未开发油气田地表烃氧化菌空间定量分布

利用Real-time PCR技术,分别对非油气田对照区域、未开发油田、未开发气田地表30、60、100、150、200 cm深度的甲烷氧化菌、C5～C16烃氧化菌进行定量研究,目的在于加深对该类型区域烃氧化菌空间分布特征的了解,为微生物油气勘探技术的发展提供基础资料.结果表明,气田区域甲烷氧化菌(pmoA)含量为1.34E+04～3.90E+05 copies.g-1,并随深度的加深逐渐减少;油田仅为3.14E+02～4.32E+03 copies.g-1.100～200 cm深度,油田C5～C16烃氧化菌(alkB)含量为1.38E+07～3.61E+07 copies.g-1,高于等深度对照(4.24E+06～2.14E+07 copies.g-1)和气田区域(5.82E+06～3.52E+07copies.g-1).甲烷氧化菌分布受全氮、有机碳、pH影响显著,相关系数分别为0.859、0.631、-0.549,而C5～C16烃氧化菌分布受环境因素影响相对较小.100～200 cm深度范围内,该区域全氮、有机碳、pH等理化因素相对稳定,烃氧化菌含量在不同深度间差异较小.因此,本研究表明,气田区域具有明显的甲烷氧化菌异常,油田在100 cm以下深度具有一定的C5～C16烃氧化菌异常;100～200 cm更适于作为统一取样深度进行大范围定量调查,但仍需要进一步的验证.     

正十六烷在电场作用下的迁移与微生物降解

研究了砂土中的正十六烷在电动强化微生物作用下的迁移特征和影响因素,揭示利用非均匀电动力学技术修复链烷烃污染土壤的特性。结果表明:非均匀电动力学过程能有效地促进土壤中正十六烷和细菌的迁移,电渗析是其主要作用机理。在1.2V/cm电压梯度下砂土中的正十六烷向阴极迁移速率约为0.7cm/d;电极对污染物、降解菌的迁移作用和电极反应引起的土壤pH变化使得污染物主要在距阳极15cm处被降解,可利用该过程将污染物迁移到规定区域,然后投加高效降解菌进行定点修复。     

三种细菌降解直链烷烃的效果及降解动力学研究

从石油污染土壤中筛选出克雷白氏菌属(Klebsiellasp.,A5)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.,A6)和无色杆菌属(Achromobacter sp.,A10)3种石油烃降解菌,研究了其对石油烃中不同碳原子数的3种直链烷烃(正十四烷、正十五烷和正十六烷)的降解效果。结果表明:克雷白氏菌属对3种烷烃的降解能力相对较差;假单胞菌属对3种烷烃的降解效果较好,5d的降解率均达到80%以上,且对正十六烷的降解率高达95.9%;无色杆菌属对正十五烷和正十六烷也有较高的降解率,对正十五烷的降解率达80%以上,对正十六烷的降解率达90%以上。选取降解效果最好的假单胞菌属对正十六烷进行降解动力学研究,结果表明:当正十六烷初始含量为100mg/L、200mg/L、400mg/L和800mg/L时,其降解动力学与一级动力学方程拟合效果良好,其降解半衰期为1.79~3.22d;同时,降解过程中菌体浓度的变化显示,环境中的正十六烷含量越低,菌体的对数生长期越短,当正十六烷含量为100mg/L和200mg/L时,A6菌的对数生长期仅持续1d左右就进入稳定期,而当正十六烷含量达到400mg/L以上时,A6菌的对数生长期持续2d后,生长菌群总数处于平坦阶段。     

石油污染土壤的生物修复技术及微生物生态效应

利用投菌法和生物刺激法对陕北子长石油污染土壤进行微生物修复研究.通过利用红外分光光度法测定不同处理方法对石油烃的去除效果确定了修复陕北石油污染土壤的最佳方案.修复过程中利用最大可能计数法(MPN)、PCR-琼脂糖电泳法、PCR-DGGE法分别测定了石油烃降解菌数目、催化基因、土壤微生物多样性对土壤微生物生态效应进行研究.结果发现石油污染土壤不同生物处理修复效果为:生物刺激(加入N、P营养物质)生物强化(投加降解菌)其他.土壤中石油烃降解率与可降解石油烃的催化基因含量之间存在正相关关系,修复过程中土壤中的石油烃和烷烃降解菌数量显著多于多环芳烃降解菌数量,投加外源降解菌SZ-1可以显著提高土壤细菌群落的多样性.研究结果有助于深入理解生物修复石油土壤过程中的微生物生态效应变化.     

