固定化毛霉对工业和农田污染土壤中多环芳烃的降解和生物有效性评价

为了探讨微生物修复不同类型多环芳烃污染土壤的可行性,应用固定化毛霉对多环芳烃污染工业土壤及农田土壤进行微生物修复,用羟丙基-β-环糊精(HPCD)提取模拟评价多环芳烃的微生物可利用性,并分析多环芳烃微生物降解和生物可利用性的相关关系.焦化厂污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为77.6%,沈抚灌区污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为54.2%,焦化厂土壤和污灌区农田土壤中多环芳烃降解差异明显.焦化厂土壤和污灌区土壤中多环芳烃的30 d降解量和多环芳烃的环糊精可提取量具有相关性,各环数多环芳烃的环糊精可提取量变化解释了焦化厂和污灌区土壤中多环芳烃降解的差异机制,说明可用环糊精提取量预测微生物降解土壤多环芳烃的情况.     

焦化厂污染土壤中多环芳烃降解菌的分离及降解特性

分别以芴(3环)、荧蒽(4环)和苯并[b]荧蒽(5环)为唯一碳源(1 mg/L),采用平板划线法对某焦化厂污染土壤中的多环芳烃降解菌进行分离.通过自制的呼吸器,研究所得多环芳烃降解菌对14C-菲(5μL/100 mL 40~60 mCi/mmol)的矿化情况;通过序批试验,以煤焦油为碳源(1μL/mL),研究这些菌对19种多环芳烃的降解情况.多次划分后,得到4种菌,经鉴定命名为博特氏菌L1、苍白杆菌L1、微杆菌L1和赤红球菌L1.经过3周的矿化实验,微杆菌L1可以将14C-菲全部矿化成14CO2,赤红球菌L1可将大约60%的14C-菲矿化成14CO2,而博德特氏菌L1和苍白杆菌L1对14C-菲无矿化作用.经过5周的降解实验,博德特氏菌L1对大多数多环芳烃表现了良好的降解作用,苍白杆菌L1和微杆菌L1对部分多环芳烃有降解作用,而赤红球菌L1培养系统中某些多环芳烃的浓度甚至有增大,这可能与其在代谢过程中产生表面活性物质有关.所得4种菌在焦化厂污染土壤的微生物修复中具有较大的应用潜力.图3表1参27     

微生物修复土壤多环芳烃污染的研究进展

多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变性质的持久性有机污染物,主要来源于煤、石油等燃料的不完全燃烧,易吸附于固体颗粒表面和有机腐殖质,化学结构稳定,能长期存在于自然环境,给人类健康和生态环境带来很大的危害。中国土壤多环芳烃污染严重,因此急需寻求有效的修复方法进行治理。在众多的多环芳烃污染修复方法中,微生物修复因其低成本、高效、污染少等优点成为研究热点。科学家们从自然界中分离出了多种细菌、真菌等具有降解多环芳烃能力的微生物,并对多环芳烃的降解机理进行了探索,结果表明,微生物在代谢活动过程中能够产生酶来实现对土壤中多环芳烃的降解。细菌主要通过产生双加氧酶来催化多环芳烃的加氧反应,而真菌可以通过分泌木质素降解酶系或单加氧酶来氧化多环芳烃。两种途径均是首先通过降低多环芳烃的稳定性,使之容易被进一步降解。目前,微生物修复技术正逐步应用于PAHs污染土壤的实地修复,且已取得一定成效。文章简要介绍了降解多环芳烃的微生物,对多环芳烃的微生物降解机制进行了综述,讨论了影响微生物修复过程的因素,列举了常见的微生物修复相关技术,展望了今后的研究趋势。     

