BIOX长效促生物氧化剂修复石油烃污染土壤的中试研究

在污染土壤处置基地生物大棚中,利用BIOX长效促生物氧化剂对石油烃污染的土样进行了原址异位的修复中试,考察药剂投加量对土壤中石油烃降解率的影响。试验结果显示,土壤中总石油烃含量约为5 000 mg/kg时,投加3%和5%的BIOX长效促生物氧化剂,处理60 d后,石油烃的降解率分别为76.7%和79.7%,比对照组的降解率分别高出48%和51%,处理后土壤中总石油烃含量降至约1 000 mg/kg,处理效果明显。本试验中石油烃降解率并未随BIOX投加量的增加而大幅提高,影响石油烃降解菌生长的主要限制因素可能为环境温度和石油烃含量较低。     

真菌-细菌协同修复石油污染土壤的场地试验

采用真菌-细菌微生物制剂对中原油田不同类型石油污染土壤进行原位修复小试和中试.第1期场地试验从2004-11-05～2005-03-07,共122 d,柴油、润滑油和石油的TPH降解率分别为61.0%、48.3%和38.3%.中试从2005-05-18～2005-11-03,共历时161 d.人工污染土壤、新鲜型石油污染土壤和陈旧型污染土壤的石油烃降解率分别达到75.0%、46.0%和56.6%,而对照组的降解率分别为15.7%、20.0%和28.0%.分析了修复过程中土壤中石油烃各组分含量的变化,结果表明真菌-细菌微生物制剂对饱和烃、芳烃、沥青胶质及非烃化合物均具有较好地降解能力.分别在修复后的人工污染、新鲜型污染和陈旧型污染地块种植小麦,产量分别为当地正常耕地产量的100%、57.2%和70.3%.本研究进一步证实了真菌-细菌协同修复石油烃污染耕地的可行性及其良好的应用前景.     

辽河油田石油污染土壤的2阶段生物修复

建立了污染土壤预制床处理工程,对不同类型原油污染土壤分别进行堆腐处理,历时2个阶段,共运行210d.当稀油、稠油、特稠油和高凝油污染土壤中石油烃总量(TPH)为25.8～77.2g·kg^-1时,经过53d(为第1阶段)的运行,TPH去除率38.37%～56.74%.第2年(为第2阶段)继续处理156d,TPH降解率达到66.59%～80.96%.连续运行结果表明,污染土壤中易分解的石油烃污染物大部分在第1阶段得到降解,第二阶段降解率明显降低.     

石油烃降解菌株的复配及其降解特性研究

从松原油田石油污染土壤中筛选出3种高效降解石油烃的菌株分别为微嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)YH、类产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)TM和红球菌(Rhodococcus sp.)K1,对其菌落、菌体形态进行观察,并将3种菌株以不同比例进行复配,研究了3种单菌株及其复配菌株对石油烃的降解效果以及其间的协同降解作用。结果表明:复配菌株与单菌株对石油烃的降解效果有所差异;3种菌株具有协同降解石油烃的作用;3种菌株的复配比例(YH∶TM∶K1)为1∶0.5∶1.5时,对石油烃的降解效果最好;初始浓度为2 000 mg/L的石油烃,加入3 mL复配菌株,在130 r/min、30℃下振荡培养6 d后,石油烃的降解率达94.3%;当石油烃的初始浓度为2 000 mg/L时,复配菌株对石油烃的降解动力学曲线与零级动力学方程的拟合效果良好,其降解动力学方程为y=-309.6x+2 045.0(R~2为0.931),降解半衰期为3.4 d。     

腐植酸改性生物质电厂灰固定化微生物修复石油烃污染土壤

以生物质电厂灰为载体,用腐植酸对其改性后,负载石油烃降解菌形成固定化菌剂对原油污染土壤进行修复,其中对生物质电厂灰改性的最佳条件以及固定化菌剂对原油污染土壤的修复效果进行了考察。结果表明:生物质电厂灰改性的最佳条件为:电厂灰粒径10~40目,固液比1∶1,改性时间4 h,改性后孔状结构增多且表面粗糙,有利于微生物的附着,固定的微生物数量可达1.5×109 CFU/g。进行60 d的修复后,固定化菌剂对污染土壤中石油烃的降解率达到51.9%,比游离菌提高了25.0%,对长链正构烷烃、芳香烃及胶质的降解率分别提高了9.6%、31.7%和37.5%。固定化生物质电厂灰的应用使石油烃降解菌得到保护和支撑,提高了土壤基础呼吸速率和土壤酶活性,实现了石油烃的高效降解。因此,腐植酸改性生物质电厂灰是一种在石油污染土壤修复方面具有应用潜力的微生物固定化材料。     

