嗜油菌NY3与土著菌FF生物强化降解石油烃的协同机理研究

优良菌与土著菌的相互作用关系是影响生物强化降解石油烃效果的关键因素。前期研究发现，嗜油菌NY3生物膜对2 g/L含油废水中石油烃的降解率可保持在83%～95%,处理阶段与恢复阶段生物膜上NY3菌及FF菌的生物量存在此消彼长的变化趋势，本文旨在探明该变化趋势的产生机理。研究结果表明：NY3菌对长链烷烃(C30～C34)的降解率高于FF菌，FF菌对中长链烷烃(C13～C29)、蒽、菲的降解率高于NY3菌；NY3菌在中性、弱碱性和低盐度环境下对石油烃的降解率高于酸性和高盐度环境，FF菌在中性、弱酸性、高盐度环境下对石油烃的降解率高于碱性和低盐度环境；NY3菌分泌的鼠李糖脂和绿脓菌素可促进FF菌的生长，但FF菌分泌的海藻糖脂可抑制NY3菌的生长。据此可知，NY3菌与FF菌能协同降解石油烃，但因胞外分泌物对NY3菌和FF菌的作用不同，致使NY3菌和FF菌的生物量出现此消彼长的变化趋势。     

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。     

鼠李糖脂对铜绿假单胞菌NY3表面特性及其烃降解效率的影响

研究了鼠李糖脂对NY3菌表面特性及其降解烃类物质的影响作用.结果表明,与未加鼠李糖脂相比,原油含量为1000 mg·L-1,鼠李糖脂100 mg·L-1时,生长24和48 h,NY3菌细胞净生长量分别提高8.60和6.68倍,且产酸明显,原油中正二十六烷至正三十三烷降解效率可提高约60%.分别以LB培养基和十六烷为唯一碳源的无机盐培养基生长的NY3菌体(OD400nm=1.68±0.08),与100 mg·L-1的鼠李糖脂作用1.5h,菌体表面疏水性分别增加32%、6%;且以LB培养基生长的NY3菌细胞,在鼠李糖脂和十六烷存在下作用90 min,菌细胞所积聚的正十六烷量比未加鼠李糖脂时增加了1.10 nmol·mg-1干菌,说明鼠李糖脂能加快疏水性有机物的传质速度.红外光谱分析结果表明,与未加鼠李糖脂相比,鼠李糖脂使菌体细胞中疏水性脂肪链的相对含量明显增加.因此,鼠李糖脂能增加菌体的表面疏水性,加快烃类的传质速率,从而促进NY3菌对烃的降解.     

生物菌剂对石油污染土壤生物修复作用的研究

在实验室条件下,研究了生物菌剂的投加量、投加方式及环境温度对石油污染土壤的修复作用 结果表明,土壤中石油烃的降解效果与生物菌剂的投加量呈正相关,当生物菌剂投加量为0.6mg·kg^-1时,修复,48 d 后,石油烃的降解率为87%.GC-MS分析结果表明,石油污染原土中烷烃的含量最高为82.1%其次为烯烃,含量为16%,还含有少量的胡萝卜烷、烷基萘、甾烷和藿烷% 添加生物菌剂修复40 d 后,峰的数量由32个减少为14个,表明异构烷烃、烯烃、胡萝卜烷全部被降解,残留的物质为较难降解的正构烷烃、藿烷和甾烷,呈现前高后低的峰形,即接种细菌优先降解高碳组分,将长链的烷烃降解为短链的烷烃,随着生物菌剂投加量的增加,土壤中残留石油烃的含量逐渐降低% 一次加入生物菌剂修复,48 d后的峰高明显低于分2 次加入的相应值,故一次性全部加入生物菌剂是最佳的投加方式% 温度是限制石油污染土壤生物修复的重要环境因素,当温度为30℃第,48 d 的降解率可达80%,当温度为20℃,第,48 d的降解率可达60%,温度高有利于土壤中石油烃的降解,加快修复     

