甲氰菊酯降解菌Sphingomonas sp.JQL4-5对污染土壤的生物修复

JQL4-5(Sphingomonas sp.)是1株从长期受农药污染土壤中分离的甲氰菊酯降解菌,考察了其在实验室模拟条件下对甲氰菊酯污染土壤的生物修复能力及其影响因素.结果表明,降解菌株在灭菌土壤中的降解效果要略好于未灭菌土壤,在土壤外源添加降解菌10⁶ CFU·g^-1,温度20～40 ℃, pH为6.5～7.5的条件下,该菌株能有效降解土壤中10～200 mg·kg^-1的甲氰菊酯.可以将其应用于甲氰菊酯污染土壤的生物修复.     

高效石油降解菌修复石油污染土壤与强化机制分析

利用定向驯化高效石油降解菌系对石油污染土壤进行为期120 d原位修复,考察生物强化修复效果、土壤理化性质和酶活性的变化,结合宏基因组测序及生物信息学分析揭示其强化机制.结果表明,与空白对照组(Ctrl)相比,生物修复组(Exp-BT)总石油烃降解率显著提升,增幅达81.23%; 高效石油降解菌生物强化修复期间土壤pH变化稳定,体系氧化能力提高,电导率处于适宜农业活动范围内; 脂肪酶和脱氢酶在修复期间保持较高活性; 另对初始污染土壤样本(B0)、驯化所得高效石油降解菌系样本(GZ)和生物修复后土壤样本(BT)的分析显示,门水平上变形菌门与放线菌门相对丰度增加17.1%,属水平上Nocardioides、Achromobacter、Gordonia和Rhodococcus等丰度明显上升,COG和KEGG物种与功能贡献度分析证明以上菌属对石油烃降解有重要贡献; 修复后土壤中发现高丰度的石油烃相关代谢酶及5个降解基因:alkM、tamA、rubB、ladA 和alkB,分析表明外源石油烃降解菌群的引入增强了微生物相关酶的代谢活性与相应功能基因的表达.     

土壤污染及其防治

ettii)进行土壤的生物修复。结果表明,采用引人喳琳降解菌的生物强化技术进行受喳琳污染的土壤的生物修复是可行的。哇琳降解菌的引人大大加快了喳琳的生物降解过程。最快只需6h就可将唆琳完全去除。考察比较了投菌量,泥浆中的含水量及营养元素(N、P)的存在对生物修复效果的影响。土壤对难降解有机物哇琳的吸附等温线符合弗兰德里希方程。图5表1参6X53 200101475石油烃污染土层生物修复模拟实验研究/张旭(清华大学环境科学与工程系)…//清华大学学报(自然科学版)/清华大学一2000,40(11)一106一108 环图N一5 为研究加快石油烃污染土层生物…     

氯酚污染土壤的生物强化修复及其微生物种群动态变化的分子生物学监测

在氯酚污染的土壤中接种氯酚降解菌,研究了受污染土壤的生物强化修复.利用传统的微生物计数方法和现代分子生物学手段,研究了生物强化修复过程中微生物种群的动态变化情况.在受氯酚污染的土壤样品中,以氯酚为唯一碳源和能源,分离出了多株对氯酚具有较高降解能力的微生物,利用16S rDNA序列分析方法对部分微生物进行了种属鉴定.土壤中存在的土著的氯酚降解菌可以对低含量的氯酚(100mg·g-1)进行降解;但是当土壤中氯酚含量较高(500 mg·g-1)时,土著微生物的降解能力受到限制,这可能是高浓度的氯酚对土著的氯酚降解菌会产生毒性作用.接种外来微生物后,土壤中可以培养的氯酚降解菌的总数从开始的106CFU·g-1增加到108CFU·g-1,并且,在氯酚含量为100 mg·g-1的土壤样品中,微生物数目的增加比在氯酚含量为500 mg·g-1土壤样品中更快.这表明接种的外来微生物可以在土壤中很好地生长繁殖,有效地促进土壤中氯酚的生物降解.接种外来微生物可以减轻土壤中氯酚对土著微生物初期产生的不利影响.土壤中的氯酚可能会改变微生物种群结构.DGGE分析结果表明,在未受氯酚污染和受氯酚污染的土壤样品中,存在一些共同的DNA谱带,但谱带强度有明显的差异.在受污染的土壤中接种外来微生物进行生物强化,可以促进污染物的生物降解过程,是生物修复过程中的一种重要手段,有着广泛的应用前景,将在我国受污染环境的生物修复中发挥重要作用.     