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     

高效石油降解菌的筛选鉴定及修复能力研究

为了得到高效的石油降解菌,本研究利用以柴油为唯一碳源的培养基从山东胜利油田、新疆克拉玛依油田和陕西长庆油田3处的石油污染土壤中富集纯化出3株高效的石油降解菌,分别命名为WTS、Z3-P和H4-1.测试结果显示,经过10d的降解实验,这3株降解菌对柴油的降解率均达到60%以上,降解效果良好,其中,WTS的降解效率最高,达到75%;用这3株菌进行污染土壤的修复实验,污染土壤中石油烃降解半衰期为30d左右,为自然情况下的1/4左右.对石油降解菌进行生理生化反应鉴定以及细菌16S rRNA鉴定结果表明,WTS是柠檬酸杆菌(Citrobacter sp.),H4-1是木糖氧化产碱菌(Alcaligenes xylosoxydans),Z3-P为芽孢杆菌(Bacillus sp.).     

土壤污染及其防治

X53通气对石油污染土壤生物修复的影响/丁克强(中科院南京土壤研究所)…//土壤/中科院南京土壤研究所一2(X)l,33(4)一1 85一188环图S一38 为了探讨石油污染土壤的生物修复的有效方法,本研究就通气对石油污染土壤生物降解的影响,在自制反应器中进行了为期50天的堆腐试验。结果表明,通气可为石油烃污染土壤中的微生物提供充足的电子受体,可保持土壤声稳定,从而促进了微生物的生物活性,强化了它们对石油污染物的氧化降解作用。通过在反应器中,调控通气量使污染土壤中石油烃的降解率进一步提高,为石油污染土壤生物修复技术的应用奠定了科学基…     

海藻酸钠固定石油降解菌条件优化及辅助效应

随着海洋石油污染治理技术的发展,生物修复技术因为具有成本低、效率高、环境友好的特点备受关注,而固菌技术可提高生物修复中石油烃降解菌的降解效率。本次研究利用海藻酸钠和CaCl₂对石油烃降解菌进行固定成球试验,并利用四因素三水平正交试验对固菌过程的条件参数（如:海藻酸钠浓度、菌悬液添加量、CaCl₂浓度和交联时间）进行优化。结果表明:采用固菌方式可有效提高石油烃降解菌的降解效率,当海藻酸钠浓度为3%,菌悬液添加量75%,CaCl₂浓度3%时,交联时间30 h时达到最优固定化效果,石油烃降解菌微球7 d绝对降解率为48.7%,比直接添加菌剂提高28%。     

贫养分低有机质黄绵土中石油烃的生物去除特性及菌群结构变化

为探究陕北油田开采区贫养分低有机质土壤中石油烃的有效去除方法及修复特性,利用生物强化和生物刺激对陕北地区石油污染土壤进行修复研究,比较了两种修复方式对土壤中石油烃的去除效果和对土壤菌群结构多样性的影响.结果表明:相比生物强化修复方式,向土壤中施入氮素进行生物刺激修复更有利于土壤中石油烃的去除:向土壤中加入KNO₃调节土壤C/N为100∶20,在含水量为15.1%的条件下修复60 d时,土壤中石油烃去除率达到44.77%;接种降解菌强化修复对石油烃的去除率仅为17.87%.在5.1%和15.1%两种不同含水量条件下,接种的降解菌群可在土壤中生长并存活.外源菌的生长存活和石油烃降解无明显相关关系,影响石油烃降解的非生物因子为土壤养分和含水量,生物因子为土壤菌群的丰富度和均匀度.研究显示,在对污染土壤进行修复时,应“因地制宜”选择适合当地水热条件的修复方式以增加土壤菌群的稳定性,进而提高土壤微生物的代谢活性.      

矿物油污染土壤中芳烃组分的生物降解与微生物生长动态

以石油污染土壤中分离的细菌和真菌为供试微生物,研究不同微生物组合对矿物油芳烃组分降解及降解率与微生物生长间的关系.将不同组合的微生物接种到加有柴油浓度为1 000mg/L的液体培养基中,25～30℃经摇床连续培养100d.于0～60h内连续取样,进行微生物生长动态检测;于5～100d定期取样,研究微生物生长状况与矿物油降解率动态变化.同时,以草甸棕壤(0～20cm)制备的土壤悬浮液为土壤微生物对照,以灭菌培养基为非生物降解对照.结果表明,试验前期(约20d)外源菌的降解效果优于土壤微生物,试验中、后期,土壤微生物降解优势增大且保持持续.试验结束时,土壤微生物处理的液体培养基中芳烃降解率最高达79.24%,显著高于其它3组处理.     