含油污泥石油烃在生物强化堆肥处理中降解特性研究

为提高含油污泥的生物降解效率,通过混合菌剂强化堆肥法处理含油污泥的小试试验,采用GC-MS图谱分析技术对石油烃中正构烷烃、藿烷、甾烷的降解规律进行分析.结果表明:7%的油泥经微生物强化堆肥处理49 d后降解率在85%以上.石油烃中3种系列的降解难易顺序为正构烷烃>藿烷>甾烷,从降解规律来看,微生物降油复合菌剂对高碳数正构烷烃的平均降解率（75.55%）大于对低碳数正构烷烃的平均降解率（62.98%）,说明总石油烃中降解率最大的是正构烷烃.微生物降油复合菌剂对藿烷的降解率在90%以上,其对22S-31,32,33,34-四升藿烷的降解率最高.微生物降油复合菌剂能够促进孕甾烷的转化,且对重排甾烷的降解效果较明显,对甾烷类化合物中4-甲基-24-乙基-胆甾烷的降解效果最好.微生物降油复合菌剂对正构烷烃的奇偶碳降解优势不明显;藿烷的立体构型转化参数大于甾烷的立体构型转化参数,这也解释了藿烷的降解易于甾烷的原因.研究显示,微生物降油复合菌剂对石油烃中正构烷烃、藿烷、甾烷的降解效果均较好.      

河南双河油泥在生物降解过程中饱和烃污染物的组成与分布

分析了河南双河油泥在微生物降解过程中烷烃的组成与分布特征,结果表明,XT-4、F-2、C-2、A-1和AB-1菌的混合菌对饱和烃组分有好的降解效果:当饱和烃含量在60~70g/kg范围时,经过120d的降解,饱和烃降解率达到66.4%,随着降解的进行,正构烷烃分布由单峰形变成了双峰形;萜烷类抗微生物降解能力强,在本实验条件下,其组成与分布没有发生显著变化。微生物对烷烃类化合物易降解顺序为:正构烷烃>类异戊二烯烃>藿烷类,C21以前的正构烷烃>C22以后的正构烷烃,姥鲛烷>植烷,Tm>Ts,藿烷>莫烷。     

生物膜处理高含油废水及膜表面微生物群落特性研究

利用单一铜绿假单胞菌NY3生物膜在敞开体系中（非无菌条件下）处理石油废水,结果发现,生物膜可高效率去除高浓度含油废水中的油类物质.在2g/L含油水样中,连续运行25d,石油烃去除率可持续保持约91.1%.停止进水后,曝气可使生物膜活性恢复.自然环境中,配伍于NY3菌生物膜中的微生物主要有芽孢杆菌、假单胞菌和红球菌属,其中在实验室能够培养出来的微生物经16SrRNA鉴定分别属于红球菌属和芽孢杆菌属,经检测,2株菌均有高的石油烃降解效率.     

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。     

油田污染土壤残油组成与特征参数分析

为揭示石油在土壤中的降解规律、残油组分特征,筛选土壤残油的生物降解性评价参数,选取大庆、胜利、百色3个油田区共18个深度降解的石油污染土样,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了土壤残油中链烷烃(正烷烃+姥鲛烷+植烷)、多环芳烃(PAHs)、萜烷、甾烷及三芳甾烃等5类超过100种石油烃单体.结果表明,经长期降解后残留在土壤残油中总烷烃残留率低于10%,总PAHs残留率低于30%,而萜烷、甾烷及三芳甾烃等生物标志物较难降解.正烷烃降解性随碳数增加有下降的趋势,但碳数<37的正烷烃降解率平均值>80%;PAHs中2～4环PAHs降解率平均值>70%,5～6环PAHs较难生物降解;萘系列、菲系列、系列及苯并[e]芘系列中随烷基取代数增多而残留率增高.残油中可被GC-MS识别的组分<3%,主要为碳数高于20的正烷烃、烷基取代萘和菲、萜烷、甾烷及三芳甾烃等生物标志物.基于烷烃及多环芳烃组成特征,筛选出6个由易降解组分含量与总油或难降解组分含量的比值构成的标准残油的特征参数,可用于判断污染土壤中石油污染物的生物降解性.     