降解石油微生物菌种的筛选及降解特性

从辽河油田的渣油中富集分离出24株细菌,经初步降解试验,筛选出对原油降解率高于30%的菌株10株;并进一步研究了其中8株菌对渣油不同组分的降解能力.结果表明,原油中不同组分可被降解的程度不同,其中,芳香烃的降解率可达80%;沥青质的最高降解率为53%;饱和烃的最高降解率为37%;非烃的最高降解率为30%;GC-MS分析表明,饱和烃中的环己烷、长链烷基苯和二环烷系列均能被明显降解,芳香烃中的烷基萘系列经降解后几乎消失,三环的菲和甲基菲以及五环的苯并芘降解不明显;其次,不同菌对各组分的的降解能力也显著不同.菌株初步鉴定结果表明,降解力强,尤其对非烃和沥青质降解效果较好的ptr15和ptr20分别为芽孢杆菌和微杆菌,其对沥青质的降解效果高于目前已有的报道.     

氧气条件对矿化垃圾修复石油污染土壤的影响

通过对比不同氧气条件下矿化垃圾修复石油污染土壤的效果、降解产物、生态毒性、酶活性和微生物群落,分析了氧气条件对矿化垃圾修复石油污染土壤的影响.结果表明,添加矿化垃圾在厌氧、好氧和厌氧-好氧3种氧气条件下对微生物修复石油污染土壤都有较好的强化效果.修复的最佳氧气条件为好氧,好氧修复后土壤总石油烃（TPH）去除率最高,土壤生态毒性最小.厌氧-好氧试验的TPH去除率和土壤生态毒性介于厌氧和好氧试验之间.好氧条件更利于小分子石油类污染物的降解,修复后链烷烃、烯烃、芳香烃和芳香烃衍生物的去除率最高,新增污染物主要为环烷烃、含卤有机物和含氮杂环有机物.而厌氧条件更利于大分子石油类污染物的降解,修复后环烷烃、环烷烃衍生物和含氮杂环有机物的去除率最高,新增污染物主要为支链烷烃、环烷烃和含氧环状有机物.好氧条件下土壤微生物总活性更高,而厌氧条件下土壤微生物多样性更高.纲水平上,厌氧和好氧条件下土壤优势细菌都为放线菌纲、β-变形菌纲和γ-变形菌纲,优势真菌都为粪壳菌纲.但在属水平上优势菌差异很大,好氧条件下的石油烃降解菌更多,而厌氧条件下的石油烃衍生物降解菌更多.     

油气田土壤样品中可培养丁烷氧化菌多样性研究

分别采用丁烷或丁醇选择培养法,对采自四川省达州市普光气田和湖北省江汉油田的土壤样品中的丁烷氧化菌进行了分离、纯化、16S rRNA基因序列测定及系统发育研究,探讨不同油田不同环境中烃氧化菌数量、系统发育地位以及种群多样性的差异.结果表明,初步分离获得共25株丁烷氧化菌,分属于厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria).2个油田样品分离出的丁烷氧化菌群落结构简单,均包括芽孢杆菌(Bacillus)、假单胞菌(Pseudomonas)、红球菌(Rhodococcus)和节杆菌(Arthrobacter)4个属的细菌,苍白杆菌属(Ochrobactrum)和分支杆菌属(Mycobacterium)的细菌分离自普光气田.普光气田分离出的丁烷氧化细菌数量和多样性略高于江汉油田.     

菌糠强化微生物降解石油污染土壤修复研究

采用菌糠协同高效石油烃降解菌Microbacterium.sp.Q2进行石油污染土壤修复试验研究,分别设置菌糠固定化微生物组（SIM）、菌糠-游离菌组（SMSB）、菌糠单独组（SMS）和对照组（CK）4组修复实验.考察不同处理方式下对石油污染土壤微生物数量、酶活性和石油烃降解效果的差异性并确定石油污染土壤的最佳修复方案.结果表明：不同修复方式下,SIM组的土壤呼吸强度、微生物数量及酶活性较其他组有明显提高,其对石油烃去除率分别比其他3组提高11.84%、22.15%、54.09%.土壤中脱氢酶活性以及微生物活性与石油烃降解率的相关性显著,此外菌糠固定化微生物对石油污染土壤修复具有生物强化和生物刺激协同的作用机制.     