稻田NO3-还原耦合As(III)氧化过程及微生物群落特征

以华南稻田土壤为研究对象通过构建微宇宙体系,研究了淹水稻田自养硝酸盐还原耦合As（III）氧化过程及其微生物群落结构组成.结果表明,NO₃^-的添加促进了稻田土壤中As（III）的氧化,在未添加NO₃^-的处理（Soil+As（III））以及灭菌处理（Sterilized soil+As（III）+NO₃^-）中As（III）未发生明显的氧化;在Soil+As（III）+NO₃^-处理中,NO₃^-有少量被还原,而在Soil+NO₃^-处理中,NO₃^-没有被还原.通过16S rRNA高通量分析在NO₃^-还原耦合As（III）氧化体系中微生物群落结构特征,在Soil+As（III）+NO₃^-处理中shannon指数相对较低为8.19,土壤微生物群落多样性降低,其中在门水平上主要优势菌群为变形菌门Proteobacteria（33%）、绿弯菌门Chloroflexi（11%）、浮霉菌门Planctomycetes（12%）;在属水平上主要的优势菌属为Gemmatimonas（7.4%）以及少量的Singulisphaera、Thermomonas、Bacillus.NO₃^-的添加能够促进稻田土壤中自养As（III）氧化,并且影响着稻田土壤中微生物群落组成.     

微生物群落驱动AM真菌、生物炭及联合改良沙化土壤作用潜力

沙化土壤作为土地荒漠化的重要过渡形式,实现其有效恢复对减缓土地荒漠化进程意义重大.本研究显示,丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌和生物炭已应用于沙化土壤改良过程,但二者联合对沙化土壤改良影响研究较少;此外,细菌和真菌群落在沙化土壤改良过程中的作用尚不清楚.采用温室盆栽试验的方法,分别设置对照处理（CK）、单独接种AM真菌处理（RI）、单独施加生物炭处理（BC）和二者联合改良处理（BC_RI）,研究不同改良方式对小果白刺（Nitrariasi birica Pall.）菌根侵染率、生物量、矿质营养元素（N、P、K、Ca和Mg）含量及土壤有机碳、营养元素（全N、全P和全K）、水稳性团聚体组成影响.采用高通量测序技术,考察细菌和真菌群落在沙化土壤改良过程中的作用,结合多元分析手段,探究不同改良方式改良作用机制,旨在为合理有效改良沙化土壤提供基础数据和理论依据.结果表明,接种处理（RI和BC_RI）小果白刺根系均观察到明显的菌根侵染现象,但RI和BC_RI处理间菌根侵染率无显著性差异.与CK相比,RI处理显著增加了小果白刺地上部生物量和地上部N、K、Ca和Mg含量,BC和BC_RI处理显著增加了小果白刺地上部、根部生物量及N、P、K、Ca和Mg含量;BC_RI处理与RI和BC相比,根部生物量及P、K、Ca和Mg含量显著增加.与CK相比,BC和BC_RI处理显著增加了土壤有机碳含量,RI处理使得土壤全N含量显著增加了152.54%,BC处理使得土壤全P和全K含量分别显著降低了12.5%和18.18%.各处理0.25~0.05 mm粒径土壤团聚体比例最高,BC_RI处理能够显著促进大粒径（>0.25 mm）土壤团聚体形成.与CK相比,RI和BC_RI处理显著降低细菌、真菌群落Sobs指数和Shannon指数;各处理细菌及真菌菌门组成及丰度存在显著差异性.RDA及网络分析结果显示,AM真菌、生物炭及二者联合改良方式对土壤基质环境及土壤微生物群落结构影响显著,不同改良方式下微生物分子生态网络关系发生显著变化,不同改良处理中核心物种组成具有差异性;BC和BC_RI较RI处理,网络连接密集程度更高且核心物种组成更丰富;生物炭与AM真菌联合,弱化了Rhizophagus intraradices的核心作用,并增强其他微生物（特别是细菌菌种）的核心地位.SEM结果显示,AM真菌和生物炭施用通过直接影响土壤细菌和真菌群落结构,进而实现对植物生长及土壤性质变化的影响,微生物群落结构差异（特别是微生物间的互作关系变化）是导致土壤改良效果差异的主要驱动力.综上所述,不同改良方式对沙化土壤改良效果影响具有差异性,微生物群落在土壤改良过程中具有关键影响作用,AM真菌和生物炭联合对加速沙化土壤生态恢复具有潜在优势和应用价值.     

