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.     

低能离子诱变产表面活性剂的烃降解菌研究

为有效治理石油污染土壤,从长期遭受石油污染的土壤中筛选出一株烃降解菌8-11作为出发菌,利用低能N+注入烃降解菌进行诱变,在能量为20 keV、剂量为90×2.6×1013ions/cm2条件下筛选出一株高效烃降解菌——诱变菌23。原油摇瓶发酵实验表明诱变菌对原油的降解率达到74%;降解后原油的全烃气相色谱图显示,经过7 d的作用,原油中的正构烷烃完全降解。诱变菌23能够产生大量的生物表面活性物质,傅里叶红外光谱分析表明其产生的生物活性物质为糖脂类化合物,该糖脂类生物表面活性剂能使发酵液的表面张力从空白对照的56.1 mN/m降低为29.3 mN/m。研究表明诱变菌23具有较高的烃降解能力,能有效降低表面张力,具有较大的应用潜力。     

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.     

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.     

单一及复合表面活性剂对菌株降解柴油的影响

研究了单一表面活性剂SDS、TW80和鼠李糖脂对菌株SD10降解柴油的影响,同时探讨了不同比例配制的复合表面活性剂SDS—TW80以及SDS－鼠李糖脂的CMC值变化,及对菌株SD10降解柴油的影响。实验主要结论如下：（1）SDS、TW80和鼠李糖脂,都能提高菌株SD10对柴油的降解率,鼠李糖脂能力最强,其次为TW80,SDS能力最弱。SDS和TW80浓度过高,会抑制菌株生长及活性,导致降解率下降,不过这种抑制或毒害作用可能是短时间的,超过一定时间后,菌株SD10活性又能恢复;（2）TW80或鼠李糖脂,与SDS复配,都能显著降低复合体系的CMC值,且SDS－鼠李糖脂复合体系的CMC值更低;（3）复合表面活性剂SDS—TW80以及SDS－鼠李糖脂比单一表面活性剂性能更强,能有效提高菌株对柴油的降解率,特别是鼠李糖脂和SDS配制复合表面活性剂效果更佳。复合表面活性剂的研究也将为表面活性剂增溶促降解研究和应用提供新的思路和理论基础。     

生物源表面活性剂对焦化土壤中多环芳烃增溶效能研究

考察了单一生物源表面活性剂鼠李糖脂、黄腐酸、槐糖脂、烷基糖苷、无患子皂苷及鼠李糖脂与各非离子生物源表面活性剂复配体系对萘和菲的增溶效能,并将优选的淋洗剂体系应用于焦化场地土壤多环芳烃（PAHs）的去除.结果表明：相较其他生物源表面活性剂,鼠李糖脂和黄腐酸对萘的增溶效果更好;对于菲的增溶,槐糖脂的增溶效果更好,这与其较低的临界胶束浓度和多环芳烃的性质有关.生物源表面活性剂复配体系的增溶能力较单一表面活性剂明显增强,以3∶1复配时增溶效果最佳.60 mmol·L^-1的鼠李糖脂-黄腐酸复配体系（3∶1）对土壤中萘的去除率可达96.64%,分别是单一鼠李糖脂和黄腐酸的1.09倍和2.21倍;而对土壤中蒽、苯并（a）蒽和苯并（k）荧蒽的去除率远低于萘,分别为63.31%、42.51%和39.10%,这是由于PAHs与鼠李糖脂-黄腐酸复配体系的相互作用随苯环数的增加而减弱.本研究可为生物源表面活性剂及其复配体系高效修复PAHs污染土壤提供科学依据.     

