生物表面活性剂-微生物强化紫花苜蓿修复多环芳烃污染土壤

在温室盆栽条件下,通过单独或联合添加生物表面活性剂鼠李糖脂(RH)和接种多环芳烃专性降解菌(DB),研究了利用生物表面活性剂-微生物强化紫花苜蓿(Medicago sativa L.)修复多环芳烃(PAHs)长期污染土壤的效果.结果表明,添加鼠李糖脂和接种PAHs专性降解菌能促进紫花苜蓿的生长和土壤中PAHs的降解.培养90d后,RH、DB处理的PAHs的降解率分别为30.0%和49.6%,均高于对照处理(CK)(21.7%).RH+DB处理PAHs的降解率最高达53.9%,说明鼠李糖脂和PAHs专性降解菌协同作用显著.另外,随着PAHs苯环数的增加,其平均降解率逐渐降低,但是接种PAHs专性降解菌能够提高4环和5环PAHs的降解率.同时也发现土壤中脱氢酶活性和PAHs降解菌数量越高的处理,土壤PAHs的降解率也越高.所以添加鼠李糖脂和接种PAHs专性降解菌能够有效促进土壤多环芳烃降解.     

固相微萃取和固相萃取评价多环芳烃降解过程中的生物有效性变化

为了揭示多环芳烃(PAHs)降解过程中的生物有效性变化规律,应用PAHs降解菌剂对PAHs污染焦化厂土壤进行微生物修复,采用固相微萃取及固相萃取方法提取评价PAHs的生物有效性,分析降解率和生物有效性变化的差异及相关关系.结果表明,该焦化厂土壤中PAHs总量以低环PAH为主,微生物菌剂对土壤总PAHs降解率为68.3%;微生物作用后,孔隙水中PAHs的降低以3、4环为主,孔隙水中PAHs变化率普遍低于土壤中的降解率;Tenax-TA提取降解前后土壤中的PAHs,降解后3、4环PAHs的快速解吸组分降低,5、6环的快速解吸组分变化不大;土壤中PAHs降解量分别与PAHs孔隙水浓度和Tenax-TA快速提取量存在相关关系.以上结果表明可用PAHs孔隙水浓度以及Tenax-TA快速提取量预测微生物对土壤PAHs的降解,这为焦化厂土壤PAHs污染的修复提供了理论依据.     

优化SO4-·高级氧化技术修复PAHs复合污染土壤

采用硫酸根自由基高级氧化技术（SR-AOPs）修复南京某炼钢厂附近PAHs复合土壤,通过调整过硫酸钠（Na2S2O8）和亚铁离子（Fe²⁺）比例,结合添加不同种类和浓度的螯合剂和表面活性剂,获得修复的最佳条件,并比较分析不同类型PAHs的降解特征.结果表明：Na₂S₂O₈和Fe²⁺的配比显著影响土壤PAHs的降解效果,当Na₂S₂O₈用量为5mmol/g,Fe²⁺用量为0.5mmol/g,二者比例为10：1时,培养24h,PAHs总去除率最高,为29.32%;在此基础上添加螯合剂柠檬酸0.5mmol/g时,PAHs总去除率可提高至49.9%;继续添加0.27mg/g表面活性剂IGEPAL CA-720,PAHs总去除率最大,为80.8%.分析不同条件下SR-AOPs对PAHs的降解效果,得到总体上SR-AOPs对四环PAHs去除效果最好.添加柠檬酸和IGEPAL CA-720可以进一步强化对土壤中3环、6环PAHs的去除.柠檬酸和IGEPAL CA-720的添加可以更有效去除污染土壤中PAHs,尤其是针对高环PAHs.     

可可毛色二孢菌对焦化厂土壤多环芳烃污染修复

利用新型菌种可可毛色二孢菌(Lasiodiplodia theobromae)对北京焦化厂实际土壤PAHs污染进行修复,研究了该菌种在Tween 80和HPCD两种表面活性剂作用下对北京焦化厂土壤PAHs污染的强化修复效果,并探讨了修复过程中酶活动态变化及其与PAHs降解关系.结果表明,在L.theobromae作用下,焦化厂土壤中PAHs降解率在第70 d达到45.3%,比控制组提高了30个百分点;当Tween 80和HPCD在最佳含量(2 g.kg-1和1 g.kg-1)时,土壤中PAHs降解率达65.8%和63.9%,比控制组提高约50个百分点.因此,研究证实L.theobromae是实际土壤PAHs污染修复的可选菌种,表面活性剂与L.theobromae联合修复实际土壤PAHs污染修复是一种可选技术.在单一L.theobromae修复组和表面活性剂强化L.theobromae修复组中,土壤中过氧化氢酶和转化酶酶活性比控制组土壤中酶活性均提高2倍左右,表明L.theobromae可能产生过氧化氢酶和转化酶或者该菌种与土著微生物有协同作用.相关性分析表明,过氧化氢酶和转化酶活性最大值与PAHs降解率相关系数分别是0.781和0.837,转化酶活性与降解率的相关性高于过氧化氢酶.     

