生物可渗透性反应墙修复石油烃污染地下水的效果及微生物多样性研究

采用可渗透性反应墙(PRB)协同微生物作用对石油烃污染地下水进行室内模拟修复.研究结果表明,生物PRB对石油烃污染地下水具有较好的处理效果.反应器运行200 d后,生物PRB前端介质总石油烃(TPH)含量高,15个取样点的TPH质量浓度为0.74～5.42 mg/L,后端介质TPH含量较低且分布较均匀,10个取样点中TPH均低于0.29 mg/L,生物PRB出水中未检出TPH.采用聚合酶链式反应(PCR)-变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对生物PRB内的微生物群落结构进行分析,结果显示,生物PRB中微生物群落结构的相似性随着横向距离的增大而降低,其中B2与B5取样点微生物相似度最高,达83.1％.在生物PRB前端TPH浓度高的部位,微生物群落较为稳定,多样性较低,而后端TPH浓度低的部位,微生物群落不稳定,多样性较高.     

强化生物通风修复过程中柴油衰减规律及其影响因素研究

强化生物通风技术对于修复因地下储油罐泄漏引起的土壤污染具有很大的应用前景。通过室内土柱模拟柴油泄漏污染土壤，从土柱中总石油烃（total petroleum hydrocarbon，TPH）剖面分布随时间的变化及降解模式角度，分析了其自然衰减和强化生物通风过程。结果表明：初始柴油浓度直接影响着各柱在自然衰减和强化生物通风过程中柱内的残余TPH平衡分布曲线的形状和浓度峰值位置；在前期自然衰减过程中（约1个月），当土壤中的柴油浓度为5 000～40 000 mg油/kg土时，整个柱内TPH变化的主要原因是重力扩散迁移的结果；当土壤中的柴油浓度≤5 000 mg油/kg土时，其TPH的变化不仅是重力扩散迁移作用的结果，生物降解作用也存在；通风约2个月后，抽提作用对于保持土柱上部柴油浓度稳定变化的意义较为突出。     

土壤石油烃污染的植物毒性及植物-微生物联合降解

通过盆栽实验研究了土壤石油烃污染对玉米和水稻根伸长的影响，并在土壤中接种经过筛选得到的石油烃降解菌，研究石油烃降解菌对石油烃毒性的影响以及对土壤中石油烃的降解。研究结果表明，石油烃浓度低于1 000 mg/kg时对玉米的根系生长有一定的刺激生长作用，随着石油烃浓度的增加，刺激根长生长的作用逐渐降低，研究结果表明，水稻根长受石油烃影响较小。通过对不同处理土壤中石油烃降解的研究结果表明，土壤中种植水稻对石油烃有一定的降解作用，但是不同处理下土壤中的石油烃降解率不同，其中水稻微生物联合处理下土壤中石油烃的降解速率最快，培养期内的降解效率达到53.3%。     

生物强化处理石油污染土壤理化性质和微生物学特性的纵向分布特征

采用原位强化生物修复技术对某区块石油污染土壤进行为期16个月的生物修复,考察了处置后污染土壤理化性质、微生物学特性以及石油烃组成的纵向分布特征。实验结果表明,经过修复后各土层的石油烃去除率是表层土IN-3(50.42%)中层土IN-2(23.54%)底层土IN-1(10.51%);IN-1处于缺氧环境,存在硫酸盐还原和反硝化作用,使得土壤pH值从7.86±0.03降低至7.27±0.03,土壤总氮从2.53±0.13 g/kg降低至0.77±0.04 g/kg;厌氧菌的种群数量是IN-1(10.43±0.71×104CFU/g)IN-3(6.74±0.39×104CFU/g)IN-2(5.15±0.42×104CFU/g),放线菌数量与石油烃含量显著负相关(r=-0.989,p=0.0110.05);IN-3对饱和份和芳香份的降解率最高,分别达到了70.27%和54.52%,远高于IN-2和IN-1;模拟蒸馏结果表明,IN-3正构烷烃得到了很大程度的去除,缺氧的IN-1对正构烷烃去除得较少;厌氧菌数量与胶质和沥青质去除率之间成正相关关系,对于污染源较为分散的污染区域,采用原位生物强化修复时可以考虑引入厌氧修复。     