改良材料强化紫薇修复Cu污染土壤

选用木本植物紫薇为研究对象,采用室内盆栽试验方法,研究了不同有机改良材料及螯合剂二乙胺四乙酸（EDTA）和乙二胺二琥珀酸（EDDS）添加量对植物修复Cu污染土壤的影响。结果表明:螯合剂EDTA和EDDS较有机改良材料对紫薇修复Cu污染土壤强化效果好,且EDTA添加量为5 mmol/L,或EDDS添加量为3 mmol/L时,对紫薇修复土壤Cu的强化效果较好;添加有机改良材料均对紫薇修复低Cu污染土壤有强化作用,且添加量为30%时强化效果明显,但不同有机改良材料对紫薇修复高Cu污染土壤的强化作用则存在一定差异,仅50%的绿化植物废弃物、农业有机废弃物和草炭处理具有强化效果。     

堆肥对土壤中石油烃的去除及微生物群落的影响

为研究堆肥对石油污染土壤中不同组分烃的去除作用及土壤微生物群落结构变化的影响,利用重量法和GC-MS测定土壤中总石油烃、烷烃和多环芳烃的含量,采用高通量测序技术研究了堆肥对土壤微生物群落结构和多样性的影响作用.结果表明,向石油污染土壤中施加堆肥进行42d的修复处理,土壤中石油烃、烷烃、多环芳烃去除率分别为（12.4±0.01）%、（10.2±0.01）%、（9.38±0.02）%;自然放置的土壤中3种烃去除率分别为（3.21±0.02）%、（-3.00±0.01）%、（-6.59±0.02）%.自然放置的土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别为4.30、3489.3和2691.0,加入堆肥进行修复处理后,土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别增加为5.80、4684.7和3851.8.油污土壤中放线菌门（Actinobacteria）所占丰度由47.3%降低为28.2%,拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度由0.78%增加至16.2%.变形菌门（Proteobacteria）丰度为37.4%,修复结束后几乎不变.属水平上,油污土壤中的优势菌属包括原小单孢菌属（promicromonospora）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、分支杆菌属（Mycobacterium）、柠檬酸细菌属（Citrobacter）.施入堆肥使土壤中的这些优势菌属丰度降低,土壤中出现氮单胞菌属（Azomonas）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、假鞘氨醇杆菌属（Pseudosphingo bacterium）、紫单胞菌属（Parapedobacter）等新菌属.研究结果表明,与自然放置的土壤相比,向石油污染土壤中施入有机堆肥可有效去除土壤中的石油烃、烷烃和多环芳烃.并使土壤微生物群落结构发生明显变化.     

Anaerobic biodegradation of PAHs in mangrove sediment with amendment of NaHCO3

Mangrove sediment is unique in chemical and biological properties. Many of them suffer polycyclic aromatic hydrocarbon(PAH) contamination. However, the study on PAH biological remediation for mangrove sediment is deficient. Enriched PAH-degrading microbial consortium and electron acceptor amendment are considered as two effective measures. Compared to other electron acceptors, the study on CO2, which is used by methanogens, is still seldom. This study investigated the effect of Na HCO3 amendment on the anaerobic biodegradation of four mixed PAHs, namely fluorene(Fl), phenanthrene(Phe),fluoranthene(Flua) and pyrene(Pyr), with or without enriched PAH-degrading microbial consortium in mangrove sediment slurry. The trends of various parameters, including PAH concentrations, microbial population size, electron-transport system activities, electron acceptor and anaerobic gas production were monitored. The results revealed that the inoculation of enriched PAH-degrading consortium had a significant effect with half lives shortened by 7–13 days for 3-ring PAHs and 11–24 days for 4-ring PAHs. While Na HCO3 amendment did not have a significant effect on the biodegradation of PAHs and other parameters, except that CO2 gas in the headspace of experimental flasks was increased.One of the possible reasons is that mangrove sediment contains high concentrations of other electron acceptors which are easier to be utilized by anaerobic bacteria, the other one is that the anaerobes in mangrove sediment can produce enough CO2 gas even without adding Na HCO3.     