表面活性剂增溶洗脱土壤中多环芳烃的效果研究

表面活性剂增效洗脱修复技术被广泛应用于土壤修复. 本文选取11种非离子型和3种离子型表面活性剂对多环芳烃(PAHs,菲、芘、苯并[a]芘)污染土壤进行洗脱研究,筛选出洗脱效果较好的表面活性剂,并深入探索表面活性剂浓度、洗脱时间、固液比等因素以及表面活性剂的复配对土壤PAHs增效洗脱的影响,旨在比选出一种高效洗脱土壤PAHs的表面活性剂并对其洗脱方法进行优化. 结果表明:①表面活性剂浓度为10 g/L、固液比为1∶20条件下,聚氧乙烯醚-10(NSF10)的去除率最高,达到78%;其次为曲拉通X-100(TX-100)和吐温80(TW-80),去除率分别为76.7%和73.4%. ②随着表面活性剂添加浓度的增加,土壤PAHs的去除率增大,当表面活性剂浓度超过5 g/L时,PAHs去除率的增幅减缓,可见,5 g/L是相对有效且经济的表面活性剂添加浓度. ③当洗脱时间为16 h时,NSF10对PAHs的洗脱达到平衡,继续延长洗脱时间,洗脱效果并未增强. ④增加NSF10用量有利于洗脱,固液比1∶40是最优固液比,此时PAHs的去除率已达到固液比为1∶100时的85.2%. ⑤非离子表面活性剂NSF10、TX-100、TW-80与阴离子表面活性剂SDS分别以体积比9∶1进行复配时均取得了优于单一活性剂的洗脱效果,NSF10与SDS体积比为7∶3时,增溶洗脱效果最为明显,比单一表面活性剂提高了18.2%. 研究显示,NSF10是一种高效的PAHs洗脱剂,添加浓度为5 g/L、洗脱时间为16 h、固液比为1∶40是其最优参数选择,其与SDS以体积比7∶3进行复配可进一步提升增溶洗脱效果.      

表面活性剂对白腐真菌降解多环芳烃的影响

研究了4种表面活性剂吐温80(Tween80)、曲拉通100(Trition X-100)、十二烷基苯磺酸钠(LAS)、十二烷基硫酸钠(SDS)对白腐真菌降解水溶液和土水系统中多环芳烃(PAHs)的影响.结果表明,表面活性剂的类型、浓度、PAHs的赋存状态以及体系pH值、温度等均影响着PAHs的降解.在水溶液中(无土),加入4种表面活性剂均降低溶液中PAHs的降解.在土水系统中,Trition X-100和SDS抑制PAHs降解,而Tween80和LAS对PAHs的影响则受到浓度的影响.低浓度Tween80和LAS对土壤中PAHs的降解没有促进作用,甚至有微弱的抑制作用,但适当浓度的Tween80和LAS促进PAHs降解,并且对土壤中PAHs降解的促进作用随着浓度的增大而逐渐增大,但过高浓度的Tween80和LAS没有表现出对PAHs降解更大的促进作用.     

多环芳烃类污染土壤强化生物修复技术研究及应用

针对多环芳烃类(PAHs)污染土壤,采用富集培养的方法分离筛选得到高效PAHs降解菌,并作为外源添加至高效复合微生物降解菌剂中运行过程中控制土壤含水率、微生物菌剂、营养物质的投加比例以及人工翻抛频率,开展强化生物修复试验。土壤中PAHs的降解主要出现在前3个月,之后进入生物降解拖尾阶段,土壤中各PAHs的浓度下降缓慢。其中,堆体土壤中低环PAHs、中环PAHs和高环PAHs的最高去除率分别为66.50%、71.78%和56.99%,16种PAHs的平均去除率为64.06%。分别从生物可利用性、微生物激活营养剂、提高供氧效率和微生物菌剂4个因素进行强化生物修复研究。运行结果显示:高密度投加PAHs高效降解菌,并提供适量的营养物质,同时添加生物表面活性剂进行强化,最终污染土壤中总PAHs降解率可以达到85.07%,且16种PAHs均得到显著降解。     