一株石油烃降解菌的分离、鉴定及降解特性

从胜利油田采油厂石油污染土壤中分离筛选到一株石油高效降解菌SY-02,以石油烃为唯一碳源和能源。在总石油烃(TPH)浓度为1%(W/V)培养液中接种一定量的该菌,30℃、200r/min摇瓶振荡培养7d,TPH降解率可达71%。经形态、生理生化及16S rDNA同源性等指标分析,初步鉴定该菌种属Pseudomonas chlororaphis(绿针假单胞菌)。纯烃底物降解实验表明正十六烷最易被SY-02菌代谢,其次是单环芳烃苯,然后是二环芳烃萘和三环芳烃菲,环烷烃较难被利用。     

石油烃污染非均质场地微生物群落结构及降解作用

为探究冲洪积扇上游强非均质性石油烃污染场地中微生物降解作用强弱,深入分析场地微生物修复的可能性,选取潮白河上游某典型废弃加油站为研究对象。受冲洪积扇条件控制,区内非均质性强,地下水埋深较大。现场采集土样进行微生物高通量测序分析;装填土柱进行室内淋滤实验,开展微生物降解对比分析。结果表明:未受污染区域（T1）的优势菌门为厚壁菌门（Firimicutes）,优势菌属为Paenisporosarcina,其相对丰度分别为40.1%和34.8%;污染区域可识别的优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）,优势菌属为芽孢杆菌属（Bacillius）,其相对丰度分别为35.1%~52.2%和7.7%~16.8%,石油烃污染物较大程度上改变了区域的微生物群落结构和多样性,埋深和含水条件也是重要的影响因素。微生物降解对比实验表明,吸附作用是初始阶段石油烃污染物的主要去向,柱间出水石油烃浓度差值显示:0~200 h阶段微生物降解作用较为强烈,起主导作用,但去除量小于吸附作用。自然条件下,强非均质石油烃污染场地中石油烃降解优势菌的结构占比较低,数量较少,微生物降解作用微弱。     

Characterization of depth-related microbial communities in lake sediment by denaturing gradient gel electrophoresis of amplified 16S rRNA fragments

The characterization of microbial communities of different depth sediment samples was examined by a culture-independent method and compared with physicochemical parameters, those are organic matter （OM）, total nitrogen （TN）, total phosphorus （TP）, pH and redox potential （Eh）. Total genomic DNA was extracted from samples derived from different depths. After they were amplified with the GC-341 f/907r primer sets of partial bacterial 16S rRNA genes, the products were separated by denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE）. The profile of DGGE fingerprints of different depth sediment samples revealed that the community structure remained relatively stable along the entire 45 cm sediment core, however, principal-component analysis of DGGE patterns revealed that at greater sediment depths, successional shifts in community structure were evident. The principle coordinates analysis suggested that the bacterial communities along the sediment core could be separated into two groups, which were located 0-20 cm and 21-45 cm, respectively. The sequencing dominant bands demonstrated that the major phylogenetic groups identified by DGGE belonged to Bacillus, Bacterium, Brevibacillus, Exiguobacterium, γ-Proteobacterium, Acinetobacter sp. and some uncultured or unidentified bacteria. The results indicated the existence of highly diverse bacterial community in the lake sediment core.     

内蒙古河套灌区不同盐碱程度的土壤细菌群落多样性

采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对内蒙古河套灌区三种不同盐碱程度土壤(盐土,强度盐化土,轻度盐化土)不同深度(0~20cm和20~30cm)土壤细菌16S rDNA V3~V6可变区扩增片段进行分析,并对土壤理化性质进行了测定.结果表明:细菌群落多样性随土壤盐碱化程度的加深而减少(轻度盐化土 > 强度盐化土 > 盐土),随土壤深度的增加而降低(细菌群落多样性0~20cm土层大于20~30cm土层).细菌Shannon-Wiener指数在轻度盐化土中最大为3.36,在强度盐化土和盐土分别为3.05和2.49.不同盐碱程度土壤以细菌相似系数聚类,分为0~20cm层与20~30cm层两大族群,土壤细菌群落Shannon-Wiener指数在0~20cm层中(盐土为3.04,强度盐化土为3.29,轻度盐化土为3.36)均大于在20~30cm层(盐土为2.49,强度盐化土为3.05,轻度盐化土为3.14).相关性分析和典范对应分析表明,土壤w(EC)、pH值、w(SOC)、w(TP)是土壤细菌群落结构多样性的显著影响因素,不同盐碱程度土壤中细菌群落的Shannon-Wiener指数与土壤w(EC)(r=-0.542,P < 0.05)、pH(r=-0.526,P < 0.05)呈显著负相关,与土壤w(SOC)(r=0.700,P < 0.01)和w(TP)(r=0.805,P < 0.01)呈极显著正相关.w(EC)和pH对盐碱土壤细菌群落结构的影响力最大. 回收DGGE图谱中20个优势条带进行测序分析,结果显示,变形菌纲(α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲和δ-变形菌纲)是盐碱土壤的主要类群.     

