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.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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%。     

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.     

胁迫条件下极端微生物修复石油烃污染土壤研究进展

嗜冷菌、嗜盐菌、耐重金属菌、耐重油菌等极端微生物广泛存在于极地高寒、盐碱地以及存在重金属、重油等污染的毒性污染土壤中,是胁迫条件下石油烃降解与转化的重要微生物资源。文章从适应机制、降解机理、降解特性、修复实践等角度出发,综述了低温、盐碱、重金属、重油等不同胁迫条件下的石油烃污染土壤微生物修复进展。在石油烃降解机理方面,微生物细胞与油滴的附着机制尚不清楚,而生物表面活性剂的产生和作用机制已经得到了很好的研究。嗜冷菌的适冷机制与细胞膜脂类组成、冷激蛋白、冷适应蛋白、嗜冷酶、能量代谢等有关,低温(15℃)时石油烃降解效率可达70%以上。嗜盐菌具备细胞外被隔离机制和离子反向运输机制,能产生渗透压调节剂、具有独特的渗透压平衡方式,NaCl浓度为30g·L-1时石油烃的降解效率可达60%以上。石油烃降解菌对重金属的耐受机制包括生物吸附、细胞内积累、酶催化转化、生物浸出和生物矿化、氧化还原反应等过程,会影响土壤中重金属的迁移率和生物有效性,提高作物的产量和对重金属的富集。微生物吸收重油的机制包括界面张力降低、选择性堵塞、粘度降低、生物降解和润湿性改变等,对重质原油的总体降解率可达70%以上,但是对其中沥青质单一组分的历史最高生物降解率仅为48%。利用极端微生物修复极端、胁迫条件下的石油污染土壤,应加强菌种培育、未明机制探索、重油组分(沥青质和树脂)降解、风险评估、修复工艺参数优化及推广应用等工作。     

外源铅对水稻土微生物量、微生物活性及水稻生长的影响

盆栽试验研究了土壤-水稻-铅-微生物相互作用的体系中,外源铅不同处理水平 (CK、100、300、500、700、900 mg·kg-1 ) 对两种水稻土壤微生物生物量碳、氮, 微生物活性, 水稻生理指标及生物量的影响.结果表明:水稻土壤中微生物量碳、氮, 微生物活性及水稻叶绿素与生物量都随铅处理水平的增大而增加,多数指标在300～500 mg·kg-1铅处理时出现峰值,然后随铅水平的增加而降低,它们的转折点受土壤性质(如颗粒组成,有机质含量等)影响.试验范围内,水稻脯氨酸含量和过氧化物酶活性都随铅处理水平的增大而缓慢增加.体系中土壤微生物指标和水稻生理指标的变化存在一定的相关性,其大小也受土壤类型的制约.试验还表明,土壤微生物量氮、脱氢酶活性及水稻过氧化物酶活性是铅处理后更为敏感的生物学指标.     

柴油污染土壤生物修复对土壤酶活性的影响

在柴油污染土壤的生物修复过程中,分析了土壤中柴油降解菌数量和3种土壤酶活性(过氧化氢酶、脱氢酶和脂酶)等生物活性指标与土壤中柴油去除率的相关性.结果表明,土壤受到柴油污染后的一段时间后过氧化氢酶、脱氢酶和脂酶的活性上升,而后随着土壤中石油烃的降解,脂酶又不断降低.进一步分析表明脂酶活性与柴油降解率及柴油降解菌数量都具有很好的正相关性,可以采用土壤脂酶活性来指示柴油生物降解成效.     

Bioremediation of highly contaminated oilfield soil: Bioaugmentation for enhancing aromatic compounds removal

This study evaluated the effectiveness of different amendments--including a commercial NPK fertilizer, a humic substance （HS）, an organic industrial waste （NovoGro）, and a yeast-bacteria consortium--in the remediation of highly contaminated （up to 6% of total petroleum hydrocarbons） oilfield soils. The concentrations of hydrocarbon, soil toxicity, physicochemical properties of the soil, microbial population numbers, enzyme activities and microbial community structures were examined during the 90-d incubation. The results showed that the greatest degradation of total petroleum hydro- carbons （TPH） was observed with the biostimulation using mixture of NPK, HS and NovoGro, a treatment scheme that enhanced both dehydrogenase and lipase activities in soil. Introduction of exogenous hydrocarbon-degrading bacteria （in addition to biostimulation with NPK, HS and NovoGro） had negligible effect on the removal of TPH, which was likely due to the competition between exogenous and autochthonous microorganisms. None- theless, the addition of exogenous yeast-bacteria consor- tium significantly enhanced the removal of the aromatic fraction of the petroleum hydrocarbons, thus detoxifying the soil. The effect of bioaugmentation on the removal of more recalcitrant petroleum hydrocarbon fraction was likely due to the synergistic effect of bacteria and fungi.     

