微生物降解石油烃的代谢机制及研究进展

石油烃类污染物是复杂的有机化合物,对生态环境和公众健康具有较大危害。目前微生物技术已成为修复石油烃污染环境的主要方法,微生物可利用目标污染物作为碳源,通过一系列的酶催化对其进行代谢降解。研究了微生物降解石油烃的代谢机制,可通过合理设计降解途径中关键步骤的酶,降低限制因素对石油烃微生物降解的影响,提高限速步骤的反应速度,从而提高对石油烃的降解率,以更好地应用于石油烃污染场地的修复。通过梳理总结石油烃的主要组成和结构、代谢途径、功能基因和关键酶种类,以及组学和合成生物学技术在石油烃降解代谢机制研究中的应用现状,为进一步优化提升微生物修复技术在石油烃污染领域的应用前景提供参考。     

某水源地地下水中石油烃分布特征研究

通过对水源地地下水、地表水以及土壤中石油烃含量的测试,分析了水源地地下水中的石油烃含量分布特征以及污染来源,并对其影响因素进行了分析。结果表明:水源地受到了石油烃的污染,污染最严重的地区为HG,石油烃含量达到9.35 mg/L。在水源地上分布的众多的排污管线,渗坑以及生产设备等均是地下水石油烃的污染来源。水源地特殊的水文地质条件是地下水中石油烃含量分布最主要的影响因素。     

野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究

植物修复作为一项绿色修复技术,是石油烃污染土壤有效而可行的修复方法之一.野生观赏植物应用于植物修复,不仅能展现野生植物的良好耐性,在治理污染的同时美化环境,还能发挥观赏植物的特性,避免将污染带入食物链.本研究通过温室盆栽试验探讨了野生观赏植物长药八宝(Hylotelephium spectabile(Boreau)H.Ohba)对大港油田石油烃污染土壤的修复潜力.结果表明:长药八宝对石油烃污染的盐碱土具备良好的耐性,虽然长药八宝的地上部生物量相对于对照组有所降低,但与修复活动更为相关的根部生物量并未受到明显抑制,长药八宝也未表现出明显的毒害症状;长药八宝对石油烃污染土壤的修复效果比较显著,当土壤石油烃浓度为11874 mg·kg-1、20075 mg·kg-1和38986mg·kg-1时,其降解率分别为47.99%、24.49%和22.98%,明显高于空白对照组的降解率(仅为32.37%、21.57%和17.64%)(p0.01);通过最大或然数法(most probable number,MPN)观测到11874mg·kg-1、20075 mg·kg-1和38986 mg·kg-1浓度的石油烃污染胁迫下,烷烃和芳烃降解菌的数量都要高于空白对照组,这在一定程度上促进了根际微生物对石油烃的降解.总之,长药八宝对一定浓度的石油烃污染盐碱土具备良好的耐性,对土壤中石油烃污染物具备较高的降解率,具备修复总石油烃浓度在40000mg·kg-1以下的石油烃污染盐碱土的能力.     

某污染场地地下水石油烃的健康风险评估及其微生物群落分析

有机污染场地地下水石油烃污染问题较为普遍,对周边环境和人体健康造成一定影响. 为探究污染场地地下水环境中石油烃含量、健康风险及其与微生物群落分布关系,对天津市某污染场地地下水石油烃开展健康风险评估调查,使用气相色谱法分析石油烃浓度,利用污染场地健康与环境风险评估软件进行健康风险评估,利用高通量测序技术进行地下水微生物群落特征分析. 结果表明:①5个监测井的石油烃污染情况有显著差异,A1～A4监测井石油烃浓度较低,健康风险处于可接受水平;A5监测井石油烃浓度是其他4个监测井的60～100倍,总石油烃危害商为44.990,为可接受值的45倍,健康风险较高. ②4个监测井地下水中均含有变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),说明这两种细菌对石油烃污染有一定耐受能力. A5监测井细菌Chao指数和Shannon-Wiener指数最高,说明细菌多样性和丰富度最高,且该监测井变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)绝对丰度均较高,说明一定浓度石油烃的存在会促进具有降解石油烃功能的细菌生长. 研究显示,一定浓度石油烃的存在使石油烃降解菌绝对丰度增加,从而增加了对石油烃的降解能力,增强了石油烃的自然衰减能力,有利于降低人体健康风险.      