烷烃降解菌的筛选及其降解能力

以正十二烷、正十五烷和正十六烷为唯一碳源,从腈纶废水及其处理构筑物的生物膜中,分离、筛选出两株高效降解正烷烃的菌株C-14-1和C-14-2.经形态学观察和生理生化特征研究,两者均鉴定为诺卡氏菌(Nocardia spp.).通过摇瓶试验得出两菌株的最适生长条件为35℃,pH6,摇床转速(间接反映通气量)为250r/min,接种量为0.1%.在最适生长条件下,分别对不同初始浓度烷烃进行降解率试验.结果表明,两菌株降解正烷烃的能力显著,当混合烷烃中各烷烃的初始浓度约为50mg/L时,培养11h对正十二烷、正十五烷和正十六烷的降解率达到93%～100%;各烷烃的初始浓度约为100mg/L时,培养22h降解率达到97%～100%;各烷烃的初始浓度约为150mg/L时,培养22h降解率达到85%～93%.这两菌株在实际工程中将具有较好的应用前景.     

石油降解菌的分离鉴定及4株芽胞杆菌种间效应

通过富集培养和分离纯化的方法,从天津大港油田石油污染土壤和渤海海上钻井平台洗油污水中分离出6株石油降解细菌,生理生化试验及16S r DNA序列分析鉴定表明,它们分别属于Bacillus芽胞杆菌属(S1、S2、S3、S4)、Pseudomonas假单胞菌属(W1)和Ochrobactrum苍白杆菌属(W2),其中,S3具有最高的烷烃(41.3%)和芳烃(30.9%)降解率,从石油污染场地中筛选出的内源微生物对本油田石油的降解效果优于外源物种.对4株芽胞杆菌属菌株构建微生物组进行石油降解实验,结果表明,由S1和S4构成的微生物组F3具有最高的烷烃(50.5%)和芳烃(54.0%)降解率,比单菌降解率分别提高了69.9%和156.1%,同时比最优降解单菌S3的降解率分别高出22.1%和74.6%,而由S2和S3构成的微生物组F4对烷烃和芳烃的降解率最低,分别为18.5%和18.9%,比单菌降解率降低了55.3%和39.0%,实验表明同菌属微生物种间对石油的降解同时存在协同促进和拮抗抑制作用,芽胞杆菌属内亲缘性近的菌株之间对石油降解主要表现为促进作用.     

表面活性剂对热带假丝酵母降解十六烷的影响

研究了Triton X-100、鼠李糖脂二糖脂(di-RL)和CTAB等3种表面活性剂对1株热带假丝酵母菌株Candida tropicalis降解十六烷的影响.结果表明,低浓度的Triton X-100对菌的生长及其十六烷的降解无明显影响,而高浓度的Triton X-100则抑制菌的生长及其对十六烷的降解,96h后Triton X-100浓度分别为0, 0.1, 0.3, 0.5, 1.0和3.0CMC时,对应的十六烷的平均残留率分别为20.5%, 20.2%, 22.0%, 54.4%, 71.2%和68.8%.di-RL促进菌的生长及十六烷的降解,且促进作用随着di-RL浓度的增加而增大,96h后浓度为0.1, 0.3, 0.5, 1.0和3.0CMC的di-RL分别促使十六烷的平均残留率降低到17.4%, 16.6%, 9.9%, 8.8%和7.8%;di-RL在发酵过程中被降解,且添加的di-RL的浓度越大,其被降解的比例越大.CTAB完全抑制菌体的生长和十六烷的降解,表明其具有毒性作用.     

3次投加H2O2预氧化对石油污染土壤中石油烃生物降解的研究

为得到一种高效降解石油烃(TPH)的Fenton预氧化联合生物修复石油污染土壤的修复方式,考察了分3次投加不同浓度H₂O₂预氧化后羟基自由基(·OH)特征、NH⁺₄-N浓度、DOC浓度、脱氢酶及多酚氧化酶活性,以及石油烃去除量。结果表明：5 g石油污染土样体系中,将900 mmol/L的H₂O₂(4.635 mL)分3次投加预氧化后,所产生的·OH最大瞬时强度低,·OH的持续时间短,对石油降解菌杀伤作用少,TPH氧化量较高。生物修复前20 d, NH⁺₄-N浓度消耗量较高(170.45 mg/kg),石油降解菌菌量增长快,长链烷烃C₂₁—C₃₀(22%)和DOC降解率(69%)高,生物修复前期充足NH⁺₄-N浓度的消耗诱导石油降解菌在0～50 d高效降解长链烷烃(42%)。脱氢酶活性和多酚氧化酶活性在20 d达到顶峰,表明微生...     