炼油废水中筛选的一株高效降解石油烃菌株的鉴定及降解特性

近年来,石油污染造成的环境问题日益严重,寻找高效的石油降解菌株成为石油污染微生物修复的关键因素。通过对炼油废水中筛选出的一株高效降解石油烃菌株L4进行菌株形态特征观察、生理生化特性实验以及16SrDNA序列分析,鉴定其为苍白杆菌(Ochrobactrum ciceri)。并对L4降解石油烃效果、降解动力学及降解过程中的菌体浓度变化进行了研究,结果表明:在初始质量浓度为4 000mg/L的石油烃中加入该菌株,120r/min、30℃下振荡培养6d后,石油烃降解率高达98.98%。L4降解石油烃的动力学曲线与零级动力学方程拟合效果良好,半衰期为2.3d。L4在降解石油烃的0～1d,菌体生长较为迟缓,随后进入对数生长期;4d后,生长速率逐渐降低直至为零,石油烃降解率也缓慢增加,直至趋于稳定。     

石油降解菌的筛选优化及其对油污土壤的修复特性

分别以牛肉膏蛋白胨-布氏哈斯培养基、蓝色凝胶培养基作为初筛和复筛培养基,从石油污染土壤中筛选出2株可产生微生物表面活性剂的石油烃降解菌。并将菌株投加到油污土壤中进行修复研究,考查了不同影响因素对修复效果的影响。研究结果表明,(1)2株菌对中度石油污染土壤有较好的修复效果,向油污土壤中直接投加菌株修复70 d时对石油烃的去除率为52%;(2)向油污土壤中投加降解菌并同时补充氮营养液,修复70 d时对土壤中总石油烃的去除率可达到75%;对土壤中正构烷烃的去除率为66%;(3)与土壤的含水率及土著菌的降解效果相比,向油污土壤中投加降解菌以及补充氮磷营养液是影响石油污染土壤修复效果的关键因素。     

油污土壤中微生物数量变化与原油降解速率关系的实验研究

微生物法治理油污土壤具有成本低、效果好的特点，其原理是微生物利用油烃作为碳源合成自身物质，进行生长繁殖，从而使油烃的含量得到减少。而与此同时，微生物的数量也会发生相应的变化。目前油污土壤微生物的研究主要局限于对污染土壤中分离提纯的单一菌种的降解效能的研究。本文对土著油污土壤微生物在适宜条件下的数量和种类变化进行了实验分析，并对油烃的化学组成作了初步探讨。分离出4株对石油具有耐受性和降解能力的微生物。结果表明，在4株微生物数量都增加的时候，石油烃的降解速度最快。     

超声波/紫外线-Fenton反应联用去除克拉玛依土壤中石油类污染物

研究了超声波(ultrasonic)和紫外线(ultraviolet)-Fenton反应联用处理干旱区老化石油污染土壤。土壤TPH含量为30 470 mg/kg,pH值为3,H2O2与Fe比例为50∶1时,H2O2浓度为0.37%、0.74%、1.11%和1.85%在超声波处理6 h土壤TPH去除量分别为4 495、11 983、15 470和19 800 mg/kg;TPH去除量随H2O2/Fe2+增大而增大,H2O2/Fe2+为100∶1时,TPH去除量为12 699 mg/kg。溶液pH值接近中性,H2O2浓度为0.74%,H2O2/Fe2+为50∶1,超声波与UV共同作用2 h和4 h,TPH去除量分别达到14 824和21 821 mg/kg;UV单独作用2 h、4 h对土壤TPH去除量为9 253和12 845 mg/kg。超声波-Fenton反应对1,2-二甲苯降解效果最好,其次为C17-C28的直链及支链烷烃,最低为烃类衍生物。     