萱草修复石油烃污染土壤的根际机制和根系代谢组学分析

采用温室盆栽方法,研究花卉植物萱草(Hemerocallis middendorfii Trautv.et Mey.)对大港油田石油烃污染土壤的修复,设定的土壤石油烃污染含量为:0、10 000和40 000 mg·kg~(-1).结果表明,萱草对石油烃含量≤40 000 mg·kg~(-1)具有良好的耐性,并且萱草对石油烃污染土壤中石油烃的修复效果比较显著,主要表现在试验组石油烃的去除率分别为53.7%和33.4%,显著高于空白对照组(31.8%和12.0%).通过GC-MS测定土壤中的氨基酸、有机酸以及糖类等成分的相对含量,并结合PCA和PLS-DA模型探讨了土壤石油烃去除的根际机制.结果发现,萱草的种植确实改变了土壤各成分的分布特征,而且其中喃葡萄糖对石油烃的去除起到关键的作用.此外,对萱草根系代谢组学的分析结果显示,仅在污染组发现了特殊的代谢物丙氨酸、肉豆蔻酸、棕榈酸和亚油酸.而且,石油烃的暴露确实改变了萱草根系的初生代谢流,引起了一些代谢物的显著变化.总之,萱草可以种植于石油烃含量≤40 000 mg·kg~(-1)的污染土壤,并具备了对石油烃的修复能力;同时石油烃的暴露改变了萱草的根系代谢,而这种改变可能是萱草对石油烃污染土壤做出的代谢响应.     

莫莫格湿地油田开采区土壤石油烃污染及对土壤性质的影响

为研究莫莫格湿地油田开采区土壤石油烃污染及对土壤的影响,分别在油田开采区不同开采年限的油井周围和自然湿地对照区采集土壤样品,测定了土壤总石油烃、总有机碳、总氮、总磷、pH值和电导率.结果表明,所有油田开采区油井周围土壤中总石油烃含量显著高于对照区(p<0.05),开采5、10和20 a的油井周围土壤总石油烃含量分别是对照区土壤的30、60和111倍.土壤石油污染在莫莫格湿地油田开采区普通存在.开采10 a以上的中长期油井周围土壤是石油烃污染的主要区域,其平均含量在16 885~31 230 mg.kg-1之间.土壤总有机碳与总石油烃呈显著正相关(r=0.88,p<0.05),土壤中残留的石油烃导致了土壤总氮和总磷下降,下降最大值分别为33%和28%.土壤石油烃污染显著增加了碳氮比、碳磷比和pH值(p<0.05),这种趋势随着油井开采时间增加而增大.土壤石油污染也引起电导率的增加,但是影响并不显著(p>0.05).土壤石油烃污染在很大程度上改变了土壤的性质,对土壤质量产生了负面影响.     

江苏近岸海域城市海产品石油烃含量调查与污染分析

本研究对2021年和2022年江苏近岸海域城市（连云港、盐城、南通）重点海产品石油烃含量进行了监测,分种类对石油烃含量分布和近岸城市污染情况进行对比分析,并采用单因子污染指数法对石油烃污染情况进行分析。结果表明,江苏近岸海域海产品普遍存在石油烃污染,但大部分含量较低,石油烃含量范围为ND～25.1 mg/kg（湿重,下同）,平均含量为6.1 mg/kg;从海产品类别来看,双壳类>头足类>甲壳类>鱼类,整体上呈现鱼类含量较小的趋势;3个抽样城市,连云港海产品石油烃检出率最低,推测可能与区域性污染有关。海产品的污染指数为0～1.02,平均值为0.53,97.1%的海产品污染指数小于1。综合来看,大部分鱼类和头足类未受石油烃污染,甲壳类未受或受到轻度污染,双壳类受到轻度污染,未出现重度污染。2021年和2022年,江苏近岸海域监测的海产品大部分未受到石油烃污染或受到轻度污染,生物质量良好。     

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。     

大辽河水系表层沉积物中石油烃和多环芳烃的分布及来源

对大辽河水系的3条干流浑河、太子河和大辽河表层沉积物中石油烃(PHs)和多环芳烃(PAHs)分析表明,PHs总量分布范围为61.37～229.42 μg·g-1,PAHs总量分布范围为61.9～840.5 ng·g-1.石油烃含量远远高于已报道的世界其它河流和海洋沉积物中的含量,表明大辽河水系沉积物石油烃污染严重;而与世界其它河流和海洋地区相比,多环芳烃污染水平相对偏低.石油烃分布特征为太子河＞浑河＞大辽河;多环芳烃分布特征为大辽河＞太子河＞浑河.烃污染来源诊断表明,石油烃污染以陆源植物和人为污染输入为主,多环芳烃污染以石油燃烧热解为主,工业和生活污水是烃污染的主要来源.     

