在受到重金属污染胁迫后，往往能够在区系组成、生理生化、遗传等方面对重金属作出响应。微生物对土壤重金属污染的上述响应可用来评价土壤的重金属污染状况，并为土壤污染的生物修复提供理论指导。文章对近年来有关重金属胁迫下土壤微生物响应的研究成果作系统综述。     

石油污染物的微生物降解研究

以炼油厂污水池底泥中分离的3株细菌和3株真菌为供试微生物,陕北黄土(0～20 cm)制备的土壤悬浮液为土壤微生物对照,灭菌培养基为非生物降解对照,研究不同组合微生物的生长动态及对石油烃的降解率.将不同组合的微生物接种到石油烃质量浓度为10000 mg·L-1的液体培养基中,29 ℃±1 ℃,摇床连续培养50 d.于0 ～72 h内取样,进行微生物生长动态检测;于5～50 d定期取样,考察培养基中石油烃降解率的动态变化.结果表明:单独外源菌降解效果优于混合外源菌和土著微生物,25 d后土著微生物生物降解率超过混合外源菌.外源细菌、外源真菌、混合外源菌和土著微生物50 d生物降解率分别为71.54 %,60.13 %,47.26 %和51.49 %.土壤细菌对石油污染物具有较强的生长适应性,外源细菌降解效果最好.     

土壤原位修复技术研究与应用进展

土壤原位修复技术是指不经挖掘,直接在污染场地就地修复污染土壤的土壤修复技术,具有投资低,对周边环境影响小的特点,是土壤修复的研究热点。土壤原位修复技术主要有淋洗,气相抽提（SVE）,多相抽提（MPVE）,气相喷射（IAS）,生物降解,原位化学氧化（ISCO）,原位化学还原,污染物固定,植物修复等。淋洗法主要用于治理高渗透性土壤中的重金属和难挥发降解的有机物。土壤气相抽提和喷射技术适用于处理土壤中的易挥发污染物,并有常与加热技术,生物处理技术等联用,可以起到促进污染物挥发,增氧促分解的作用。多相抽提法主要用于治理存在大量非水相流体的污染场地,可将土壤中有机相污染物直接抽出。生物降解有生物好氧降解、生物厌氧降解、生物还原降解多种,降解方式由污染物种类和地质条件决定。化学方法可将污染物氧化或还原为低毒无毒物质,周期一般较短。固定污染物可以直接加入药剂反应生成沉淀,也可制造合适条件使微生物生成可沉淀重金属的离子。植物修复主要用于富集重金属,成本低廉,但富集了重金属的植物体的有效利用尚待进一步研究。土壤原位修复需要因地制宜,灵活结合工期、污染情况、地质条件、地面设施等,得出最经济实用的修复方法,并在辅助提高技术上展开更多研究,使原位修复技术更经济有效。     

石油烃污染土壤联合修复技术研究进展

随着石油的开采和使用,土壤石油烃污染的问题已经十分严峻,研究绿色、高效、低成本的修复技术对于污染土壤修复具有重要意义.通过总结了物理、化学和生物修复技术对石油烃污染土壤的修复效果、影响因素以及优缺点,并针对以上技术的局限性,归纳整理电动-化学氧化、电动-微生物修复、表面活性剂淋洗-生物修复、预氧化-生物修复、植物-微生...     

一株既产表面活性剂又高效降解石油烃菌株的鉴定及降解效果

在修复石油烃污染的环境时,多采用表面活性剂增强修复效果,而一些微生物既能降解石油烃,又能代谢分泌表面活性剂,从而促进油的乳化,提高油的分散程度,增大菌株和油珠的接触面积,提高其对石油烃的降解,增强修复效果。该研究从石油污染土壤中筛选出一株既产生物表面活性剂又高效降解石油烃的菌株B-6。通过观察形态特征、生理生化试验及16S r DNA序列分析,对菌株进行鉴定。并研究了菌株产生物表面活性剂及降解石油烃的特性。实验结果表明,B-6初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。菌株B-6的发酵液经粗提后,得到黄褐色粘稠状生物表面活性剂粗品,其产量为2.19 g·L~(-1)。红外光谱分析表明,菌株B-6在代谢过程中能产生糖脂类生物表面活性物质。该菌株用于水中石油烃的降解,石油烃初始浓度为2 000 mg·L~(-1),120 r·min~(-1)、30℃下振荡培养5 d后,菌株对石油烃的降解率达99.13%。     