强化生物堆法修复多环芳烃污染土壤的初步研究

以多环芳烃(PAHs)污染场地土壤为研究对象,研究了不同工艺条件的生物堆反应器中PAHs降解效果,并通过对PAHs高效降解混菌的筛选富集,探讨菌液投加对生物堆技术处理PAHs污染土壤的强化修复作用效能。结果表明,生物堆运行过程中土壤pH和含水率基本保持稳定,总PAHs在9 d内快速降解,降解率达到80%以上,之后基本不变;生物堆在短期内(9 d)对低分子质量(2～3环)PAHs具有较高降解效率,达到91%;但中、高分子质量(4～6环)PAHs的降解效率只有60%,降解中、高分子质量PAHs可能需要更长时间。在试验期内添加表面活性剂、通风和投加PAHs降解菌液对总PAHs降解率均没有显著提升,但添加菌液后土壤脱氢酶活性大幅升高,投加菌液的3#和4#处理在80 d时脱氢酶活性较41 d时分别增加约7倍和9倍。PAHs降解菌液可能对PAHs降解中间产物的进一步矿化起到显著促进作用。添加表面活性剂并通风处理的脱氢酶活性更高,达到10 740μg·g~(-1)·h~(-1),说明其对中间产物降解的促进作用更大。该研究验证了生物堆技术在PAHs污染土壤修复中的有效性,并对比了不同强化措施对修复效果的影响,为该技术在PAHs污染场地修复中的应用提供了重要数据支撑。     

蚯蚓驱动的滨海盐碱农田土壤中多环芳烃生物降解的机制研究

滨海盐碱地是中国重要的耕地资源,而人类活动等加重了滨海盐碱地的多环芳烃（PAHs）污染。微生物降解是去除土壤PAHs污染的重要手段。外源微生物的低环境适应性限制了其实际应用,诱导强化土著微生物原位修复具有重要意义。以较难降解的三环芳烃-蒽为多环芳烃代表,湛江市轻度滨海盐碱土为污染研究对象,赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）为受试生物,设置4组处理（灭菌对照,SS;灭菌土壤加蚯蚓,SE;自然对照,OS;自然土壤加蚯蚓,OE）。比较不同时间段各处理土壤中蒽的降解效率、理化性质和培养结束时土壤微生物群落结构,明确蚯蚓对粤西地区滨海农田土壤蒽降解的强化效果、降解功能微生物种群和关键环境因子的贡献率。结果表明：蚯蚓能够影响滨海盐碱土壤中蒽的降解,并且加速其降解。在OS中蒽降解率为40.7%,而SS中蒽的降解率仅为17.7%。土壤中蒽的降解以生物降解为主（23.0%）,而不是非生物降解（17.7%）。OE处理的降解效率最高为62.1%,SE处理的降解效率为50.4%。蚯蚓强化非生物降解和肠道菌群作用共同的效果（32.7%）高于蚯蚓强化土著微生物降解的效果（21.4%）。同时,蚯蚓影响了土...     

水-硅油双相体系对多环芳烃降解菌的筛选及鉴定

选用水-硅油双相体系驯化筛选降解多环芳烃的优势菌株。筛选体系为：50mL无机盐溶液＋10mL硅油。从74瓶富集液中,对降解效果明显的富集液进行多环芳烃降解率的液相色谱定量测定。对蒽的降解率最高为45%;对荧蒽的降解率最高为99%,几乎全部降解,对苯并[a]芘的降解率为27%。筛选到一株能够高效降解蒽、菲、芘、荧蒽的菌株,编号LD29,鉴定结果为矢野口鞘氨醇杆菌LD29（Sphingobium yanoikuyae LD29）。富集液Y12对5种多环芳烃的降解效果同样很明显。     

微杆菌3-28对萘、菲、蒽、芘的降解

研究了以多环芳烃为唯一碳源富集培养的微杆菌3-28对不同多环芳烃化合物(Polycyclic aromatichydrocarbons,PAHs)及混合PAHs的降解能力,以及在无机基础培养基中生长时PAHs浓度与一些主要环境因子如pH值、盐度、温度对细菌降解PAHs的影响.结果表明,微杆菌3-28X对萘、菲、蒽和芘均有较高的降解能力,112 h后萘与菲完全降解,而蒽和芘28 d的降解率分别为97.54%、90.2%.初始底物浓度会影响细菌生长速率,底物浓度过高不利于细菌生长.相同培养时间下多底物培养液中的菌群浓度明显高于单底物系统.微杆菌3-28能够在pH 6.0-9.0、盐度10～30g/kg,温度40～55℃的环境下生存,并保持较高的降解能力.图8参33     