石油污染与微生物群落结构的相互影响

从两种土壤中分别分离出石油烃降解菌,并从中筛选出6株石油烃高效降解菌A1、A2、A6、A8和B2及B5,然后将各菌株鉴定至属,分别为A1假单胞菌属、A2鞘氨醇单胞菌属、A6微球菌属、A8节杆菌属、B2不动杆菌属和B5诺卡氏菌属。另外对比分析了单菌株及不同菌株重组对不同石油烃组分的利用情况,结果发现,从不同石油污染的土壤中分离到的菌株对石油烃组分的利用能力不同,从胜利原油污染的土壤中分离到的菌株A1、A2、A6和A8对石油烃组分的利用范围窄,主要利用饱和烃组分;而从经芳香烃驯化过的土壤中分离到的菌株B2及B5对石油烃利用组分的利用范围较宽,能同时利用饱和烃和芳香烃组分。     

Degradation rates of aged petroleum hydrocarbons are likely to be mass transfer dependent in the field

Evidence for on site biodegradation may be difficult to provide at heterogeneous sites without additional experiments in controlled laboratory conditions. In this study, microbial activities measured as CO₂ and CH₄ production were compared in situ, in intact soil cores and in bottle microcosms containing sieved soils. In addition, biodegradation rates were determined by measuring the decrease in petroleum hydrocarbon concentrations at 7°C in aerobic and anaerobic conditions. Elevated concentrations of CO₂ and CH₄ in the soil gas phase indicated that both the aerobic and anaerobic microbial activity potentials were high at the contaminated site. Aerobic and anaerobic microbial degradation rates in laboratory experiments of petroleum hydrocarbons were highest in soils from the most contaminated point and degradation in the aerobic and anaerobic microcosms was linear throughout the incubation, indicating mass-transfer-dependent degradation. Different results for microbial activity measurements were obtained in laboratory studies depending on pretreatment and size of the sample, even when the environmental conditions were mimicked. These differences may be related to differences in the gas exchange rates as well as in changes in the bioavailability of the contaminant in different analyses. When predicting by modeling the behavior of an aged contaminant it is relevant to adapt the models in use to correspond to conditions relevant at the contaminated sites. The variables used in the models should be based on data from the site and on experiments performed using the original aged contaminant without any additions.     

Bioremediation of oily sludge-contaminated soil by stimulating indigenous microbes

In situ bioremediation of oily sludge-contaminated soil by biostimulation of indigenous microbes through adding manure was conducted at the Shengli oilfield in northern China. After bioremediation for 360 days, total petroleum hydrocarbon (TPH) content was reduced by 58.2% in the treated plots compared with only 15.6% in the control plot. Moreover, bioremediation significantly improved the physicochemical properties of the soil in the treated plot. Soil microbial counts and community-level physiological profiling were also examined. Manure addition increased TPH degraders and polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) degraders in the contaminated soil by one to two orders of magnitude. The activity and biodiversity of soil microbial communities also increased markedly in the treated plot compared with that of the control. Finally, biotoxicity was used to evaluate the soils and a sharp increase in the EC50 of the soil after bioremediation was observed, indicating that bioremediation had reduced the toxicity of the soil.     

土著微生物原位修复石油污染土壤试验研究

利用当地土著微生物优势菌群,辅以物理和化学的方法,结合当地地质微环境特点,开展了陕北某油井旁的石油污染黄土土壤修复研究。设置两个试验区、一个空白区和一个对照区,在两个试验区中分别加入3%的土著优势菌群制剂,选择优化出的土著菌群经鉴定,主要有：假单胞菌属（Pseudomonas）、微球菌属（Micrococcus）、放线菌属（Actinomayces）、真菌类的青霉属（Penicillium）、曲霉属（Aspergillus）等。试验结果显示：土著优势菌剂一般需要3-7d的延滞期（lag phase）,然后进入对数期（logarithmic phase）;两个试验区土壤中人为添加石油含量分别为1542、1886mg·kg^-1时,经过11-32d原位土著优势微生物菌剂的修复,土壤中的石油污染物降解率可达69.52%-88.11%,而对照区土壤中人为添加的石油含量变化不大,降解率基本在10%以内,说明在自然条件下土壤中石油降解是缓慢的。谷糠黍糠、麦麸两种添加剂对优化菌液的修复效果的作用基本相同。试验过程中对土壤温度、水分、氧和营养物质等影响因素进行了调控,起到了良好的作用。     

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.     

产表面活性剂降解石油菌株产物性质及降解性能研究

微生物是组成生态系统的重要成员,在污染物去除中发挥着重要作用,是生物修复中的主力,然而在石油污染修复过程中,石油烃的疏水性会限制微生物对石油的降解,但一些微生物的细胞代谢物即生物表面活性剂,它是微生物在一定条件下代谢分泌产生的具有一定表面活性,集亲水基和疏水基结构于一分子的两亲性化合物,可以促进油的乳化,提高油的分散程度,增大菌株和油珠的接触机会,促进对石油烃的吸收和降解。在实验室分离得到了7株产表面活性剂石油降解菌株,经分子鉴定可知菌1和菌2都为粘质沙雷氏菌Serratia marcescens,菌3为居植物柔武氏菌Raoultella planticola,菌4,菌6和菌7都为克雷伯氏菌Klebsiella variicola,菌5为蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus。主要研究了它们的生长与表面活性剂物质分泌状况的关系,发现随着时间增加,OD值随之增大,表面张力呈现下降趋势;并对菌株产物进行提取和薄层层析,离子型分析和红外光谱分析,初步判断其产物均为阴离子糖脂类;通过pH,初始油质量浓度,接种量和盐度4个单因素的变化研究菌1粘质沙雷氏菌,菌3居植物柔武士菌,菌5蜡状芽孢杆菌和菌6克雷伯氏菌对石油类物质降解能力,发现菌3居植物柔武氏菌和菌5蜡状芽孢杆菌降解性能较好;通过响应曲面法优化蜡状芽孢杆菌的降解条件,得出其最佳降解条件为pH为5.02,油质量浓度为3 g·L-1,接种量为1199.98μL,盐度为0.5 g·L-1时,在此条件下,菌株对石油的降解率为66.94%。     

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.