咪唑烟酸在土壤中的微生物降解及其代谢物分析

通过分析咪唑烟酸在4种典型土壤中灭菌和非灭菌条件下的降解动力学差异,初步探讨了土壤中的微生物对其降解的贡献率。结果表明,咪唑烟酸在非灭菌条件下的半衰期为29～44d,在灭菌条件下的半衰期为81～134d,在非灭菌条件下的降解速率比灭菌条件下提高1 3～3 4倍。在小粉土中微生物降解的理论半衰期约为48d,为灭菌条件下的近3倍,充分说明了土壤中的微生物在咪唑烟酸的降解中起着非常重要的作用。运用LC-ESI-MS检测到4种微生物降解产物,它们的分子量分别为219,222,201和149,并由此推断了咪唑烟酸在土壤中降解转化的主要途径为:首先被微生物转化成更为稳定的氨盐产物,然后再进一步脱甲基、羧基和异丙基及咪唑啉酮环的开裂和重排等。      

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.     

稻田环境与除草剂去草胺降解速率的关系

在稻田自然环境中,去草胺乳油和颗粒剂的残留半衰期,在田水中分别为1.65—2.84d和5.78—6.30d,在土壤中分别为2.67—5.33d和4.95—6.30d.经过水稻一个生育期,去草胺在糙米等样品中的最终残留量均降至可检水平以下.土壤微生物对去草胺的降解起着主导性的作用,在灭菌和不灭菌土壤中的残留半衰期分别为433d和18.50—29.40d.去草胶在涂土等四类不同属性的土壤中的渗漏性大小顺序,依次为涂土、小粉土、青紫泥和红壤.     

接种Penicillium sp.和根际分泌物对土壤甲磺隆的协同降解研究

通过接种Penicillium sp.和模拟小麦根际环境的方法,研究了甲磺隆在Penicillium sp.和小麦根际分泌物协同作用下的生物降解特性.结果表明,根系分泌物丰富了土著微生物和外源微生物,对甲磺隆的降解具有显著的促进作用.接种Penicilliumsp.的根际土壤中甲磺隆降解半衰期为8.6 d,其降解速率是接种Penicillium sp.的非根际土壤的1.8倍,是普通根际土壤的2.7倍.继续追加甲磺隆的试验表明,接种菌株Penicillium sp.对甲磺隆的降解具有可持续性.     

稻田环境与除草剂去草胺降解速率的关系

在稻田自然环境中,去草胺乳油和颗粒剂的残留半衰期,在田水中分别为1.65-2.84d和5.78-6.30d,在土壤中分别为2.67-5.33d和4.95-6.30d.经过水稻一个生育期,去草胺在糙米等样品中的最终残留量均降至可检水平以下.土壤微生物对去草胺的降解起着主导性的作用,在灭菌和不灭菌土壤中的残留半衰期分别为433d和18.50-29.40d.去草胶在涂土等四类不同属性的土壤中的渗漏性大小顺序,依次为涂土、小粉土、青紫泥和红壤.     

啶虫脒光催化降解动力学的优化及其降解产物的分析

利用光催化技术通过单因素和中心复合实验对啶虫脒的降解动力学进行了研究.在单因素实验中,探讨了催化剂浓度、底物浓度、温度和p H对其降解动力学的影响.结果表明啶虫脒光催化降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood模型,随着温度的升高和底物浓度的降低其降解速率增加,而弱酸和碱性条件有利于啶虫脒的光催化降解.中心复合实验通过研究上述4种因素之间的相互关系得到啶虫脒的光催化降解最优条件为:Ti O2浓度2.30 g·L-1,底物浓度90.0μmol·L-1,温度37.5℃,溶液初始p H值为5.0.最后,HPLC检测到啶脒虫光催化降解产物主要有7个,其中6个降解产物极性大于啶虫脒.     

高效氯氰菊酯在土壤中的降解动态

在实验室条件下研究了高效氯氰菊酯两个异构体在3种土壤中的降解动态,随着时间的延长,氯氰菊酯在土壤中的含量逐渐减少.在未考虑土壤中微生物的作用时,3种农药在土壤中的稳定性与土壤中的有机质含量及pH值存在一定的相关性;高效氯氰菊酯在有机质含量高、pH值高的土壤中降解较快;在土壤中的降解以微生物降解为主,化学降解为辅.高效氯氰菊酯顺式体、反式体在黑土中的降解半衰期分别为7.95,5.35d;在河南二合土中的降解半衰期分别为13.2,6.87d;在江西红壤中的降解半衰期分别为30.3,15.9d,3种土壤微生物均选择性降解高效氯氰菊酯反式体,并且在酸性土壤中表现得更为稳定.     