接种白腐菌堆肥修复五氯酚污染的土壤

采用4组堆肥装置A、B、C、D,分别往五氯酚污染土壤中不加外来菌、加入固定化黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)、加入游离黄孢原毛平革菌及暴露在空气中不做任何处理.对其进行对比研究,探讨了利用堆肥的方法对五氯酚污染土壤进行生物修复的可行性.结果说明,添加黄孢原毛平革菌进行堆肥修复其效果要好于不加菌的效果,经过60d的堆肥,PCP基本得到降解,降解率都达到了94%以上,其中固定化菌又优于游离菌,固定化菌在第9d对PCP的降解率就达到了50%.此外,通过分析种子发芽率,有机质,微生物量碳等多项指标可以看出各组堆肥的腐熟情况都比较理想,为黄孢原毛平革菌降解五氯酚的过程提供了良好的外部环境,使土壤修复与堆肥能较好地结合起来.     

好氧生物泥浆法降解土壤中三氯代多氯联苯的影响因素分析

采用好氧生物泥浆法处理多氯联苯（PCBs）污染土壤,基于五因素三水平正交试验探究葡萄糖、联苯、任意甲基化-β-环糊精（RAMEB）、土水比和降解菌剂5个因素对PCBs降解效率的影响.结果表明：在好氧生物泥浆体系中,仅三氯代PCBs含量显著下降（最高降解率为42.1%）,而四氯~七氯代PCBs含量无显著变化.以三氯代PCBs的降解率为试验指标,对正交试验结果进行极差分析,可知影响三氯代PCBs好氧降解率的主次因素依次为：土水比、RAMEB、葡萄糖、降解菌剂、联苯.其中,葡萄糖和联苯对三氯代PCBs的降解有抑制作用,而土水比、RAMEB及降解菌剂对三氯代PCBs的降解有促进作用.因此,通过提升泥浆体系传质水平、提高PCBs生物有效性及增加降解菌数量,有望进一步提高好氧生物泥浆法降解PCBs的效率.     

石油污染土壤的生物修复技术及微生物生态效应

利用投菌法和生物刺激法对陕北子长石油污染土壤进行微生物修复研究.通过利用红外分光光度法测定不同处理方法对石油烃的去除效果确定了修复陕北石油污染土壤的最佳方案.修复过程中利用最大可能计数法(MPN)、PCR-琼脂糖电泳法、PCR-DGGE法分别测定了石油烃降解菌数目、催化基因、土壤微生物多样性对土壤微生物生态效应进行研究.结果发现石油污染土壤不同生物处理修复效果为:生物刺激(加入N、P营养物质)生物强化(投加降解菌)其他.土壤中石油烃降解率与可降解石油烃的催化基因含量之间存在正相关关系,修复过程中土壤中的石油烃和烷烃降解菌数量显著多于多环芳烃降解菌数量,投加外源降解菌SZ-1可以显著提高土壤细菌群落的多样性.研究结果有助于深入理解生物修复石油土壤过程中的微生物生态效应变化.     

生物炭固定化多环芳烃高效降解菌剂的制备及稳定性

高效多环芳烃降解微生物在污染环境中存活并保持一定生物量是实现生物强化修复的前提.本研究通过优选生物炭,优化生物炭固定化多环芳烃高效降解菌Martelella sp.AD-3的制备条件以及评估生物炭固定化菌剂的稳定性,期望获得具有应用前景的生物材料.结果显示,稻壳生物炭比表面积及孔隙大、Zeta电位高、固定化菌剂去除效果好,选择其作为固定化AD-3菌的载体.电镜观察及固定化菌剂对菲的去除率表明,固定化培养基为3% LB,接种量为2.9×10⁸ CFU·mL^-1,固定2 d时,稻壳固定化菌剂负载AD-3量最多,对菲的去除速率可达8.08 mg·L^-1·h^-1.室温保存21 d后,稻壳生物炭固定化菌剂对菲的去除速率仍达到4.46 mg·L^-1·h^-1,表明稻壳生物炭固定化AD-3菌不仅保持了菌对菲的高效降解能力,而且延长了降解微生物的保存时间,这为多环芳烃污染土壤修复提供了良好的生物修复功能材料.     

重复接种菌群强化修复石油污染土壤

微生物技术在修复石油污染土壤中具有广阔的应用前景.重复接种是提高外部菌群在实际环境中的竞争力和适应性的潜在而有力的手段,是保证高效修复的关键.该研究选择了从石油污染环境中分离获得的2株烃降解菌(SW-1、SW-4)及2株生物表面活性剂产生菌(F、F2),按不同比例复配,构建高效烃降解菌群,研究了重复接种该菌群强化修复石油污染土壤的效果,监测了修复过程中石油降解率、细菌数量以及土壤酶活性的变化.结果 表明,由4株菌等比例组成的菌群在7d内降解率最高;与单次接种相比,重复接种显著提高了土壤中烃的降解率,GC-MS分析表明菌群对C15～C30烷烃有较好的降解效果,相关性分析表明降解率与土壤中细菌数量和酶活性的增加显著相关.研究结果将有助于微生物修复技术在石油污染环境中的广泛应用,具有重要的环境和经济效益.     