土壤微生物群落对多环芳烃污染土壤生物修复过程的响应

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)方法,研究了土壤微生物群落多样性对生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的响应.结果表明,细菌群落的Shannon-Weaver指数修复前为3.17,修复后为3.24～3.45,多样性整体呈上升趋势,其中以植物-菌根真菌-降解菌处理最高,但各处理间无显著差异(P>0.05).聚类分析结果显示,植物、植物-鼠李糖脂、植物-菌根真菌和植物-菌根真菌-鼠李糖脂这4个处理的群落相似度在90%以上,植物-降解菌处理与这4个处理群落结构最近,此外,植物-降解菌-鼠李糖脂、植物-降解菌-菌根真菌-鼠李糖脂群落相似度在80%以上.通过测序比对,DGGE图谱上优势及特征性条带分别为Bacillus、Pseudomonas、Acidobacteria、Sphingmonas、Rhodopseudomonas、Firmicutes和Methylocytaceae等,可能是与PAHs降解密切相关的种属.生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复污染土壤过程中,在提高PAHs生物有效性基础上,改变了土壤微生物群落结构和丰度,从而可以有效提高PAHs的降解率.     

焦化厂高环PAHs污染土壤的电动-微生物修复

针对沈阳某焦化场地污染土壤中PAHs高环比例高、浓度高的特点,采用二维空间对称电场、功能性PAHs降解菌剂,进行了工程水平的电动-微生物联合修复试验(面积200 m2,极距1 m,土高0.7 m)。结果表明:极性切换形成的对称电场能使土壤pH保持在中性范围(pH在6.6~6.9),有利于微生物的生长代谢,提高了土壤中总PAHs和高环PAHs的去除率。在98 d时电动-微生物修复去除率达到51.2%,较微生物组提高了18.7%,削减负荷达40.6 g/(m3·d)。其中10种4—6环PAHs的去除率平均提高了20.9%,显示出电动-微生物技术修复焦化场地PAHs污染土壤的可行性及工程化应用前景。     

3种氧化剂对焦化场地多环芳烃的修复效果与土著微生物的响应关系

为了探究化学氧化对污染土壤修复过程土著微生物生理生态功能的影响,以焦化场地多环芳烃（PAHs）污染土壤为实验对象,研究了高锰酸钾、过硫酸钠和臭氧这3种氧化剂在不同液固比条件下对PAHs的修复效果和土著微生物的响应关系.结果表明,该焦化场地土壤ΣPAHs含量为679.1 mg·kg^-1,高锰酸钾和过硫酸钠投加量为1%时,液固比为6：1条件下ΣPAHs（16种PAHs）的去除率最高,分别为96.9%和95.7%,而臭氧剂量为72 mg·min^-1、液固比为8：1时ΣPAHs的去除率（82.3%）最高;不同液固比条件下低环PAHs （3~4环）的去除率高于高环PAHs （5~6环）,去除率最高的是菲和二氢苊;而对于高环的苯并[a]芘,仅高锰酸钾对其去除效果较优,去除率达到97.4%;微生物数量分析表明,土壤微生物数量经高锰酸钾处理后骤降,由10⁸ copies·g^-1降至10⁵ copies·g^-1,而过硫酸钠和臭氧处理变化不明显,数量级未发生显著变化;微生物群落结构分析表明,污染原土中Proteobacteria占绝对优势,相对丰度为99.5%,高锰酸钾和过硫酸钠处理后微生物多样性显著增加,多种能够降解PAHs的微生物（如Ralstonia和Acinetobacter等）相对丰度大幅提高;微生物代谢功能路径分析表明,化学氧化处理增加了PAHs降解菌的相对丰度,提高了有机物代谢能力.总体而言,液固比为6：1时高锰酸钾处理会显著改变土著微生物数量,微生物群落结构和PAHs降解微生物相对丰度.     