聚-γ-谷氨酸在环境中降解特性的初步研究

通过液相色谱分析聚-γ-谷氨酸(γ-PGA)在环境水样和土样中的降解率,以及降解产物谷氨酸的生成量,研究γ-PGA在环境中的降解特性。研究表明:γ-PGA在环境水样中的降解较慢,10d后,0.5%γ-PGA在鱼塘水样中仅降解了1.6%,谷氨酸的含量也仅为120mg/kg。γ-PGA在环境土样中降解明显,γ-PGA在土壤中放置20d,仅保存了7.6%,而谷氨酸含量达到了3.2mg/g土样。γ-PGA在灭菌土壤中降解的半衰期是未灭菌土壤的3.7倍,这说明γ-PGA在环境土样中的降解主要是微生物的作用。从土壤中分离的γ-PGA生产菌株B. subtilis CCTCC202048能降解γ-PGA,通过PCR扩增从该菌株中得到了γ-PGA降解酶基因。该研究将为γ-PGA在环境中的使用奠定理论基础。     

Fe2+S2O82-EDTA体系中自由基离子对啶虫脒的氧化降解

为探讨水环境中自由基离子对啶虫脒的共降解作用,研究了Fe2+S2O82-EDTA体系中啶虫脒降解的可行性,以及在Fe2+S2O82-EDTA体系中3种组分最佳配比条件下自由基离子和底物浓度对啶虫脒降解率的影响.结果表明,在Fe2+S2O82-EDTA体系下反应360 min后啶虫脒的降解率达到58.25%,c(Fe2+)、c(S2O82-)和c(EDTA)对Fe2+S2O82-EDTA体系的氧化能力均有较大的影响.通过中心复合试验对Fe2+S2O82-EDTA体系中3种离子的最佳配比进行优化,c(EDTA)、c(Fe2+)、c(S2O82-)分别为1.61、3.46、7.99 mmolL.Fe2+S2O82-EDTA体系中·SO4-和·OH等自由基离子的存在是引起啶虫脒降解的主要原因,中性条件最有利于自由基离子的产生并提高啶虫脒高的降解率.然而该体系中自由基离子的量是一定的,过高的c(啶虫脒)(200μmolL)对降解率有明显抑制.     

新农药硫肟醚在土壤中的降解

在实验室条件下对新农药硫肟醚[o-(3-苯氧苄基)-2-甲硫基-1-(4-氯苯基)丙基酮肟醚]在不同地区土壤中的降解动态进行了研究.结果表明,硫肟醚在土壤中的降解遵循一级动力学方程.硫肟醚在非灭菌与灭菌长沙粉砂质黏土中的降解速率常数(k)分别为8.106×10^-3和1.630×10^-3,半衰期分别为85.5d和425.2d,微生物对硫肟醚在土壤中的降解具有显著的影响.硫肟醚在3种土壤中的降解速率大小依次为湖南永州重黏土>甘肃天水黏土>辽宁沈阳粉砂质黏土,其降解半衰期分别为46.1,63.8,70.0d,降解速率常数分别为1.503×10^-2,1.087×10^-2,9.904×10^-3.根据国内农药在土壤中的残留期划分标准,硫肟醚属于较易降解类农药.     

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.     

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.     

接种Penicilliumsp.和根际分泌物对土壤甲磺隆的协同降解研究

通过接种Penicillium sp.和模拟小麦根际环境的方法,研究了甲磺隆在Penicillium sp.和小麦根际分泌物协同作用下的生物降解特性.结果表明,根系分泌物丰富了土著微生物和外源微生物,对甲磺隆的降解具有显著的促进作用.接种Penicillium sp.的根际土壤中甲磺隆降解半衰期为8.6 d,其降解速率是接种Penicillium sp.的非根际土壤的1.8倍,是普通根际土壤的2.7倍.继续追加甲磺隆的试验表明,接种菌株Penicillium sp.对甲磺隆的降解具有可持续性.     

石油污染与食细菌线虫对土壤微生物活性及石油降解的影响

随着经济快速发展,石油及其产品用量增多,石油污染问题日益严重,土壤石油污染治理刻不容缓.研究表明石油污染土壤中存在大量的食细菌线虫,但食细菌线虫在石油污染土壤中的作用还不清楚.本试验采用人工模拟石油污染土壤,通过接种不同密度模式线虫(Caenorhabditis elegans),研究食细菌线虫在石油污染土壤中的功能及其对污染土壤中石油降解及土壤微生物活性的影响.本实验共设6个处理:高温灭菌石油污染土壤(FSP),作为对照处理1;杀灭线虫土壤(S),作为对照处理2;石油污染土壤(SP);石油污染土壤+5条线虫/g干土(SPN5);石油污染土壤+10条线虫/g干土(SPN10);石油污染土壤+20条线虫/g干土(SPN20).研究结果表明:整个试验培养结束时,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比第0天采样时分别降低约60.78%、80.01%、67.63%和66.31%,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比处理FSP分别降低约43.60%、70.68%、52.34%和50.45%,得出接种线虫可以促进污染土壤的石油降解,其中接种5条线虫/g干土的处理促进石油降解效果最好.第7 d采样时,处理SP、SPN5、SPN10、SPN20中脱氢酶酶活性比处理S分别增加约132.76%、115.09%、118.67%和55.81%,表明石油污染可以激活脱氢酶;第14 d时,接种线虫处理SPN5、SPN10和SPN20的脱氢酶活性比未接种线虫处理SP的脱氢酶活性分别增加约5.16%、18.13%和29.56%,表明添加食细菌线虫也促进了土壤相关酶活性.该研究证明食细菌线虫可以在石油污染土壤中刺激微生物的繁殖,增强土壤酶活性,进而促进污染土壤石油的降解.     