土壤中单一及复合抗生素的降解及微生物响应

基于LC-MS/MS、MicroRESP^TM等技术,对比了磺胺二甲嘧啶（SM2）和强力霉素（DOX）在单一和共存条件下,在青紫泥和小粉土中的短期降解及土壤微生物代谢特征.结果表明,单一条件下,小粉土中SM2和DOX的3d和7d降解率总体高于青紫泥,SM2和DOX共存条件下可对土壤中二者的短期降解产生一定抑制,这种抑制作用在小粉土中更为明显.抗生素对土壤微生物代谢的影响与其赋存时间及土壤类型有关.在供试浓度10~20mg/kg下,SM2和DOX在单一和复合条件下总体是促进土壤微生物代谢,但影响随赋存时间增加而减弱.青紫泥中,SM2和DOX共存下的土壤微生物代谢多样性高于二者单一存在,且青紫泥中DOX浓度与土壤代谢活性和微生物群落代谢多样性呈显著正相关,而小粉土中无类似的现象,但SM2与DOX复合污染对土壤微生物代谢的影响总体源于DOX的作用.     

Heavy metal availability and impact on activity of soil microorganisms along a Cu/Zn contamination gradient

All the regulations that define a maximum concentration of metals in the receiving soil are based on total soil metal concentration. However, the potential toxicity of a heavy metal in the soil depends on its speciation and availability. We studied the effects of heavy metal speciation and availability on soil microorganism activities along a Cu/Zn contamination gradient. Microbial biomass and enzyme activity of soil contaminated with both Cu and Zn were investigated. The results showed that microbial biomass was negatively affected by the elevated metal levels. The microbial biomass-C （Cmic）/organic C （Corg） ratio was closely correlated to heavy metal stress. There were negative correlations between soil microbial biomass, phosphatase activity and NH4NO3 extractable heavy metals. The soil microorganism activity could be predicted using empirical models with the availability of Cu and Zn. We observed that 72% of the variation in phosphatase activity could be explained by the NH4NO3-extractable and total heavy metal concentration. By considering different monitoring approaches and different viewpoints, this set of methods applied in this study seemed sensitive to site differences and contributed to a better understanding of the effects of heavy metals on the size and activity of microorganisms in soils. The data presented demonstrate the relationship between heavy metals availability and heavy metal toxicity to soil microorganism along a contamination gradient.     

Plant enhanced degradation of phenanthrene in the contaminated soil

The degradative characteristics ofphenanthrene, microbial biomass carbon, plate counts ofheterotrophic bacteria and most probable number （MPN） of phenanthrene degraders in non-rhizosphere or rhizosphere soils with uninoculating or inoculating phenanthrene degraders were measured. At the initial concentration of 20 mg phenanthrene/kg soil, the half-lives of phenanthrene in uninoculated non-rhizosphere soil, uninoculated rhizosphere soil, inoculated non-rhizosphere soil, and inoculated rhizosphere soil were measured to be 81.5, 47.8, 15.1 and 6.4 d, respectively, and corresponding kinetic data fitted first-order kinetics. The highest degradation rate of phenanthrene was observed in inoculated rhizosphere soil. The degradative characteristics of phenanthrene were closely related to the effects of vegetation on soil microbial process. Vegetation could enhance the magnitude of rhizosphere microbial communities, microbial biomass content, and heterotrophic bacterial community, but barely influence those community components responsible for phenanthrene degradation. Results suggested that combination of vegetation and inoculation with degrading microorganisms of target organic contaminants was a better pathway to enhance degradation of the organic contaminants in soil.     

多元复合调理剂对镉砷污染农田土壤微生物群落结构的影响

通过温室盆栽试验,研究多元复合调理剂（石灰石、铁粉、硅肥和钙镁磷肥,简称LISP）对土壤基本理化性质、Cd和As的生物有效性和微生物群落结构的影响.结果表明,LISP可改变土壤基本理化性质,降低土壤有效态Cd和As含量,并改变土壤微生物群落结构.在0.4%的LISP添加下,土壤pH值、有效磷和总磷含量较CK处理分别显著（P< 0.05）提高0.57单位、130.6%和18.38%,同时土壤有效态Cd和As含量较对照分别显著（P< 0.05）降低21.76%和16.39%.高通量测序结果表明,添加LISP可维持污染土壤中正常微生物群落的多样性和丰富度,而显著改变土壤微生物群落的组成和结构,其中厚壁菌门、放线菌门和浮霉菌门等门水平物种的相对丰度增加,而绿弯菌门、酸杆菌门和疣微菌门等门水平物种的相对丰度降低.冗余分析和Mantel检验分析表明,土壤pH值、有效磷以及有效态Cd和As含量是影响土壤微生物群落结构的主要环境因子.上述结果表明,LISP是一种有效的、生态安全的调理剂用于农田土壤Cd和As污染土壤修复.