改性秸秆吸附微生物对土壤中石油烃降解及演化特征的影响

以甲基丙烯酸丁酯-苯乙烯改性玉米秸秆(BMGS)为载体吸附微生物对油污土壤进行了模拟降解实验,研究BMGS作为菌剂载体对油污土壤的降解效果,同时利用GC-MS指纹图谱深入分析TPH(total petroleum hydrocarbon)的重要组分——正构烷烃的降解演化规律和特性。结果表明:BMGS具有较高吸油能力(10.3 g·g~(-1)),大于原秸秆(RMS)5.7 g·g~(-1);在3%含油量的油污土壤中,加入用BMGS吸附的菌剂的降解半衰期(14.8 d)均短于空白与用原秸秆(RMS)吸附的半衰期(36.1 d和33.0 d)。降解演化特性表明,2种秸秆RMS与BMGS材料对正构烷烃降解的促进作用依次提高,主峰碳数均出现前移,且BMGS的效果更为明显。加入BMGS后有利于菌剂降解较难降解的偶碳数正构烷烃和类异戊二烯烷烃,并且在降解前、后期,对低、高碳数正构烷烃的降解优势完成增效作用,高碳数正构烷烃平均降解率达到91.25%,较好地解释BMGS吸附菌剂后可以缩短降解TPH半衰期及提高降解率的原因。     

鼠李糖脂对微生物菌剂降解石油的影响

以石油烃降解微生物菌剂和铜绿假单胞菌株A6为对象，考察不同浓度鼠李糖脂对菌剂细胞表面疏水性、原油降解性能和微生物生长的影响，采用GC-MS分析石油中正构烷烃组分的降解情况。结果表明，低浓度鼠李糖脂就可提高菌剂细胞的表面疏水性和原油降解效果。以250mg／L添加组最明显，第7天疏水性达最高，为58．6％，比对照组提高约26．2％；降解第15天原油降解率达71．6％，分别比对照组和TW20组提高16％和13．3％。GC-MS结果显示鼠李糖脂对高碳数烷烃的降解作用大于低碳数烷烃，正二十三烷和正三十三烷的降解率分别较对照提高了21．5％和33．7％。菌剂对奇数碳烷烃的降解效果优于偶数碳烷烃。鼠李糖脂分别使菌剂中细菌、放线菌和霉菌的最大生物量提高了5．7、2．4和1．8倍。鼠李糖脂对微生物细胞疏水性和生物量的提高与石油降解效果正相关。     

油污土壤中微生物数量变化与原油降解速率关系的实验研究

微生物法治理油污土壤具有成本低、效果好的特点 ,其原理是微生物利用油烃作为碳源合成自身物质 ,进行生长繁殖 ,从而使油烃的含量得到减少。而与此同时 ,微生物的数量也会发生相应的变化。目前油污土壤微生物的研究主要局限于对污染土壤中分离提纯的单一菌种的降解效能的研究。本文对土著油污土壤微生物在适宜条件下的数量和种类变化进行了实验分析 ,并对油烃的化学组成作了初步探讨。分离出 4株对石油具有耐受性和降解能力的微生物。结果表明 ,在 4株微生物数量都增加的时候 ,石油烃的降解速度最快。     

石油污染土壤生物修复菌Z1a-B的分离鉴定与调控效应研究

从山东东营胜利油田附近的石油污染土壤中分离筛选得到一株高效石油降解菌Z1a-B,通过菌落形态及显微镜个体形态观察对其初步鉴定到属,并采用气相色谱/质谱(GC/MS)法分析了Z1a-B的石油降解性能,采用投加石油降解菌、调节土壤N、P含量和优化环境因素等措施,进行了为期60d的石油污染土壤室外自然堆制生物修复实验。结果表明,Z1a-B为链霉菌属白孢类群,其摇瓶培养的石油降解率为66.4%;Z1a-B有着很宽的烷烃降解谱;N、P最佳的添加量组合为KNO32.50g/kg、K2HPO40.35g/kg,即N/P(质量比)为5.57:1.00,此时的石油降解率达63.5%,土壤脱氢酶活性达最高值,为2.99μL/g;石油降解的最佳环境条件为:将石油质量分数为3.3%的100g土样调节pH至8.5后,装入容积为300mL的锥形瓶中灭菌,再接种孢子密度为2.7×108个/mL的菌剂5.5mL,于28℃下进行生物降解,在此条件下的石油降解率可达76.5%;土壤脱氢酶活性的测定结果可以作为检验石油污染土壤生物修复效果的重要指示指标之一;室外自然堆制生物修复实验中,添加菌剂、锯末、秸秆以及N、P后,石油降解率可达69.9%,总体来说,室外自然堆制生物修复是一种投资少、见效快、治理效果较好的石油污染土壤治理方法。     