石油污染生物修复研究进展

石油污染多见于油田附近的土壤污染和海上油轮泄漏造成的海域污染,自1970s便出现了利用微生物降解石油污染物的生物修复研究,总结了1970s至今的相关文献发现石油污染生物修复技术受到越来越多的关注,其目前的主要研究方向包括:添加辅助营养物质或辅助乳化剂、石油污染降解过程的生物标记研究、菌株具体降解途径、工程示范研究.而由于石油污染成分复杂,不同微生物可利用的石油底物不同,降解途径也不同,因此传统的石油污染生物修复研究存在效率不高、难以维持等问题,而随着1990s以来分子生物学技术的迅速发展,其在石油污染生物修复中得到越来越多的应用,并有效地提高了修复效率.其应用主要包括以下两方面:(1)在掌握已有石油污染物生物降解途径和降解基因的基础上,研究针对石油污染不同底物的高效降解菌株,构建高效基因工程菌或功能互补的混合菌剂.譬如石油污染物的生物降解过程中,一系列的加氧酶/羟化酶起着最重要的作用,其中包括了单加氧酶和双加氧酶等.它们一般作用于降解的加羟基或后续的开环过程.而不同的脱氢酶、脱羧基酶、辅酶A连接酶等,则对底物加氧后的降解起着重要作用.因此本文重点分析整理了一系列典型石油污染物降解途径中的加氧酶及其参考菌株.(2)由于下游多态性分析方法的进步,越来越多的研究利用PCR对修复过程中群落的重要降解基因进行扩增,譬如对芳烃开环有重要作用的儿茶酚1,2-双加氧酶(C120)、儿茶酚2,3-双加氧酶(C23O)以及对长链烷烃降解起作用的alkB,alkM等基因,并进而应用rDNA扩增及限制性位点分析、梯度凝胶电泳、末端限制性片段长度多态性分析等方法监测研究石油污染的生物降解过程.本文总结了近年来石油污染修复中应用上述方法的研究,为今后的石油污染生物修复工作提供参考.     

根际促生菌影响植物吸收和转运重金属的研究进展

土壤重金属污染对生态环境和人类健康造成严重危害,使得土壤重金属污染修复成为全球关注的研究热点之一。根际土壤中存在着数量和种类丰富的微生物种群,是根际环境中最重要的生物因素。重金属污染土壤中根际微生物与植物根系以及土壤形成特殊根际微环境,影响植物重金吸收、转运过程。根际促生菌通过产生植物生长激素类物质促进植物生长,改变根际微环境中重金属元素生物有效性,增加修复植物重金属吸收量,强化重金属污染土壤植物修复效率。近年来,根际促生菌强化重金属污染土壤植物修复效率相关研究文献数量迅速增加,最新研究成果表明:根际促生菌通过菌体表面活性基团吸附,诱导植物系统抗性(ISR),激活植物抗氧化酶活性,分泌高亲和性铁载体(Siderophores)增加根际铁供给量,竞争性抑制重金属元素的根系吸收,改变植物重金属的吸收、转运及胞内分布过程,抑制重金属元素向植物地上部分转运,同时增加农作物产量。文章对根际促生菌影响植物重金属吸收﹑转运最新研究进展进行综述,提出根际促生菌原位定殖,重金属元素亚细胞分布和重金属吸收、转运分子调控机制等方面的深入研究,将有助于进一步阐明重金属污染土壤植物根际促生菌-植物相互作用机制。通过根际促生菌调控农作物可食部分重金属的累积量,为实现中低污染农田安全生产与修复研究提供新思路。     