四氯化碳浓度对其自身厌氧生物降解的影响

研究饱和(含APL与DNAPL两相)与非饱和(只含APL一相)四氯化碳污染中,初始浓度对其自身生物降解的影响及其对微生物的影响。富集培养的高效降解菌是从污染源区土壤钻孔中筛选到的。研究表明,在实验浓度(v/v)范围内,随初始浓度升高,四氯化碳降解效率降低,对微生物的抑制作用增加。>0.1%～0.2%的四氯化碳(APL与DNAPL两相)对微生物生长有明显的抑制延滞作用。该降解菌群对<0.005(%APL)的四氯化碳污染降解效率很高;经驯化后,能降解初始浓度更高的四氯化碳污染。在降解产物中检测到氯仿,分离纯化的降解菌初步鉴定为链状杆菌、革兰氏阳性。     

退役井场老化油污土壤的生物强化修复技术

退役井场油污土壤含油量低、原油重质化严重,为恢复其土壤属性,探索原位生物强化修复技术。在分析油污土壤中原油性质和土著菌群结构的基础上,优选配伍好的外源嗜烃菌,并应用生物促进剂,以及将菌剂固定化以提升其抗环境冲击能力,提升现场生物修复效率。结果表明:井场油污土壤平均含油率为14.6 mg/g,重质组分含量达到57%,土著菌群结构中缺少降解重质组分的微生物。室内优选2株具有协同效应的重质组分降解菌,在生物促进剂用量为500 mg/L和以锯末固定外源菌条件下,降解达标时间由120 d缩减至80 d。现场开展了2700 m2场地原位修复试验,采用地耕法工艺,修复8个月后含油率由14.6 mg/g降至3.30 mg/g,达到GB 36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》建设用地Ⅱ类用地要求。优选的重质油降解菌剂能提升原油污染物的降解速率,通过促进剂和菌剂投加方式的优化,可有效缩短修复周期。     

土壤微生物电化学系统降解四环素的机理

以四环素为研究对象,构建土壤微生物电化学系统（SMES）,避光恒温培养58d后进行采样分析,研究了四环素降解、土壤理化性质、酶活性和三域微生物之间的内在联系,以揭示四环素在SMES中的生物降解机理.结果表明,采用SMES处理后,四环素降解率从52%显著提升至70%.与对照处理相比,脱氢酶活性在SMES中显著提升了144%,且与四环素降解率显著正相关.相比之下,在SMES中多酚氧化酶、过氧化氢酶和漆酶对四环素的降解效果微弱.pH值是影响土壤微生物群落的重要理化因子,且与四环素降解呈负相关关系.Network关联分析显示,真菌在四环素降解中起到关键作用,Geoalkalibacter、Microascus、Wardomyces和Scopulariopsis是四环素的潜在降解菌,其中Microascus和Scopulariopsis是脱氢酶的潜在分泌菌.     

Biodegradation of benzo[a]pyrene in soil by Mucor sp. SF06 and Bacillus sp. SB02 co-immobilized on vermiculite

Two indigenous microorganisms, Bacillus sp. SB02 and Mucor sp. SF06, capable of degrading polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） were co-immobilized on vermiculite by physical adsorption and used to degrade benzo[a] pyrene （BaP）. The characteristics of BaP degradation by both free and co-immobilized microorganism were then investigated and compared. The removal rate using the immobilized bacterial-fungal mixed consortium was higher than that of the freely mobile mixed consortium. 95.3% of BaP was degraded using the co-immobilized system within 42 d, which was remarkably higher than the removal rate of that by the free strains. The optimal amount of inoculated co-immobilized system for BaP degradation was 2%. The immobilized bacterial-fungal mixed consortium also showed better water stability than the free strains. Kinetics of BaP biodegradation by co-immobilized SF06 and SB02 were also studied. The results demonstrated that BaP degradation could be well described by a zero-order reaction rate equation when the initial BaP concentration was in the range of 10--200 mg/kg. The scanning electronic microscope （SEM） analysis showed that the co-immobilized microstructure was suitable for the growth of SF06 and SB02. The mass transmission process of co-immobilized system in soil is discussed. The results demonstrate the potential for employing the bacterial-fungal mixed consortium, co-immobilized on vermiculite, for in situ bioremediation of BaP.