产表面活性剂的石油降解菌降解特性研究

从石油化工厂附近的污染土壤中分离到一株产表面活性剂的石油降解菌,经鉴定为假单胞菌属,其生物表面活性剂的产量为0.53g/L。文章研究了该菌株在不同条件下的生长状况,并与两株不产表面活性剂的菌对比测定了其石油降解的效率,生物表面活性剂在此过程中起了重要作用。将表面活性剂产生菌与其它菌株组合能有效的提高菌株对石油的降解效率,最终使另外两种菌株的降解率分别提高了7.38%和18.33%。     

生物表面活性剂鼠李糖脂对白腐真菌降解DDTs的影响

研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对DDTs在水相中的增溶作用,对白腐真菌Phlebia lindtneri GB1027生长的影响以及对该菌株降解DDTs的影响。结果表明,高于临界胶束浓度(CMC)的鼠李糖脂可明显增加各DDTs的表观溶解度,其中对4,4’-DDD的增溶效果最好。低浓度(<0.05 g/L)的鼠李糖脂会促进白腐真菌在PDB培养基中的生长,而高于0.1 g/L浓度的鼠李糖脂则对菌株的生长产生一定的抑制作用,最高抑制率可达到42%。在0.02~0.5 g/L浓度范围内,鼠李糖脂可促进白腐真菌对DDTs的降解效果,且降解率随着鼠李糖脂浓度的增加而增加。在0.5 g/L的鼠李糖脂添加体系培养14 d后,白腐真菌对4,4’-DDT、2,4’-DDT、4,4’-DDD和2,4’-DDD的降解率分别提高了24.0%,22.8%,25.0%和22.0%。而鼠李糖脂浓度进一步升高至1.0 g/L时,由于菌株的生长受到抑制从而导致对DDTs降解率的下降。     

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。     

Pseudomonas aeruginosa W_3产鼠李糖脂的结构表征及理化性质

利用液相色谱/质谱联用仪(HPLC-ESI-MS)分析了石油降解菌Pseudomonas aeruginosa W3以甘露醇为碳源所产鼠李糖脂生物表面活性剂的组成.结果表明,所产鼠李糖脂共检出6种主要的鼠李糖脂同系物,均由1～2个鼠李糖分子和1～2个含β羟基的碳链长度为8～12的饱和或不饱和脂肪酸分子构成,其主要组分的m/z为649.6和621.5,对应的结构是RhaRhaC10C10和RhaRhaC8C10,分别占总检出物质量的57%和15.5%.该鼠李糖脂混合物中双鼠李糖脂的含量达到90%,是目前报道的双鼠李糖脂含量较高的菌株之一.该糖脂类生物表面活性剂可将水的表面张力从71.4mN.m-1降到30.5mN.m-1,临界胶束浓度为48mg·L-1,在高温、高盐度及高pH等极端环境下,仍能保持较高的表面活性和乳化能力,在生物修复中具有潜在应用价值.     

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.     

Influence of biosurfactant on the diesel oil remediation in soil-water system

There were six high diesel oil degrading bacteria strains isolated from the oil contaminated soil that collected from Linzi City. The strain YI was able to produce biosurfactant rhanmolipid when cultivated on diesel oil as carbon source. The critical micelle concentrations （CMC） of rhanmolipid in water and in the soil were measured respectively according to the correlation between the surface tension of the medium and the added rhamnolipid concentration. The results showed that the CMC of rhanmolipid in water was 65 mg/L, and was 185 mg/L in soil. The tests on diesel oil biodegradation were conducted with the addition of different concentrations of rhamnolipid in water and in soil respectively. When 0.01% rhanmolipid was added to water, the diesel oil degradation was enhanced. On the contrary, when the same concentration of rhanmolipid was added to the soil, the degradation of diesel oil was inhibited. The results suggested that the rhamnolipid could enhance the diesel oil biodegradation, indicating that the concentration of rhamnolipid was higher than the corresponding CMC in the medium. Kinetics parameters for the diesel oil biodegradation parameters such as biodegradation constant （λ）, coefficient of correlation （r） and half life （t1/2） in both tests were numerically analyzed in this paper, indicating that the moderate concentration of rhamnolipid in the medium could not only enhance the extent of diesel oil biodegradation but also shorten the time for oil remediation.     

