PAHs降解菌的分离、鉴定及降解能力测定

以芴、菲、蒽、芘为碳源和能源筛选、分离PAHs降解菌。14株能降解利用PAHs的菌株被分离。通过HPLC分析,在含芴、菲、蒽、芘的混合培养基质中10号菌的降解能力最强。研究它的降解性能和生长情况,表明该菌在混合反应体系中培养30d后对芴、菲、蒽、芘的降解率分别为95.27、90.46、28和80%;在只含一种PAH的单反应体系中该菌对芴、菲、蒽的降解能力提高,降解率分别可达98.91、94.32和52.17%,而对芘的降解能力则降低,降解率仅为62.47%。与混合PAHs培养体系相比,在单一PAH培养体系中,细菌的对数生长期缩短1/3。经生理生化鉴定和16SrDNA序列对比分析,确定10号菌株属于假单胞菌,命名为PseudomonasspFAP10。     

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.      

O3预处理耦合微生物降解修复PAHs污染土壤

通过室内批次试验,研究了O₃预处理耦合微生物降解技术对北京某焦化厂PAHs(多环芳烃)污染土壤的修复效果. 结果表明:在ρ(O₃)为0.79、1.74、4.50 mg/L时,5 min内土壤PAHs迅速降解,去除率分别为11.01%、32.48%、34.65%,但随着降解时间的延长,土壤中PAHs降解逐渐放缓,60 min后土壤PAHs去除率分别为39.58%、52.84%、53.79%,土壤微生物菌落数量由原土的3.07×108 CFU/g分别降至1.73×106、1.02×105、1.49×103 CFU/g. 经ρ(O₃)为1.74 mg/L预处理5、10 min,添加LB培养基分别耦合1周微生物降解后,土壤PAHs去除率达68.93%、63.32%,相比单一微生物降解分别提高35.34%、24.33%. 经ρ(O₃)为1.74 mg/L预处理5 min,同时添加皂角苷及LB培养基优化降解4周后,土壤PAHs去除率为93.26%,相比仅添加LB培养基优化培养4周提高了7.00%. 研究发现,O₃预处理耦合微生物降解技术中ρ(O₃)最佳值为1.74 mg/L、最佳预处理时间为5 min,并且O₃预处理耦合微生物降解技术降解土壤中PAHs的效率优于单一O₃化处理或微生物降解处理.      

青顶拟多孔菌对单一和复合多环芳烃的降解特性

利用中国东北林区普遍存在白腐菌——青顶拟多孔菌,降解单一和复合多环芳烃,分别测定了菲、蒽、芘于11,22,33d的累积降解率.结果显示,对于单一多环芳烃,该菌种降解能力由强到弱依次为菲>蒽>芘,33d累积降解率依次为96.56%、94.76%和57.53%;对复合多环芳烃降解中,菲和芘的累积降解率分别为99.46%和61.09%.在复合多环芳烃的降解研究中发现,少量蒽的加入,刺激了菌种对菲和芘的降解,使菲和芘的降解率分别提高了2.9%和3.56%.由此提示,在研究降解高环、难降解多环芳烃时,可利用低环多环芳烃对菌种的刺激作用,在体系内形成高、低环多环芳烃的共代谢,以达到更加高效降解多环芳烃的目的.     

煤矿区表层土壤中芳香烃组成、分布特征及标志化合物研究

采用GC-MS技术分析了平顶山市石龙区土壤样品中多环芳烃(PAHs)污染物的化学组成及分布特征,共鉴定出78种代表性化合物,包括11种US EPA优控PAHs.结果表明,总体上土壤样品中单体烃菲、荧蒽、芴、芘含量比较高.在不同功能区域芳烃含量差别较大,采矿区及焦化厂区土壤中芳烃含量明显高于污灌区和农业区,而煤矸石山附近土壤中芳烃含量最高.采矿区、焦化厂区和污灌区土壤中低环数PAHs的比例远大于高环数PAHs,农业区反之.通过对(ρ)MP/(ρ)P、MPI1、(ρ)P/(ρ)A、(ρ)FL/(ρ)PY等参数值的分析认为,煤尘、烟灰沉降是石龙区土壤中PAHs积累的主要影响因素.由单体烃与PAHs的相关性分析得知,苊和蒽可作为煤矿区域表层土壤中PAHs的标志性污染物.     