石油烃厌氧生物降解代谢产物研究进展

石油烃厌氧生物降解代谢产物的分析对于石油烃厌氧降解机制的研究、功能微生物的筛选以及微生物活动的原位监测具有指示性作用.综述了近年来石油烃厌氧生物降解代谢产物的研究进展.石油烃厌氧降解的初始活化方式主要包括脱氢羟基化、加延胡索酸以及羧化等.其中,加延胡索酸是不同种类的微生物通常采用的代谢方式.同时,将代谢产物按照气体、无机离子和有机酸进行分类,并针对各类物质特别是瞬时性、低浓度的有机酸类产物常采用的分析方法进行归纳.通过实例强调了代谢产物作为潜在生物标记物的应用,并对石油烃厌氧降解代谢产物分析方法的发展提出展望.图3参58     

植物与微生物对石油污染土壤修复的影响

为了研究生物对石油污染土壤的修复效果,在从石油污染土壤中筛选石油降解微生物的基础上,采用盆栽试验,进一步研究了4种植物和筛选到的微生物对石油污染土壤修复的影响.选择中原油田地区的原油和潮土,采取人工污染方法,设计石油污染水平为15 g·kg-1.试验设置3类处理,即单独添加微生物、单独种植植物(分别为向日葵、狗牙根、棉花、高丹草)、微生物分别与4种植物(向日葵、狗牙根、棉花、高丹草)组合.结果表明:在石油污染土壤中单独添加石油降解微生物,120 d时,石油降解率达到67.0%;向日葵、狗牙根、棉花、高丹草对土壤中石油降解也具有一定效果,120 d时,石油降解率分别达到38.23%、36.57%、40.67%、38.67%;添加微生物和种植植物联合对石油降解能力大小顺序为棉花+微生物＞向日葵+微生物＞狗牙根+微生物＞高丹草+微生物.其中,棉花与微生物联合修复120 d可以使污染土壤石油降解率达到85.67%,在各种处理中对污染土壤中石油的降解效果最好.     

不同生物质炭对辽河油田石油污染土壤总烃及各组分修复效果研究

中国东北油田开采区大量土地质量下降,石油污染治理与修复已经引起高度重视。通过对比各生物质炭理化性质差异及其对辽河油田石油污染土壤的修复效果,在修复石油污染土壤的同时,推进东北地区农业资源综合利用,对石油污染修复具有实际意义,对制备改性生物炭具有指导作用。以玉米(Zea mays)秸秆、芦苇(Phragmites australis)秸秆和松针(Pinusarmandi)为生物质材料在300℃条件下制备生物炭,测定其产率、灰分、pH值,并利用BET、能谱分析、扫描电镜和红外光谱等技术对不同生物质炭进行性质表征,通过40d的石油污染土壤修复试验对比不同生物质炭对总石油烃及各组分烃类的修复效率。结果表明,各生物质炭物化性状存在明显差异,松针生物炭扫描电镜呈层状结构,玉米秸秆生物炭具有孔状轮廓但孔隙内部覆有碎片,芦苇秸秆生物炭孔隙结构清晰且具有深度,比表面积为93.47 m~2·g~(-1)。经不同生物质炭40 d修复后,不同处理总石油烃及各组分烃类去除效果:芦苇秸秆生物炭玉米秸秆生物炭松针生物炭CK(对照组)。所有处理组中石油烃各组分的去除效果:饱和烃芳香烃非烃类物质,各组分烃类呈现不同降解规律。生物炭可提高石油污染土壤中总石油烃及各组分烃类物质的去除效果,其中芦苇秸秆生物炭对石油污染土壤的修复效率最高。     

菌根技术在重金属污染修复中的研究与展望

菌根技术作为一种生物新技术对于重金属污染土壤的生物修复正在为全球环境工作者所关注。在土壤中菌根及其庞大的菌丝体网可以分泌大量的生物化学物质，改变植物根际环境及重金属的存在状态或降低重金属的毒性；还可以通过在植物体内的累积以及菌根真菌菌丝体的螯合等各种机制，实现对重金属的提取和固定，达到菌根重金属修复的目的。文章通过讨论菌根植物对重金属修复的作用机制，提出今后菌根技术在重金属植物修复中的新思路；认为应在通过广泛调查、筛选超积累菌根植物的基础上，不断探索植物一微生物一菌根体系修复问题，同时认为应将基因工程引入菌根植物的重金属修复研究中，以促进土壤重金属污染的生物修复。