石油污染地下水有机污染组分特征及其环境指示效应

通过采集我国北方某污染场地地下水样品,用GC-MS扫描分析石油烃成分及含量,研究油田开采情况下石油烃污染物在地下水中的分布变化及其对环境的指示作用.结果表明,地下水中总石油烃(TPH)均值为4.75mg/L;组分包括烷烃、芳香烃、酯类、醛类以及醇类等有机化合物,烷烃类含量最高,占总油百分含量平均值为65.6%;沿着地下水流向烷烃和芳香烃所占百分含量减少,分别从70.05%和14.56%下降至57.72%和10.58%,而非烃类逐渐富集,其百分含量从15.39%增加至31.72%.由样品色谱参数可知:场地Pr/Ph值在0.73~1.27之间,表明地下水处于缺氧的还原环境;Pr/C17值在0.42~1.51之间;Ph/C18值在0.61~1.30之间,指示出较强的微生物作用;细菌数与非烃类含量、Pr/C17以及Ph/C18之间呈现出正线性相关性,Pr/C17和Ph/C18值越大微生物作用越强.不同季节对石油烃浓度变化也有一定影响.     

产生物表面活性剂耐盐菌的筛选鉴定及其对石油污染盐渍化土壤的修复作用

为得到高效产生物表面活性剂耐盐菌,从黄河三角洲石油污染盐渍化土壤中分离出41株细菌,经测定发酵液排油活性、表面张力和乳化值（EI24）,得到1株高效产生物表面活性剂耐盐菌BF40.通过形态、生理生化特征和16S rDNA序列分析,确定该菌为沙雷氏菌（Serratia sp.）.通过液体培养试验,研究了BF40的耐盐特性和降解原油能力,并通过室内土壤培养试验研究了BF40及其产生的生物表面活性剂对石油污染盐渍化土壤的修复作用.结果表明,在含5~70 g·L^-1NaCl液体培养基中BF40生长良好,属中度耐盐菌.BF40能有效利用原油,在含10 g·L^-1NaCl液体培养基中培养7d,原油降解率达到56.7%.添加BF40产生的生物表面活性剂或接入BF40能明显促进盐渍化土壤石油烃的降解,修复60 d,土壤石油去除率与对照相比分别提高了24.6%和13.4%.接种BF40能降低土壤溶液表面张力,明显提高土壤脱氢酶活性,更能有效促进沥青质降解.添加生物表面活性剂土壤脱氢酶活性与对照相比没有显著差异,但更能有效降低土壤溶液表面张力,促进饱和烃降解,表明接种BF40和添加生物表面活性剂可能对促进石油污染盐渍化土壤的生物修复存在不同作用机制.     

土壤中石油烃残留物示踪动力学分析

从分析降解试验结果出发,利用示踪动力学原理和隔室模型,导出了确定土壤烃类结合态数量x_(2(t))的数学式,x_(2(t))=(k_2x_1(0))/(α-β)(e~(-βi)-e~(-αi).烷烃、芳烃和BaP结合态的最大值分别为182ppm,7.8ppm和1.5ppb.烷烃结合态达最大值时所需时间是20d,芳烃和Bap均为30d,其降解速率(d~(-1))分别为0.01913、0.01516和0.004575.烷烃结合态占其总残留量的10 ％,芳烃和Bap则占各自残留量的5％.常规法计算的残留率比示踪动力学法偏低5—10％.     