典型禾本科植物对石油污染土壤的修复作用

石油类污染物对土壤生态系统的结构与功能造成了较为严重的破坏,影响植物的生长,甚至直接影响到人类健康。选择典型禾本科植物-高粱和玉米,通过盆栽实验,种植于模拟石油污染的土壤中,植物成熟收割后,通过测定土壤中总石油烃的含量,植物体中多环芳烃和直链烷烃的含量,研究高粱和玉米对石油污染土壤的修复作用。结果显示:在种植高粱、玉米后,土壤中总石油烃含量明显降低,并且在收获的高粱、玉米植物体中直链烷烃和多环芳烃含量明显高于空白对照组(未检出)。说明高粱、玉米对石油烃具有一定的去除作用,且高粱对土壤中石油烃的去除作用高于玉米;高粱、玉米对土壤中的多环芳烃和直链烷烃具有一定的积累与富集作用。     

不同处理条件对石油污染土壤植物修复的影响

针对石油烃植物修复过程中的主要影响因素,研究了不同植物种类、不同土壤调理剂和菌剂使用等不同条件对土壤中石油烃植物修复效果的影响.结果表明,不同种类的植物修复可使总石油烃的年降解率达到37.8％ ～ 73.98％,其中大豆和碱蓬具有较好的修复效果;3种不同土壤调理剂对石油烃污染土壤修复的效果为商业添加剂＞牛粪＞蛭石;先微生物修复后种植植物的处理要优于单独的微生物修复及微生物、植物修复同步进行的处理.     

红三叶草根际区石油降解菌的筛选及降解性能

从石油污染的土壤红三叶草（nifoliumrepensLinn）根际修复区中分离筛选得到4株以原油作为惟一碳源和能源进行生长繁殖的高效石油降解菌。通过菌落形态、显微镜个体形态观察、生理生化鉴定以及菌株16SrDNA序列分析，初步鉴定4株优势降解菌分别为动性杆菌、藤黄微球菌、蜡状芽孢杆菌和短小芽孢杆菌。采用气相色谱／质谱（GC／MS）法分析4株混合菌对石油烃的降解性能。结果表明：在摇床培养条件下，混合菌54d对总石油烃的生物降解率达到90．50％，较对照高67．72％。随着生物降解时间的延长，石油组分中的正构烷烃、异构烷烃及环烷烃相对总量均呈减小趋势，而芳香烃和其他醇类、醛和酸类的相对含量则有所增加。     

鼠李糖脂与菌剂对原油污染土壤的联合修复

为研究RL强化MI修复原油污染土壤的效果,通过盆栽实验,测定了修复过程中微生物、脱氢酶、原油降解率和正构烷烃等变化。结果表明,提取RL具有良好表面和乳化活性。修复过程中微生物数目、脱氢酶和石油降解率具有相关性。RL+MI联合修复对原油的降解效果最显著,第14、21和28天的降解率分别达67.6%、78.6%和81.3%,较MI和RL处理分别提高了22%~24%和32%~38%;细菌、放线菌和霉菌最高生物量分别比CK提高约20、5.8和4.7倍;GC-MS示修复14 d后∑C21-/∑C22+(1.334)和Pr/Ph(1.152)均大于CK,说明降解早期具有高碳正构烷烃、奇数烷烃的降解优势以及对类异戊二烯烷烃的降解。     