菲在土壤中的微生物降解研究

研究了不同条件土壤中多环芳烃菲的降解动态。结果表明：温度和底物浓度对土壤中菲的降解有较大影响,未灭菌土壤中菲的降解半衰期为5.1d;从污染土壤中分离到一株高效降解菲的菌株,经16S rDNA鉴定为产碱杆菌属（Alcaligenes bacterium LBM.）,同源性高达99%;随着优势菌接种量增加,基础培养基中菲降解速率逐渐加快;Fe3＋、Co2＋和Cu2＋对优势菌降解菲能力均有不同程度影响,其中以Fe3＋影响最明显。     

黄孢原毛平革菌对氯代蒽的生物降解及降解途径

氯代多环芳烃(chlorinated polycyclic aromatic hydrocarbons, Cl-PAHs)是多环芳烃的氯代衍生物,其毒性与母体相当甚至高于母体,在各种环境介质中广泛存在且难以降解,对生态环境和人类健康具有一定的潜在威胁.微生物降解是环境中去除有机物的主要途径之一,本文以白腐真菌的模式菌种-黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium, Pc)为代表,优化了Pc菌对氯代蒽的降解条件、探究了降解效果以及降解动力学,并分析了可能的降解途径.结果表明,Pc菌对氯代蒽有一定的降解能力.当液体培养基的初始pH值为4.5,Pc菌接种量约为每毫升1×10~5个时,在35℃,120 r·min~(-1)的恒温摇床中培养6 d后,接入浓度为100 mg·L~(-1)的底物能够达到较高的降解效率.在此条件下降解16 d后9-ClAnt和9,10-Cl_2Ant的降解率分别达到了96.45%和92.83%.动力学分析表明,Pc菌降解氯代蒽的过程符合一级动力学方程.分析降解过程,检测到5种降解中间产物,结合生物催化反应的特点推测了氯代蒽可能的降解途径.     

土壤和地下水中多环芳烃生物降解研究进展

多环芳烃是一类普遍存在于环境中的难降解的危险性"三致"有机污染物。受污染的土壤和地下水中的多环芳烃,生物降解是其归宿的主要途径。研究表明,对于土壤中低分子量多环芳烃类化合物,微生物一般以唯一碳源方式代谢;而大多数细菌和真菌对四环或四环以上的多环芳烃的降解作用一般以共代谢方式开始。文章重点论述了多环芳烃的来源、降解多环芳烃的微生物、生物降解机理、影响生物降解的因素以及生物修复方法。认为今后的研究方向是高分子量多环芳烃的降解机理与降解途径,基因工程技术在多环芳烃生物降解方面的应用,以及生物表面活性剂产生的机理及其在实际处理中的应用等。     

Porphyrobacter sp.D22F的降解特性及其在石油降解菌群中的生态位

为揭示多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)降解微生物资源的多样性和石油降解菌群的优势菌,研究了从南海沉积物中分离得到的一株PAHs降解菌D22F的降解特性及其在石油降解菌群D22-1中的生态位.对菌株D22F进行16S rRNA基因同源性分析及透射电镜观察以初步确定其种属,通过培养法、气相色谱质谱联用(GC-MS)测定其多环芳烃降解范围和降解率,通过简并引物PCR扩增其PAHs双加氧酶大亚基基因片段并进行系统发育分析,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)监测石油降解菌群中的优势菌.结果表明,与菌株D22F的16S rRNA基因相似度最高的模式株为产卟啉杆菌属Porphyrobacter tepidarius DSM 10594T(AF465839;98.55%).该菌株能降解萘、甲基萘、苊、硫芴、菲、蒽等;对初始浓度为0.2 g/L菲10 d后的降解率可达90%以上.从其基因组DNA中克隆到的PAHs起始双加氧酶大亚基基因phnAc与Novosphingobium aromaticivorans DSM 12444中的质粒pNL1(CP000676)上的bphA1f基因相似度最高,达到99.41%.DGGE谱图显示,菌株D22F是石油降解菌群中的3种优势菌之一,在传代菌群中可稳定存在.Porphyrobacter sp.D22F为产卟啉杆菌属(Porphyrobacter)中首株以低分子量PAHs为唯一碳源和能源的菌株,是石油降解菌群的优势菌.     