麦秸强化微生物降解石油烃及场地试验

在油-盐混合污染耕地的耕作层中施加麦秸以强化水浸洗盐和促进微生物对石油烃的降解.通过实验考察了麦秸添加量对降解石油烃所用的阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)和刺孢小克银汉霉菌(Cunninghamella echinulata)的生长及其对于石油烃降解行为的影响.结果发现,在土壤中添加5%(质量分数)麦秸可使土壤中的细菌和真菌生物量提高至对照样品的25和3倍;19 d时总石油烃降解率从29.2% 提高到48.0%,其中饱和烃、芳烃的降解率分别从31.5%和39.1%提高到55.7%和55.9%.在中原油田污染耕地现场试验结果表明,石油烃降解菌添加25 d后,添加麦秸的修复土壤中的细菌和真菌生物量为对照土壤的158和9倍;45 d后试验地块中的总石油烃质量分数降至0.3%以下,石油烃降解率最高达到75%.上述结果显示出添加麦秸与真菌-细菌协同修复方法相结合在治理油-盐混合污染耕地中具有很好的应用前景.     

南海高效石油降解菌的筛选及降解特性研究

以南海10个采样点采集到的样品为研究材料,以石油降解率为筛选依据,初筛获得52株石油降解菌,从中进一步筛选出6株对石油烃有降解能力的细菌,通过16S rRNA序列分析对筛选得到的6株菌进行初步鉴定,并使用GC-MS内标法测定降解产物,对降解菌的降解特性进行进一步研究.结果表明,采用重量法筛选出来的6株细菌对石油的降解率为20%～55%.与Genbank中的16S rRNA基因序列BLAST对比结果显示,所筛选出的6株菌株中,3株菌株属于芽孢杆菌属(Bacillus),2株菌株属于假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas),1株属于交替单胞菌属(Alteromonas).降解特性分析表明,所筛选6株菌的烷烃降解率均在40%以上,多环芳烃降解率均在70%以上,其中,菌株B08500m-3对石油中总烷烃和总芳香烃的降解效果较好,降解率分别为75%和87%.     

地下水石油污染高效生物降解研究

考察了高效复合微生物对地下水石油污染物降解效果,并建立了地下水污染质生物降解迁移数学模型.从石油污染的土壤中分离筛选到能够高效降解石油的菌株,经鉴定为假单胞菌属、黄杆菌属和微球菌属,这3种菌属24h对石油降解率分别为62%,56%和52%,且3种菌属组成的复合菌较单一菌属对石油降解率都要高,达85%.高效复合菌与石油配水一起进入模拟地下含水介质的反应器,在反应器前部均能形成一个稳定的生物带.石油配水流经该生物带,石油降解率可达60%以上,反应器出水石油降解率平均可达90%以上.建立的地下水污染质生物降解迁移数学模型对地下水有机污染质生物降解有较好的预测效果,计算值与实测值呈良好的相关性.     

Efficiency in hydrocarbon degradation and biosurfactant production by Joostella sp. A8 when grown in pure culture and consortia

Joostella strains are emerging candidates for biosurfactant production. Here such ability was analyzed for Joostella strain A8 in comparison with Alcanivorax strain A53 and Pseudomonas strain A6, all previously isolated from hydrocarbon enrichment cultures made of polychaete homogenates. In pure cultures Joostella sp. A8 showed the highest stable emulsion percentage(78.33%), hydrophobicity rate(62.67%), and an optimal surface tension reduction during growth in mineral medium supplemented with diesel oil(reduction of about 12 mN/m), thus proving to be highly competitive with Alcanivorax and Pseudomonas strains. During growth in pure culture different level of biodegradation were detected for Alcanivorax strain A53(52.7%),Pseudomonas strain A6(38.2%) and Joostella strain A8(26.8%). When growing in consortia,isolates achieved similar abundance values, with the best efficiency that was observed for the Joostella-Pseudomonas co-culture. Gas-chromatographic analysis revealed an increase in the biodegradation efficiency in co-cultures(about 90%), suggesting that the contemporary action of different bacterial species could improve the process. Results were useful to compare the efficiencies of well-known biosurfactant producers(i.e. Pseudomonas and Alcanivorax representatives) with a still unknown biosurfactant producer, i.e. Joostella, and to confirm them as optimal biosurfactant-producing candidates.