多环芳烃污染土壤的生物泥浆法修复

通过小型泥浆反应器的运行,确定了生物泥浆法修复多环芳烃污染土壤的温度、水土比和通气量参数.采用2:1的水土比,控制温度、通气量分别为20℃～25℃,60L/h可以达到较好的修复效果.用从污染土壤中分离出的真菌在纯培养条件下对多环芳烃进行降解,经34d的培养,镰刀菌对芘和苯并蒽的降解率为90%和33.3%,毛霉可以分别降解81.5%和49.2%,青霉可以分别降解52%和46%.     

Evaluation of biostimulation and Tween 80 addition for the bioremediation of long-term DDT-contaminated soil

The bioremediation of a long-term contaminated soil through biostimulation and surfactant addition was evaluated. The concentrations of 1,1,1-trichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl) ethane (DDT) and its metabolites 1,1-dichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl) ethane (DDD) and 1,1-dichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl) ethylene (DDE) were monitored during an 8-week remediation process. Physicochemical characterization of the treated soil was performed before and after the bioremediation process. The isolation and identification of predominant microorganisms during the remediation process were also carried out. The efficiency of detoxification was evaluated after each bioremediation protocol. Humidity and pH and the heterotrophic microorganism count were monitored weekly. The DDT concentration was reduced by 79% after 8 weeks via biostimulation with surfactant addition (B + S) and 94.3% via biostimulation alone (B). Likewise, the concentrations of the metabolites DDE and DDD were reduced to levels below the quantification limits. The microorganisms isolated during bioremediation were identified as Bacillus thuringiensis, Flavobacterium sp., Cuprivadius sp., Variovorax soli, Phenylobacterium sp. and Lysobacter sp., among others. Analysis with scanning electron microscopy (SEM) allowed visualization of the colonization patterns of soil particles. The toxicity of the soil before and after bioremediation was evaluated using Vibrio fischeri as a bioluminescent sensor. A decrease in the toxic potential of the soil was verified by the increase of the concentration/effect relationship EC₅₀ to 26.9% and 27.2% for B + S and B, respectively, compared to 0.4% obtained for the soil before treatment and 2.5% by natural attenuation after 8 weeks of treatment.     

石油污染土壤微生物修复过程中植物毒性变化规律

植物幼苗生长发育和叶片的生化指标能综合反映土壤石油污染的程度及其生态毒性的强弱.为探究植物对石油污染土壤生态毒性的指示效果和污染土壤在生物修复过程中毒性的变化规律,本研究采用3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.文章考察了5种典型植物指示不同修复时期土壤生态毒性强弱的可行性与敏感性,并进一步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规律.结果表明,小麦和萝卜相对于莴苣、黑麦草和小青菜而言,更适宜作为石油污染土壤的指示生物.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,石油污染土壤生态毒性在修复的第8 d达到最大.不同的供试植物对石油污染的响应存在一定的差异.小麦和萝卜的生长发育指标能较为敏感地指示石油污染土壤在微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.     

真菌-细菌修复石油污染土壤的协同作用机制研究

提出并研究了真菌和细菌协同强化原位修复石油污染土壤.从中原油田石油污染土壤中筛选出刺孢小克银汉霉菌(Cunninghamella echinulata)和阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae),在泥浆体系中考察了Cun.echinulata和E.cloacae的生长及其对石油烃的降解过程.结果表明,混合培养体系中细菌和真菌的数量最高分别为其纯培养体系的3倍和20倍,细胞衰亡则被明显推迟;混合培养体系中石油烃的去除率高于真菌和细菌纯培养体系石油烃去除率的总和;采用多次接种新鲜菌种的培养方式能够强化混合培养体系对石油烃的降解.在石油烃污染土壤中接入由Cun.echinulata和E.Cloacae所组成的真菌-细菌微生物制剂实施原位修复,结果表明,Cun.echinulata和E.Cloacae的生长及其对石油烃的降解不受土著微生物的抑制,最适工艺条件为:水和木屑含量分别为25%和6%(质量分数),Cun.echinulata和E.cloacae接种量分别为2.5×104和2.5 × 107CFU/g.接种上述真菌-细菌40 d后石油烃去除率可达约65%,而土著微生物对石油烃去除率为16.0%.     

Arsenic removal from contaminated soil via biovolatilization by genetically engineered bacteria under laboratory conditions

In Rhodopseudomonas palustris, an arsM gene, encoding bacterial and archaeal homologues of the mammalian Cyt19 As(III) S-adenosylmethionine methytransferase, was regulated by arsenicals. An expression of arsM was introduced into strains for the methylation of arsenic. When arsM was expressed in Sphingomonas desiccabilis and Bacillus idriensis, it had 10 folds increase of methyled arsenic gas compared to wild type in aqueous system. In soil system, about 2.2%–4.5% of arsenic was removed by biovolatilization during 30 days. This study demonstrated that arsenic could be removed through volatilization from the contaminated soil by bacteria which have arsM gene expressed. These results showed that it is possible to use microorganisms expressing arsM as an inexpensive, efficient strategy for arsenic bioremediation from contaminated water and soil.     