通风及营养元素对多环芳烃污染土壤修复影响

文章在无外源接种体的条件下,评估了强制通风(通风量为1.51 L/min)与营养元素对土壤中多环芳烃(PAHs)降解的交互作用。结果表明:仅靠合适的营养液配方和长时间通风可以刺激污染土壤中的土著微生物生长,并影响微生物菌群的形成。通风同时添加营养液有利于好氧菌生长、加快PAHs的降解;与通风相比,添加营养元素是影响PAHs降解的主要因素。通风和添加营养元素对3环PAHs降解影响不显著,但可促进4环、5环和6环PAHs污染物降解。60 d内,仅通风、仅添加营养元素、同时通风和添加营养元素处理的PAHs分别降解了52%、59%、67%。     

我国东北典型河流冰封期细菌多样性的研究——以松花江为例

在我国东北松花江冰封期时采集了该河流域5个监测断面的河水样本,并分别构建16S rDNA克隆文库,通过16S rDNA序列的系统发育分析,对水样中细菌群落结构和种群多样性进行了研究.试验结果表明,5个采样点的水样pH都呈弱酸性,并且都有不同程度的多环芳烃(PAHs)污染,其中,B(九站)采样点污染最为严重.5个样品中检测到的共同细菌种类有5个:β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes).5个河水样品中的细菌与许多已知降解菌的亲缘关系较近,并以能降解多环芳烃类有机污染物的微生物种类居多,且在5个样品中均发现了指示河流富营养化的菌种,表明该河流存在普遍的富营养化趋势,特别是D、E段(佳木斯上和佳木斯下)比较严重.     

耐冷腐殖酸吸附态PAHs降解菌筛选及其降解特性

为了寻找自然环境中高效PAHs降解菌,并应用于北方寒冷地区PAHs污染土壤修复,从沈抚灌渠冻融土壤中筛选出一株以腐殖酸(HA)吸附态PAHs为碳源和能源且生长良好的耐冷菌株,结合其生理生化特征和16S rDNA序列比对,鉴定此菌株为假单胞菌(Pseudomonas sp.SDR4),并研究了其对冻融土壤中HA吸附态PAHs的降解性能.结果表明:Pseudomonas sp.SDR4对冻融土壤中Phe、Pyr和Ba P均具有一定的降解能力,42 d降解率分别为73.88%、64.88%和49.39%.加入HA能够提高其对Phe、Pyr和Ba P的降解率,42 d降解率分别提高15.9%、13.8%和8.6%;在降解初期加入HA可显著提高Phe、Pyr和Ba P的降解速率,第1周,降解速率分别提高37.8%、28.4%和39.1%,但在后期促进效果减弱.若要在寒冷地区选择Pseudomonas sp.SDR4作为固定化菌株,可添加HA提高其修复效果.本研究为北方寒冷地区PAHs污染土壤修复提供了新的固定化菌种.     

我国主要地区表层土壤中多环芳烃组成及含量特征分析

关于我国表层土壤多环芳烃的含量、组成及来源分析的报道很多,但大部分都是针对某一地点或地区的研究,关于我国主要地区总体分布情况的研究很少.为全面了解我国表层土壤中多环芳烃组成及含量特征,本文基于文献报道结果,较系统地分析了全国土壤多环芳烃的总体污染状况及规律.对140组数据进行分析的结果表明:我国表层土壤∑PAHs的含量中位值为580μg·kg-1.从PAHs的组成来看,4～6环PAHs的相对比例较高,占68.53%.我国表层土壤中∑PAHs平均含量的分布趋势为东北>华北>华东>华南>华中,东北地区表层土壤中∑PAHs的含量显著高于除华北地区以外的其它3个地区(p<0.05).东北地区土壤中∑PAHs的含量约是华中地区的6倍.造成这种差异的原因可能和气候条件的地理性差异以及产业结构的区域性分布有关.不同的污染源类型对土壤中PAHs的含量影响很大,点源污染表层土壤多环芳烃的含量显著高于面源污染的土壤(p<0.01),面源与点源污染表层土壤中∑PAHs的平均含量分别为317.3μg·kg-1和1812.95μg·kg-1.上述研究结果可为全国和区域土壤环境质量评价以及土壤环境质量标准制修订提供参考.     