北京市某废弃焦化厂不同车间土壤中多环芳烃（PAHs）的分布特征及风险评价

以北京市某废弃焦化厂为研究对象,系统采集了6个车间0～4m深的26个土壤样本,利用GC/MS检测了U.S.EPA优控的16种多环芳烃(PAHs)的含量,分析了PAHs在焦化厂不同车间表层土壤的污染状况和深层土壤中的垂直分布特征并对土壤污染风险进行了评估.结果表明,1)该废弃焦化厂不同车间表层土壤(0～20cm)总PAHs(∑PAHs)的残留量介于672.8～144814.3ng·g-1之间;污染程度排序为:回收车间>老粗苯车间>焦油车间>炼焦车间>水处理车间>制气车间.2)该厂未受扰动的土壤样品显示PAHs主要聚集在表层土壤,并随着土壤深度的增加而迅速减少;其他样点由于土壤扰动,∑PAHs含量最大值出现在第三层土壤(80～180cm);该厂4m深底层土壤仍有高浓度PAHs,∑PAHs含量最高值出现在炼焦车间,达12953.1ng·g-1.3)焦化厂土壤PAHs污染主要集中在3环和4环的PAHs单体上,分别占到污染总量的51.3%和31.7%.4)根据Maliszewska-Kordybach的PAHs总量标准及加拿大土壤PAHs单体治理标准,该厂回收、老粗苯、焦油和炼焦车间表层和深层土壤PAHs含量均达到重污染水平,并对其周围土地带来较大风险,需要治理.     

Dissipation of polycyclic aromatic hydrocarbons and microbial activity in a field soil planted with perennial ryegrass

Dissipation and plant uptake of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in contaminated agricultural soil planted with perennial ryegrass were investigated in a field experiment. After two seasons of grass cultivation the mean concentration of 12 PAHs in soil decreased by 23.4% compared with the initial soil. The 3-, 4-, 5-, and 6-ring PAHs were dissipated by 30.9%, 25.5%, 21.2%, and 16.3% from the soil, respectively. Ryegrass shoots accumulated about 280 μg·kg^-1, shoot dry matter biomass reached 2.48 × 10⁴ kg·ha^-1, and plant uptake accounted for about 0.99% of the decrease in PAHs in the soil. Significantly higher soil enzyme activities and microbial community functional diversity were observed in planted soil than that in the unplanted control. The results suggest that planting ryegrass may promote the dissipation of PAHs in long-term contaminated agricultural soil, and plant-promoted microbial degradation may be a main mechanism of phytoremediation.     

海洋环境中多环芳烃的微生物降解研究进展

多环芳烃 (PAHs)是一类广泛分布于海洋环境中的含有两个苯环以上的有毒有害污染物 ,主要来源于人类活动和能源利用过程 ,如石油、煤、木材等的燃烧过程 ,石油及石油化工产品的生产过程 ,海上通过地面径流、污水排放及机动车辆等燃料不完全燃烧后的废气随大气颗粒的沉降进入海洋环境中 .由于多环芳烃的潜在毒性、致癌性及致畸诱变作用[1,2 ] ,通过生物累积及食物链的传递作用 ,给海洋生物、生态环境和人体健康带来极大危害 ,已引起各国环境科学家的极大重视 .美国环保局在上世纪 80年代把 16种未带分支的多环芳烃确定为环境中的优先污染物[…     