北京市公共交通环境多环芳烃的个体暴露特征

对北京市3种典型交通环境下PM_2.5中PAHs(多环芳烃)的污染水平、来源及其暴露健康风险进行了研究. 于2011年12月利用颗粒物个体暴露采样器采集北京市道路边、公共汽车、地铁等不同交通环境下的PM_2.5样品,采用GC-MS测定ρ(PAHs),结合PAHs组成特征以及特征化合物比值等鉴别PAHs来源,根据苯并芘等效毒性(BEQ)、等效致癌浓度(BaPE)及致癌风险等参数评估PAHs呼吸暴露的健康风险. 结果显示:①观测期间,北京市道路边、公共汽车和地铁内ρ(∑PAHs)平均值分别为(120±119)、(101±46.6)、(50.8±25.6)ng/m3;②3种交通环境下PAHs特征成分谱相似,ρ(荧蒽)/[ρ(荧蒽)+ρ(芘)]、ρ(茚并[1,2,3-cd]芘)/[ρ(茚并[1,2,3-cd]芘)+ρ(苯并[g,h,i]苝)]均大于0.5,ρ(苯并蒽)/[ρ(苯并蒽)+ρ()]大于0.35,表明机动车尾气和燃煤排放是北京冬季3种交通环境下PAHs的重要贡献源;③分别采用美国加州环境保护局(California Environment Protection Agency,CalEPA)和世界卫生组织(World Health Organization,WHO)方法计算致癌风险可知,2种方法计算的道路边PAHs的致癌风险(19.8×10-6、15.6×10-4)最高,约为公共汽车及地铁内的1.4和3.6倍;④道路边与公共汽车内的PAHs在PM_2.5中更为富集,道路边PAHs污染水平及健康风险在高ρ(PM_2.5)环境下增加显著.      

降解芘的分枝杆菌M11的分离鉴定和降解特性

从多环芳烃污染的土壤中分离到1株能高效降解四环芳烃芘的放线菌M11,经形态观察、生理生化和16S rDNA鉴定,属于分枝杆菌属(Mycobacterium sp.).菌株M11能以菲、蒽、荧蒽和芘为唯一碳源生长,在含芘50、100和200 mg/L的无机盐液体培养基中培养16 d降解率分别达到76.9%、91.8%和79.23%.菌株M11对芘的降解具有较广泛的pH范围,在芘浓度100 mg/L,pH为5～9的液体条件下,均可生长.根据已报道的芘降解菌的双加氧酶同源序列设计引物,PCR扩增出编码双加氧酶大亚基和小亚基的基因片段,序列分析表明与已知降解芘的分枝杆菌的双加氧酶基因具有高度同源性.     