泥浆生物反应器在土壤修复中的应用

泥浆生物反应器技术可用于极端环境、高浓度污染土壤的修复,相比于其他生物修复技术具有处理效率高和环境条件易控制等优势。介绍了泥浆生物反应器对多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、五氯酚(PCP)和总石油烃(TPH)等难降解有机物的处理效果,比较了污染物特性、降解途径、水土比和运行条件(pH、温度、溶氧量等)等因素对污染物去除效果的影响,综述了该技术的相关工艺、工程案例及应用成本。由于泥浆生物反应器综合应用成本较高、微生物修复过程复杂,目前国内的相关研究大多在实验室条件下进行。未来需进一步提升反应器修复效率,降低应用成本,推动泥浆生物反应器技术在国内的产业化应用。     

污染土壤生物联合修复机制研究进展

土壤污染的生物修复方法因具有独特的生态价值被广泛认可. 单一种类生物修复易受复杂环境影响,而利用多种生物进行联合修复则可借助种间关系提高修复效果. 本文通过整理近年来土壤中微生物、植物、动物单独修复和物种间联合修复污染的研究成果,梳理了生物联合修复过程中微生物、植物、动物三类生物的功能,明确了微生物在发挥自身污染修复能力的同时也可以减轻其他物种受到的环境胁迫;植物通过根系构建修复功能区域并与附近其他物种及环境进行物质与能量交换;动物通过自身移动和摄食行为优化土壤和微生物结构的作用机制. 其中,“微生物-植物”联合修复可强化微生物与植物的共生关系、增强微生物去除污染物的能力;“植物-动物”联合修复可通过动物或其排泄物的作用改善土壤环境、促进植物生长,同时通过植物根系改善动物的生存环境;“微生物-动物”联合修复可在动物搬运摄食、消化排泄等过程中强化微生物的生长代谢能力. 目前,“微生物-植物”联合修复是最主要的土壤生物联合修复方法,其修复机制较为明确,今后应进一步加强“微生物-植物-动物”联合修复机制研究,为三者联合修复土壤污染奠定基础.      

固定化细胞流化床反应器处理难降解有机物喹啉的试验研究

采用PVA 硼酸 纱布法将筛选得到的能够利用喹啉作为唯一碳源、氮源和能源的皮氏伯克霍尔德氏菌(Burkholderia pickettii)固定化 ,将固定化细胞投加到流化床反应器中处理不同浓度的喹啉废水 ,喹啉初始浓度为 100、350和 500mg/L时 ,喹啉完全去除所需时间分别为 2.5、6和 12h .动力学试验结果表明 ,固定化细胞流化床反应器内喹啉的降解过程遵循零级反应动力学 .利用固定化细胞流化床反应器连续处理不同浓度的喹啉废水 ,考察了不同水力停留时间 (稀释率 )对处理效果的影响及流化床反应器耐冲击负荷的能力 .     

Degradation of pyrene by immobilized microorganisms in saline-alkaline soil

Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) is very difficult in saline-alkaline soil due to the inhibition of microbial growth under saline-alkaline stress. The microorganisms that can most effectively degrade PAHs were screened by introducing microorganisms immobilized on farm byproducts and assessing the validity of the immobilizing technique for PAHs degradation in pyrene-contaminated saline-alkaline soil. Among the microorganisms examined, it was found that Mycobacterium sp. B2 is the best, and can degrade 82.2% and 83.2% of pyrene for free and immobilized cells after 30 days of incubation. The immobilization technique could increase the degradation of pyrene significantly, especially for fungi. The degradation of pyrene by the immobilized microorganisms Mucor sp. F2, fungal consortium MF and co-cultures of MB+MF was increased by 161.7% (P < 0.05), 60.1% (P < 0.05) and 59.6% (P < 0.05) after 30 days, respectively, when compared with free F2, MF and MB+MF. Scanning electron micrographs of the immobilized microstructure proved the positive effects of the immobilized microbial technique on pyrene remediation in saline-alkaline soil, as the interspace of the carrier material structure was relatively large, providing enough space for cell growth. Co-cultures of different bacterial and fungal species showed different abilities to degrade PAHs. The present study suggests that Mycobacterium sp. B2 can be employed for in situ bioremediation of PAHs in saline-alkaline soil, and immobilization of fungi on farm byproducts and nutrients as carriers will enhance fungus PAH-degradation ability in saline-alkaline soil.