Polycyclic aromatic hydrocarbon biodegradation and extracellular enzyme secretion in agitated and stationary cultures of Phanerochaete chrysosporium

The extracellular enzyme secretion and biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were studied in agitated and shallow stationary liquid cultures of Phanerochaete chrysosporium. Veratryl alcohol and Tween80 were added to cultures as lignin peroxidase (LIP) and manganese peroxidase (MnP) inducer, respectively. Shallow stationary cultures were suitable for the production of enzyme, whereas agitated cultures enhanced overall biodegradation by facilitating interphase mass transfer of PAHs into aqueous phases. The use of a LIP stimulator, veratryl alcohol, did not increase PAH degradation but significantly enhanced LiP activity. In contrast, Tween80 increased both MnP secretion and PAH degradation in shallow stationary cultures. On the other hand, high PAH degradation was observed in agitated cultures in the absence of detectable LIP and MnP activities. The results suggested that extracellular peroxidase activities are not directly related to the PAH degradation, and the increased solubility rather than enzyme activity may be more important in the promotion of PAH degradation.     

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.     

Fenton预氧化促进土壤微生物均衡降解烷烃

针对石油污染土壤中各类烷烃的生物选择性降解问题,通过多种土壤固相铁Fenton预氧化方式调控土壤微生物群落,探究土壤微生物数量、活性和群落变化对石油烃降解的影响,确定各类烷烃均衡降解的微生物群落特征。结果表明：A45(45 mmol/L柠檬酸)和F8.7(8.7 mmol/L Fe²⁺)土壤固相铁Fenton预氧化后,土壤微生物代谢活性分别高达0.59 mol/kg(A45)和0.60 mol/kg(F8.7),土壤石油烃残余率分别低至30%(A45)和29%(F8.7)。土壤中形成以不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)为主要优势菌属的土壤微生物群落。土壤微生物多样性高,群落组成丰富,烷烃代谢的功能基因相对丰度高,促进了各类烷烃的均衡降解,各类烷烃的生物降解率均高达60%。     

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.     

电子供体刺激下厌氧微生物对1, 2-二氯乙烷的降解效果

通过添加电子供体进行原位生物刺激可有效降解地下水中的氯代烃,目前国内外常采用接种高效微生物的方法强化这一降解过程,鲜见仅利用实际污染场地含水层土著菌开展的生物降解试验.从北京市某氯代烃污染场地采集地下水样品,仅接种场地含水层沉积物,利用微宇宙实验体系,初步探讨了添加不同种类和质量浓度的电子供体对地下水中1,2-二氯乙烷的去除效果影响.结果表明:①同时添加初级生长基质和电子供体对反应体系进行生物刺激可显著降解地下水中的1,2-二氯乙烷.60 d后,添加1 g/L醋酸钠的反应体系中1,2-二氯乙烷的去除率最高,可达93.9%;添加1 g/L的乳酸钠反应体系次之,去除率为82.2%;添加1 g/L的乳酸的反应体系去除率最低,为61.8%.并且添加醋酸钠的试验体系可长时间维持中性pH及较低的氧化还原电位.②相同条件下,对同种电子供体来说,添加量为1 g/L的试验组中1,2-二氯乙烷的降解效果优于添加量为2 g/L的试验组,推测较高质量浓度的电子供体可对微生物的生命活动产生抑制.③对反应体系中间产物进行监测,仅监测到了乙烯的产生,表明在试验周期内无明显毒副产物积累,1,2-二氯乙烷的降解较为彻底.研究显示,醋酸钠为该试验体系中最适电子供体,添加适宜质量浓度醋酸钠对土著菌进行生物刺激可实现对1,2-二氯乙烷的绿色降解.