低氧条件下不同电子受体对克雷伯氏菌降解菲的影响

为考察低氧条件下不同电子受体对于克雷伯氏菌(Klebsiella sp.ZS1,下称ZS1)降解菲的影响,在8%氧分压下,分别添加20 mmol/L Na₂SO₄、20 mmol/L NaNO₃、10 mmol/L FeCl₃为电子受体进行降解菌的培养. 通过分光光度法和平皿计数法分别测定电子受体消耗率和菌体生长量,并采用气-质联用法(GC-MS)测定ρ(菲),对不同电子受体影响下的菌体生长量和ρ(菲)进行单因素方差分析. 结果表明,在低氧环境下ZS1降解菲过程中,SO₄2-、NO₃-、Fe3+的消耗率分别为74.7%、0.2%、4.5%;电子转移速率分别为1 899、0.366 3、7.679 μmol/d. 未接种ZS1时,ρ(菲)只减少了10.1%;接种ZS1后,不添加电子受体和分别添加SO₄2-、NO₃-、Fe3+下菲的降解率分别为68.9%、86.2%、72.9%和68.5%,一级动力学方程求得的降解速率常数分别为0.181、0.360、0.186、0.183 d-1. 添加SO₄2-组ZS1的生长量是不添加电子受体组的2.5倍,而添加NO₃-或Fe3+时与不添加电子受体组基本相等. 研究显示,在低氧条件下,ZS1降解菲过程中可同时利用SO₄2-和O₂为电子受体;添加SO₄2-作为外源电子受体对ZS1的生长及降解能力有很强的促进作用;而添加NO₃-和添加Fe3+对ZS1降解菲和ZS1的生长没有显著影响.      

中国主要河流中多环芳烃生态风险的初步评价

以现有的中国主要河流中多环芳烃(PAHs)的浓度数据为基础,通过定义1个危害商,利用商值法筛选出菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a] 蒽、 和苯并[a]芘7种对水生生态具有潜在风险的PAHs.以河流水相中PAHs浓度数据为依据,结合毒性数据库中PAHs水相浓度对水生生物的毒性数据,用概率风险评价法分析了这7种PAHs对水生生物的生态风险.结果表明,7种筛选出的PAHs风险大小依次为：蒽>芘>苯并[a]蒽>荧蒽>苯并[a]芘>菲> .     

氧化还原电位对土壤中重金属环境行为的影响研究进展

E_h（redox potential,氧化还原电位）代表土壤氧化性和还原性的相对程度,是以电位反映土壤所处氧化还原状态的指标.由于重金属易与对E_h敏感的组分发生吸附、络合、沉淀等化学反应,因此E_h的变化会直接/间接影响重金属形态从而决定其毒性和活性.E_h变化对重金属活性往往存在双向影响:①淹水环境使E_h降低,引发反硝化反应、铁锰氧化物和硫酸盐还原,使pH向中性靠拢,从而间接导致酸性土壤中游离态重金属沉淀或碱性土壤中吸附态重金属释放.②厌氧条件在使E_h发生变化的同时,会引起铁锰氧化物、有机质、硫化物的形态或含量发生改变,如铁锰氧化物还原、大分子有机质分解,分解产物与重金属离子结合增加了可溶性重金属的浓度,但厌氧条件也可以使重金属离子和硫化物产生沉淀,且还原Cr、Hg等元素,降低毒性;在氧化条件下,硫化物氧化形成硫酸盐促进了重金属释放;但铁锰离子沉淀及其氧化物形态变化形成的具有强吸附力的无定形铁锰氧化物可重新吸附游离态金属离子.这些复杂的化学变化对定量化研究E_h对重金属的影响造成困难,从而降低了E_h波动环境（水稻土、周期性覆水潮滩沉积物等）中重金属污染风险评价的准确性,也限制了通过改变E_h来原位修复重金属污染土壤的方法实施.因此,需进一步对E_h诱导下土壤颗粒界面上发生的与重金属行为相关的反应进行深入研究,并开发检测分析技术,如无损伤的物理探测方法或同位素稀释技术等,建立不同土壤中E_h与重金属形态、活性的定量关系,以揭示E_h对重金属形态的影响机制.      