典型油田区油污土壤微生物群落区域性分布研究

石油污染改变土壤微生态环境,驱动了土壤微生物群落结构的演替与进化.为了深入探究油田区油污土壤中微生物群落分布特征,揭示区域性的土壤微生物群落结构成因,采用Miseq平台的16S rDNA扩增子测序技术分析了辽河油田和大庆油田区6组共计18个土壤样品的微生物群落多样性及结构组成,并结合土壤环境因子指标剖析了群落结构成因,进而预测了具有石油代谢能力的功能菌属.结果表明,石油含量随着距井口距离增加而减少,石油的空间分布特征是影响微生物群落结构变化的关键因子,6组土壤样品的OTU分属于49门、131纲、169目、328科和564属,微生物种群多样性随着污油浓度的增加而减小;两油田共有5个相同优势菌门,2种优势菌属;辽河油田区独特优势菌门为Saccharibacteria门,优势菌属为微枝形杆菌属（Microvirga）、分支杆菌属（Mycobacterium）和Defluviicoccus属;大庆油田独特优势菌门为拟杆菌门（Bacteroidetes）,独特优势菌属包括盐单胞菌属（Halomonas）、食烷菌属（Alcanivorax）和海杆菌属（Marinobacter）等.冗余分析（RDA）结果表明污油组成是微生物群落差异性分布的决定性因素,胶质的高含量与强毒性诱导辽河油田区微生物群落获得较强的胁迫抗性;同时区域生态环境背景差异也是影响微生物群落整体胁迫抗性的重要因子.结合PICRUSt分析预测,共发现2种辽河油田区和5种大庆油田区石油功能降解优势菌属,为石油降解功能菌剂的种质资源的高效开发提供目标菌株.     

油田区土壤微生物种群构成及系统分类初步研究

通过直接从土壤中提取总DNA,并对其16S rDNA 片段作PCR-DGGE分析,对油田区土壤微生物种群及其分布进行初步研究.结果表明,本研究改进的方法DNA提取率提高到现有方法的1.4～2.2倍,纯度提高到1.8～2.0;不同区域环境下石油污染土壤的微生物种群构成存在差异,CQ油田和DQ油田种群构成相似性较高,SL油田和YM油田则差异显著,其影响因素包括含油率、含水量等土壤基本特性;各油田土壤微生物与参考序列的相似性达89%～100%;油田区土壤香农-威纳指数分布在0.5～1.2之间,且随着微生物数量和活性的升高略有增加.通过上述研究可为评价区域环境下石油污染土壤的微生物群落结构,调控和优化污染土壤的微生态环境以及识别优势群落提供客观、可靠的技术依据.     

区域地下水不同深度微生物群落结构特征

为了揭示区域地下水不同深度微生物群落结构特征及其与地下水环境相互作用关系,选取北京琉璃河地区,采集不同深度地下水样品,用于水化学分析和微生物16S rRNA基因V4-V5区测序.水化学分析结果显示,地下水中8种主要离子浓度随深度增加均呈减小趋势,Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-变化规律显著,工业较发达区NO₃^-浓度达155.30mg/L,SO₄^2-浓度达321.00mg/L,部分浅层地下水受NO₃^-和SO₄^2-污染.微生物分析结果显示,地下水中微生物群落多样性受深度影响显著,随深度增加微生物群落组成丰富.地下水中优势菌门为Proteobacteria （26.2%~95.2%）,优势菌属为Pseudomonas（1.5%~32.2%）,不同深度微生物菌属组成差异明显,浅层、中层和深层地下水特有菌属数目分别为74,60,54.NO₃^-、SO₄^2-、深度是影响地下水微生物群落的主要因子,且NO₃^-、SO₄^2-浓度受地下水深度影响程度大.地下水深度是影响微生物群落结构差异的重要原因.     

垃圾处理园区周边土壤-地下水重金属分布特征

测定并分析生活垃圾综合处理园区周边剖面土壤-地下水中重金属（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As、Cd和Hg）的含量结果表明,在土壤水的对流、扩散作用下重金属在各点位土壤剖面中均存在明显的纵向迁移现象,同时土壤介质的吸附、拦截等阻滞作用导致重金属主要富集于150~200cm中层土壤中.该区域土壤中重金属虽有积累但尚未超标,垃圾焚烧飞灰沉降导致上游点位土壤中重金属含量高于另外两个距离更近的下游点位;而园区邻近地下水中Zn、Ni含量相对其他远距离点位明显增加,且Zn含量超出了地下水质量标准,推测是由垃圾渗滤液下渗的影响所致.借助高通量测序手段分析发现,不同深度土壤及地下水之间的微生物群落结构存在显著差异（p<0.01）,由于还存在其他土壤环境要素的作用,土壤中大部分微生物群落受重金属影响较小,而地下水中微生物群落明显受到垃圾渗滤液中重金属Zn、Ni富集的影响.本研究可为垃圾综合处理园区的土壤-地下水系统污染风险评估奠定基础,为其环境安全管理提供科学指导.     