过硫酸钠对我国典型土壤中多环芳烃氧化降解效果的影响

过硫酸钠是污染土壤化学氧化修复技术中应用较为广泛的氧化剂.为研究过硫酸钠对不同土壤中PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃）的修复效果,以我国多种典型土壤（黑土、潮土、黄土、紫色土、褐土、砖红壤）为试验样本,以萘、菲、蒽、芘、苯并[a]芘5种PAHs为目标污染物,分析活化过硫酸钠对人为老化的降解率;此外,通过对氧化前后土壤pH、w（有机碳）等土壤性质变化的比较和分析,探讨氧化修复过程对土壤性质的影响.结果表明:当活化过硫酸钠用量为0.8 mmol/g、温度为25℃时,PAHs污染土壤中萘、菲、蒽、芘、苯并[a]芘的降解率最高,分别为87.82%、79.68%、87.93%、83.40%、94.31%.随着温度的升高,PAHs降解率逐渐升高,当温度达到25℃时,PAHs的降解率（85.69%）达到最高,随后随着温度的继续升高,总PAHs的降解率没有明显增加;随着pH的升高,PAHs的降解率逐渐升高,当pH达到6~7时,PAHs降解率维持在一个较高水平;随后随着pH的继续升高,总PAHs的降解率逐渐降低.随着温度以及pH的变化,5种PAHs的降解率与总PAHs的降解率变化趋势一致. w（有机碳）越低,PAHs环数越高,PAHs降解率越高;高环（5~6环）、中环（4环）、低环（2~3环）PAHs降解率与总PAHs降解率变化趋势一致.此外,过硫酸钠氧化修复后土壤结构遭到一定程度的破坏,土壤的pH、w（有机碳）和土壤肥力会有不同程度的下降,对土壤的再次利用有较大影响.研究显示,过硫酸钠可有效氧化降解不同性质土壤中PAHs,在氧化修复PAHs污染土壤方面具有较好的应用前景.      

不同化学氧化剂对焦化污染场地多环芳烃的修复效果

采用模拟装置研究了不同化学氧化制剂对于焦化工业污染场地中多环芳烃(PAHs)的去除效果以及处理过程中污染物的去向.应用高锰酸钾处理土壤,总PAHs的去除效率最高,达96%,且大部分PAHs都被氧化,以气体形式挥发或转移到溶液中的比例很小,低于总PAHs的1%;其次是活化过硫酸钠,对总PAHs的去除率可达92%,类Fen...     

Ecological selection of bacterial taxa with larger genome sizes in response to polycyclic aromatic hydrocarbons stress

Polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) are ubiquitous priority pollutants that cause great damage to the natural environment and health. Average genome size in a community is critical for shedding light on microbiome’s functional response to pollution stress within an environment. Here, microcosms under different concentrations were performed to evaluate the selection of PAHs stress on the average genome size in a community. We found the distinct communities of significantly larger genome size w...     

原位生物修复提高多环芳烃污染土壤农用安全性

为了减少多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)在作物体内的富集,降低食源性PAHs对人类的潜在风险,提高PAHs污染土壤的农用安全性,在受到PAHs污染的麦田中施用类球红细菌(Rhodobacter sphaeroide)菌剂(RS)进行原位修复.以叶面喷施(B)和根部喷施(D)50倍稀释的RS两种方式处理,以喷施等量清水的处理为对照(A),不做任何处理的麦田为空白(CK),从小麦苗期开始处理,到小麦成熟期测定了土壤和小麦籽粒中PAHs含量以及根际土壤微生物群落结构的变化,探讨了施用RS对PAHs污染土壤的强化修复作用.结果表明,施加RS的B区、D区与空白(CK)区相比,标识土壤微生物的磷脂脂肪酸(PLFAs)种类均有29.6%变异率;土壤PAHs的去除率分别提高了1.59倍和1.68倍;富集因子分别降低了58.9%和62.2%;50穗小麦籽粒的干重分别提高了8.95%和12.5%.RS的施用改变了土壤微生物群落结构,活化了土壤微生物的代谢活性,从而加快了土壤PAHs的降解;同时,RS的施用也降低了PAHs在小麦籽粒的富集量,提高了小麦的产量,显示出RS在提高PAHs污染土壤的农用安全性方面具有应用潜力.     

石油污染土壤生物修复中外源微生物的影响

在室外条件下采用正交盆栽试验设计,以污染水平、细菌接种量、真菌接种量和有机肥添加量为调控因子,研究了石油污染土壤生物修复过程中外源专性微生物(细菌和真菌)接种对土壤中矿物油和美国EPA 16种多环芳烃(PAHs)降解的作用.结果表明,经过一个生长季(150d)各处理土壤中的细菌总量、真菌总量、PAH-降解细菌和PAH-降解真菌数量不受外源专性细菌和真菌初始接种量的影响(p＞0.05);有机肥促进土壤微生物数量的增长,其添加量与土壤细菌总量、真菌总量和PAH-降解细菌数量显著正相关(p＜0.05);实验结束时矿物油的去除率为58.8%～88.3%,PAHs的去除率为91.7%～97.8%,外源专性细菌和真菌的接种对矿物油和PAHs的降解无明显促进作用.