淋滤水量对多环芳烃在土壤剖面中纵向迁移的影响研究

为了揭示淋滤作用对多环芳烃(PAHs)在土壤剖面中纵向迁移的影响,选取北京市昌平区一条具有代表性的土壤剖面作为实验样品,进行了PAHs土柱淋滤模拟研究。结果表明:经过淋滤作用后,淋滤水量不同的三个土柱(A1,A2,A3,淋滤水量依次增大)表层土中残留PAHs总量逐渐降低,但不同环数PAHs含量降低幅度存在较大的差别,低环数PAHs受影响程度更大;在淋滤水量相同的情况下,不同环数PAHs的含量均存在随土柱深度的增大而逐渐降低的趋势,但降低程度存在一定差别。由此推测,通过长期淋滤作用,表层土中的PAHs可以向深层土壤迁移,这些认识可以为深层土壤及浅层地下水的多环芳烃污染评价及保护提供合理的理论依据。     

古水稻土中多环芳烃的分布特征及其来源判定

测定了马家浜文化(距今约6 000a)遗址2个剖面表层土壤、古代水稻土和古代旱地土壤、以及底层土壤中15种多环芳烃的含量,并对其可能来源进行了判定.结果表明,表层土壤中PAHs的含量分别为202.9μg·kg^-1和207.7μg·kg^-1,主要来源于大气沉降;古水稻土中PAHs含量明显降低,仅为56.0μg·kg^-1,但高于古旱地土壤及底层土壤。古旱地土壤及底层土壤PAHs含量在32.0～36.9μg·kg^-1.古水稻土中,2环和3环所占比例较大,达63%,萘和菲含量最高,而4环以上的多环芳烃含量较低.Phe/Ant和BaA/Chr比值和有机质¹³C-NMR图谱显示,古水稻土中的多环芳烃主要来源于水稻秸秆的焚烧,同时还原条件下的生物合成可能是其另一个重要来源.     

多环芳烃室内土柱淋溶行为的CDE模型模拟

采用土柱淋溶实验方法对多环芳烃(PAHs)在人工污染士柱中表面活性剂淋溶下的运移进行了实验室研究,获得了示踪剂Br^-和PAHs的穿透曲线(BTCs);并通过室内批量平衡试验(PAHs和表面活性剂吸附试验和表面活性剂对PAHs吸附／解吸影响试验)获得了吸附系数,进而获得阻滞因子．基于这些实验室结果,通过CXTFIT2．1软件,用平衡CDE模型拟合了Br^-的BTCs,获得物理和水动力参数;并在此基础上应用CDE非平衡模型拟合PAHs在表面活性剂淋溶条件下土柱中的BTCs以及不同时刻、不同埋深处PAHs浓度的动态变化,预测了PAHs在土柱中的迁移趋势。     

表面活性剂对人工污染土壤装填土柱中PAHs迁移渗透的影响

研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(LAS)对人工污染土壤中多环芳烃(PAHs)的淋洗效果,土柱分为2层,上层为人工污染PAHs的土壤(1cm ),下层为清洁土壤(9cm).实验结果表明,5CMC(临界胶束浓度) LAS促进了土柱中PAHs的迁移渗透.低环PAHs的穿透曲线基本符合正态分布,4环以上PAHs相对淋溶率较低,低于10%.与表面活性剂溶液穿透曲线相比,PAHs的淋溶均有滞后现象,而且随着环数的增加,PAHs淋溶滞后现象越加明显.分析人工污染土柱中PAHs的相对淋溶率与其辛醇水分配系数的关系,发现两者之间有显著负相关性.     

Photolysis of polycyclic aromatic hydrocarbons on soil surfaces under UV irradiation

Photolysis of some polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) on soil surfaces may play an important role in the fate of PAHs in the environment.Photolysis of PAHs on soil surfaces under UV irradiation was investigated.The effects of oxygen,irradiation intensity and soil moisture on the degradation of the three PAHs were observed.The results showed that oxygen,soil moisture and irradiation intensity enhanced the photolysis of the three PAHs on soil surfaces.The degradation of the three PAHs on soil surfaces is related to their absorption spectra and the oxidation-half-wave potential.The photolysis of PAHs on soil surfaces in the presence of oxygen followed pseudo first-order kinetics.The photolysis half-lives ranged from 37.87 days for benzo[a]pyrene to 58.73 days for phenanthrene.The results indicate that photolysis is a successful way to remediate PAHs-contaminated soils.     