铜胁迫对小麦根系微域微生物群落的影响

小麦是我国主要的粮食作物,土壤重金属污染会严重威胁作物生长和粮食安全.大量研究表明根际微生物在调控作物发育和抗逆性方面具有非常重要的作用.因此,本研究通过高通量测序技术研究铜胁迫条件下小麦根际微生物群落的变化,从微生物学角度揭示铜污染胁迫对小麦根际的影响作用.采用盆栽培养试验对铜污染处理中小麦非根际、根际以及根内微生物进行测序后,分别比较小麦不同根系分区环境中的微生物群落结构和多样性.结果发现,所有处理中小麦的根内微生物多样性均显著（P<0.001）低于根际和非根际微生物多样性,表明根表作为微生物进入根内环境的门户,对根内微生物的定殖起着过滤和筛选的作用.铜污染胁迫降低了根际土环境中的微生物多样性,且差异显著（P<0.05）;而在非根际和根内环境中,尽管铜污染胁迫降低了对应根系分区中的微生物多样性,但差异不显著（P>0.05）.变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）是小麦根际和非根际环境中的共有优势菌群,通过比较发现铜污染胁迫对这两种优势菌门的影响作用较小.另外,芽孢杆菌属（Bacillus）、假黄色单胞菌属（Pseudoxanthomonas）和鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）等菌属具有较强的抗逆性,能够在铜污染胁迫下存活且能够为植物提供营养物质.     

砷污染湿地生境下土壤微生物多样性及群落结构特征

为研究As（砷）污染对微生物多样性的影响,找寻有利于As污染修复的抗As菌种,利用高通量测序技术分析As胁迫〔w（As）分别为0、80、100、150、200和400 mg/kg,依次记为AT0组、AT80组、AT100组、AT150组、AT200组和AT400组〕对湿地生境中土壤微生物多样性及群落结构特征的影响.结果表明:As污染会引起微生物多样性和群落结构的变化,但并不是简单的负相关.在各处理组中,AT80组的土壤中微生物多样性最高,OTU（operational taxonomic units）数高达1 849,较未经As处理的AT0组增加了58.9%,说明低As胁迫在一定程度上会刺激As敏感微生物的生长繁殖,如Desulfovibrio（脱硫弧菌属）和Allobaculum等菌属,使群落结构更加复杂多样.高w（As）（400 mg/kg）对微生物有明显的抑制作用,导致某些物种消亡和多样性下降.As胁迫会诱导抗As微生物〔如Pseuomonas（假单胞菌属）〕成为优势类群,群落结构趋于稳定、单一.微生物群落结构对不同w（As）胁迫有明显的响应特征,可作为As污染湿地土壤质量评价的灵敏指标.在AT400组中存在大量的Pseudomonas veronii,可为As污染湿地微生物修复提供借鉴.研究显示,微生物对As污染具有较为敏感的响应,其中,Proteobacteria（变形菌门）和Firmicutes（厚壁菌门）为As污染生境中微生物优势门类并且与非专性吸附态As和谷胱甘肽含量呈正相关.      

PCR-DGGE技术解析生物制氢反应器微生物多样性

为了揭示发酵法生物制氢反应器厌氧活性污泥的微生物种群多样性 ,从运行不同时期取厌氧活性污泥 ,通过细胞裂解直接提取活性污泥的基因组DNA .以细菌 16SrRNA基因通用引物F338GC/R5 34进行V3高变异区域PCR扩增 ,长约 200bp的PCR产物经变性梯度凝胶电泳 (DGGE)分离后 ,获得微生物群落的特征DNA指纹图谱 .研究表明 ,不同时期的厌氧活性污泥中存在共同种属和各自的特异种属 ,群落结构和优势种群数量具有时序动态性 ,微生物多样性呈现出协同变化的特征 .微生物多样性由强化到减弱 ,群落结构之间的相似性逐渐升高 ,演替速度由快速到缓慢 .优势种群经历了动态演替过程 ,最终形成特定种群构成的顶级群落 .