多环芳烃污染土壤的微生物-紫花苜蓿联合修复效应

微生物-植物联合修复技术作为一种低耗高效的新型修复手段已经被广泛应用于有机污染土壤的修复领域并取得了较好的效果,新型生物资源的应用将推动该方法的进一步发展。本研究采用温室盆栽实验,以里氏木霉（Trichodermaressei FS10-C）、根瘤菌（Rhizobium meliloti）和紫花苜蓿（Medicago sativa L.）作为供试生物,设置添加灭活菌剂-无紫花苜蓿（CK）、添加灭活菌剂-种植紫花苜蓿（A）、接种木霉菌剂-种植紫花苜蓿（TA）、接种木霉菌根瘤菌复合菌剂-种植紫花苜蓿（TRA）4种处理,探究微生物-植物联合修复对多环芳烃（PAHs）污染土壤的生物修复效果及其微生态效应。结果表明,经过60 d的培养,微生物不仅促进了紫花苜蓿的生长,而且在紫花苜蓿的协同作用下进一步提高了土壤中PAHs降解率。TA处理中紫花苜蓿生物量增加了5.88%,而TRA处理进一步促进了紫花苜蓿的生长,其生物量增加了11.15%;A、TA和TRA处理下土壤中PAHs的降解率分别为17.02%、25.62%、32.93%,显著（p〈0.05）高于处理CK（5.67%）。此外,接种菌剂处理（TA、TRA）对土壤中高分子量PAHs具有更好的降解效果,A处理土壤中4-、5（＋6）环PAHs的降解率分别为18.13%、24.74%,TA处理为21.41%、28.34%,而TRA处理则为21.29%、30.11%。同时,紫花苜蓿能够通过其根际效应显著促进土壤微生物活性,相较于CK处理,A、TA、TRA处理土壤脱氢酶活性分别提高了33.20%、34.58%、32.65%,A、TA、TRA处理AWCD值和微生物群落多样性指数均显著（p〈0.05）高于CK。通过木霉、根瘤菌与紫花苜蓿联合作用不仅可以有效地降解土壤中的PAHs,而且能够恢复土壤微生物生态功能多样性和稳定性。因此,该方法是一种极具潜力的生物修复手段,具有广阔的市场应用前景。     

厌氧-膜生物反应器处理垃圾渗滤液中多环芳烃的研究

采用固相萃取前处理和气相色谱／质谱联用的方法,分析厌氧．膜生物反应器处理垃圾渗滤液中多环芳烃的去除效果．结果表明,对多环芳烃的总去除效率超过80％;大部分三环、四环和五环的芳烃可在处理过程中被厌氧降解．多环芳烃的主要降解反应发生在厌氧滤池工艺段,然而SCOD(溶解性化学耗氧量),BOD和TOC的主要去除工艺段则是膜生物反应器．     

生物修复PAHs污染土壤对酶活性的影响

在PAHs污染土壤生物修复过程中,以黑麦草、苜蓿为修复植物,固定化微生物菌剂为外源微生物,通过盆栽实验研究了不同处理对土壤酶活性的影响,以及酶活性与PAHs的去除效果之间的相关性。结果表明,植物修复、微生物修复及两者联合修复均显著提高了土壤PAHs的去除效果,其中黑麦草和苜蓿与微生物菌剂联合修复效果分别达到37.57%和38.41%,比单独的植物修复和菌剂修复高出一倍左右。各种生物修复同时促进了土壤多酚氧化酶、脱氢酶及脲酶的活性,减少了过氧化氢酶活性。过氧化氢酶活性与多酚氧化酶活性呈显著负相关（P〈0.05）、而脲酶与多酚氧化酶显著正相关（P〈0.05）。进一步分析表明PAHs的去除率与脱氢酶活性极显著正相关（P〈0.01）,与多酚氧化酶活性呈显著正相关（P〈0.05）,与过氧化氢酶活性呈负相关（P=0.564）;因此,在PAHs污染土壤生物修复过程中,可以选择土壤脱氢酶活性和多酚氧化酶活性作为PAHs修复效率的微生态指示指标。     

高分子量多环芳烃--苯并[a]芘的生物降解研究进展

多环芳烃(PAHs)是一类广泛分布于海洋环境中的含有两个以上苯环的有机化学污染物.苯并[a]芘(BaP)是一种由5个苯环组成的分布广泛、致癌性极强的多环芳烃化合物,人们将其作为多环芳烃的指示物,通过研究其在环境中的产生、迁移、转化、降解及毒理作用来判断多环芳烃的污染情况.BaP已成为国内外环境监测的重要指标之一.本文综述了不同环境中BaP的来源与分布,BaP在环境中的行为,微生物对BaP的代谢途径,以及微生物降解BaP的相关限制因子,并结合作者在这方面研究的部分工作与目前国际研究的热点,提出值得进一步探究的有关问题.图4表3参51