菜籽饼生物炭中污染物赋存特征及其用于土壤改良的适宜性评价

生物炭作为土壤改良剂在农业生产活动中具有巨大的应用价值,但其自身携载的污染物可能会对环境产生影响,因而需要引起关注. 以菜籽饼为前体材料,采用厌氧炭化法于200~700 ℃下制备生物炭,研究了生物炭中PAHs(多环芳烃)、重金属及矿质元素的赋存特征,评估了施用生物炭的环境适宜性. 结果表明:生物炭中PAHs总量(以w计)为0.2~3.4 mg/kg,重金属及矿质元素Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、Fe和Mn的全量(以w计)分别为8.9~23.3、149.9~372.1、1.1~1.9、<0.014、6.3~14.8、5.9~14.0、140.6~462.1和86.8~269.2 mg/kg. 所有生物炭的PAHs总量和重金属全量均低于我国、美国及欧洲国家的污泥农用控制标准(以上各国PAHs总量以及Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni全量的最低标准值分别为6、250、500、300、5、600和100 mg/kg),少数生物炭中易淋溶态Mn质量浓度超过以上国家的地下水或饮用水标准(各国的最低标准值为50 μg/L). 总之,高温(500~700 ℃)条件下制备的生物炭中PAHs总量及易淋溶态元素质量浓度较低,适宜在土壤中施用.      

有机碳含量对多环芳烃在土壤剖面残留及迁移的影响

为了揭示有机碳含量(TOC)对多环芳烃(PAHs)在土壤剖面中迁移的影响,本文分析了北京地区部分典型的环境功能区(包括自然保护区、耕地、果园、农田、城区及工业区等)土壤剖面中多环芳烃和TOC的纵向分布特征,结合多环芳烃化合物的土柱淋滤实验,讨论了多环芳烃在土壤剖面上的纵向迁移特征.结果表明,不同环境功能区土壤剖面的土壤中多环芳烃的含量存在差异,且与TOC之间存在较强的正相关关系;土柱淋滤实验结果进一步证实,尽管具有不同TOC的土壤剖面中多环芳烃均可能向深层迁移,但TOC对土壤剖面中多环芳烃的残留及纵向迁移能力具有重要的影响,TOC越高,多环芳烃富集量越大,向下迁移量相对减少,反之相反;在TOC相同的情况下,多环芳烃的组成或结构特征对其在土壤剖面中的残留与迁移特征有明显的影响,淋滤水量、淋滤时间和添加PAHs量等对其在土壤剖面中的迁移作用也有一定影响.     

Effects of vegetable oil residue after soil extraction on physical-chemical properties of sandy soil and plant growth

Vegetable oil has the ability to extract polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)from contaminated sandy soil for a remediation purpose,with some of the oil remaining in the soil.Although most of the PAHs were removed,the risk of residue oil in the soil was not known.The objective of this study was to evaluate the effects of the vegetable oil residue on higher plant growth and sandy soil properties after soil extraction for a better understanding of the soil remediation.Addition of sunflower oil and column ex...     

多环芳烃在不同灌区土壤剖面的分布特征研究

文章在不同类型灌溉用水的三个典型灌区进行土壤精细剖面钻探采样分析,研究16种优控多环芳烃在土壤剖面的分布特征和不同灌溉条件对土壤质量的影响。结果表明:表土是多环芳烃的主要累积层位,污灌区、再生水灌区、清灌区表土的多环芳烃总量分别为726、200、34μg/kg,说明长期进行污水和再生水灌溉均会造成不同程度的土壤污染;受多环芳烃自身理化性质的影响,低环的多环芳烃容易向土壤剖面的深部迁移,在表土以下的层位占绝对优势分布,高环的多环芳烃迁移性很弱,基本只在表层有检出;通过对各灌区剖面的典型多环芳烃含量和土壤理化指标进行相关分析和回归分析,得出TOC是多环芳烃在土壤剖面垂向迁移的主要影响因素。