兼性厌氧菌群对湖滨带底泥有机污染物的降解效应

研究了兼性厌氧菌群不同接种量(1%(体积分数,下同)、5%、10%、20%、50%)下对太湖湖滨带底泥有机污染物的降解效果及微生物群落结构的影响。结果表明,与对照组相比,接种兼性厌氧菌群能显著提高总有机碳(TOC)、TN的降解率且降解率高,但是TP的降解率波动较大。补充实验证明接种菌液中大量的有机碳、氮源会引起样品中初始浓度升高,建议在使用接种菌液前进行3次无菌水冲洗。综合考虑接种兼性厌氧菌群对湖滨带底泥有机污染物的降解效果,确定其最佳接种量为10%。另外,接种兼性厌氧菌群后其菌群数量和菌活性都有显著提高而严格好氧菌、严格厌氧菌数量均无显著变化;第0天,微生物在接种量为10%时菌活性电子传递体系(ETS)最高。     

用于石油污染土壤降解的高效降解菌的筛选及其降解条件优化

经过富集、分离优选出高效石油降解菌L-1,根据形态观察和生理生化特征初步鉴定为琼氏不动杆菌;采用单因素花盆实验模拟微生物原位修复并对其降解条件进行优化。结果表明,将高效石油降解菌应用于修复石油污染土壤,适宜接种量、表面活性剂浓度、CNP比、翻耕频率分别为15%、0.1%、100∶10∶1和1 d 1次;在该降解条件下修复28 d,可达到16.80%的石油降解率,远远高于土著微生物6.92%的降解率。     

两种石油烃降解菌的鉴定及其对石油烃底物的降解

采用16SrDNA技术对石油污染场地筛选出的两种单菌(A6菌和A10菌)进行鉴定,并对两种单菌及其混合菌降解石油烃各组分的效果进行了研究。结果表明,两种单菌分别为假单胞菌(Pseudomonas sp.)和无色杆菌(Achromobacter sp.)。两种单菌及其混合菌对石油烃的降解有所差异,其降解效果依次为混合菌A6菌A10菌。其中A6菌和A10菌对石油烃底物降解的组分大致相同,两者均能完全降解大部分直链烷烃、环烷烃和支链烷烃,部分降解C9~C27正构烷烃。从降解程度来看,A6菌优于A10菌。两种单菌的混合菌在降解石油烃底物时,具有协同降解作用,对石油烃底物降解的组分及降解程度均优于两种单菌;混合菌除了能完全降解大部分直链烷烃、环烷烃和支链烷烃外,还对A6菌和A10菌不能彻底降解的支链烷烃(3,8-二甲基癸烷和2-甲基-十二烷)完全降解。     

化学预氧化-生物强化-生物刺激对土壤中菲降解的联合效应

通过室内实验,探究了低浓度过硫酸盐预氧化耦合生物强化或生物刺激技术处理下土壤中菲的降解率和修复效应。结果表明,浓度为0.1 mmol·g~(-1)、温度为50℃热活化的过硫酸钠对土壤中菲7 d的降解率为22.7%。预氧化后,加入高效降解菌和营养物质,强化微生物对菲的降解,继续培育21 d,最终降解率较第7天可提高8.08%～18.59%。同时添加高效降解菌和营养物质N,对土壤中菲的降解促进作用最强,最终降解率可达41.29%,较仅进行化学氧化的对照组和仅进行微生物降解的对照组分别提高17.44%和22.86%,较预氧化后不进行微生物强化的对照组提高12.9%。降解期间,土壤微生物数量和pH呈先下降,后上升趋势,最终维持在相对稳定水平。相关性分析结果表明,土壤中菲的降解率与氧化剂和营养物质N的添加呈显著正相关,土壤微生物数量与pH呈正相关,与氧化剂呈负相关,土壤pH与氧化剂及营养物质P呈负相关。研究结果证实了化学预氧化耦合生物强化和生物刺激技术能有效促进微生物对菲污染土壤的修复。