石油烃类污染物的微生物修复技术

石油作为重要能源之一,已被世界各国广泛使用,随之而来的石油烃污染已经对人类生存的土壤及水体环境造成了严重的危害,微生物降解是一种处理石油烃污染的理想方法。本文对石油烃类污染物的生物处理技术进行了较全面的介绍,综述了降解石油烃的微生物种类、微生物降解石油烃机理、影响因素以及微生物降解石油烃技术的应用等方面的研究进展,分析了现有研究中存在的不足,并对今后的研究趋势进行了展望。     

石油污染土壤的生态效应及修复技术研究

以玉米和向日葵为研究对象,通过田间试验研究了石油污染土壤对植物生长的影响及两种植物对石油污染土壤的修复作用;考察了节细菌(DX-9)对玉米,向日葵植物修复的强化和协同效应;探讨了石油烃在植物不同部位的残留量。结果表明:在土壤石油烃含量初始值为10000mg/kg时,玉米、向日葵生物量分别减少14.5%和21.0%。150d土壤中石油烃降解率分别为42.5%和46.4%,较对照区提高了100.5%和118.9%;节细菌的施加使两种植物的降解率分别提高到72.8%和76.4%。石油烃在玉米的根、茎、叶、芯和籽仁中的含量较对照区分别增加了19.4%、0.8%、0.7%、1.3%和14.8%,在向日葵的根、茎、叶、葵盘和籽仁中的含量分别增加了184.5%、1.2%、1.1%、2.3%和31.2%。结论表明:石油污染土壤对玉米,向日葵生长性状和籽仁质量有显著影响;玉米或向日葵与节细菌(DX-9)联合进行石油污染土壤的生物修复效果显著;石油烃在植物各部位均有不同程度的残留,根部残留量最大。     

双台子河口湿地环境石油烃污染特征分析

以2008年10月和2009年5月2次野外调查获取的数据为基础,分析了双台子河口湿地环境石油烃污染特征. 结果表明:秋季河水石油烃污染比苇田水和稻田水严重,春季三者无显著差异,但春秋两季有92.31%地表水的ρ(石油烃)超过《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类标准;湿地表层土壤秋季33.33%的站位、春季77.78%的站位达到中等及以上污染水平,春季个别站位达到重度污染水平,分布于流域中上游的盐渍水稻土和盐化草甸土污染程度比流域下游的滨海沼泽盐土和滨海潮滩盐土严重,中下游芦苇湿地对石油烃净化作用明显;剖面土壤w(石油烃)最大值出现在30~≤40 cm土层,达重度污染水平,显示双台子河口湿地环境已经受到不同程度的石油烃污染. 湿地土壤w(石油烃)与芦苇长势参数的相关分析显示,目前湿地土壤石油烃污染尚未影响芦苇的正常生长及产量,但研究区域的石油工业污染已经成为双台子河口湿地重要的生态风险源之一.      

菌糠强化微生物降解石油污染土壤修复研究

采用菌糠协同高效石油烃降解菌Microbacterium.sp.Q2进行石油污染土壤修复试验研究,分别设置菌糠固定化微生物组（SIM）、菌糠-游离菌组（SMSB）、菌糠单独组（SMS）和对照组（CK）4组修复实验.考察不同处理方式下对石油污染土壤微生物数量、酶活性和石油烃降解效果的差异性并确定石油污染土壤的最佳修复方案.结果表明：不同修复方式下,SIM组的土壤呼吸强度、微生物数量及酶活性较其他组有明显提高,其对石油烃去除率分别比其他3组提高11.84%、22.15%、54.09%.土壤中脱氢酶活性以及微生物活性与石油烃降解率的相关性显著,此外菌糠固定化微生物对石油污染土壤修复具有生物强化和生物刺激协同的作用机制.     

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%.     

石油烃污染对海洋浮游植物的影响

近年来,由于石油工业、海上运输业的迅速发展,海上油田泄漏、船舶溢油事故不断发生,陆地含油废水等合油污染物也大量流入海洋,石油烃已成为海洋最主要的污染物。而海洋浮游植物是石油烃污染物进入海洋食物链的起点,研究石油烃污染物对其影响至关重要。本文着重分析石油烃在海水中的存在形式及变化和对海洋浮游植物的影响,并对石油烃污染的防治对策和存在的问题提出自己的见解,旨在为国内对海洋石油烃污染研究提供一些借鉴。     

电动微生物法修复石油和镍污染土壤的研究

针对石油-重金属污染的土壤日益严峻的现象及各种土壤修复技术存在的不足,采用快速、高效、对环境干扰较小的电动微生物法,对石油烃含量为16 000 mg/kg,镍含量为400 mg/kg的共污染土壤进行修复。在不同电压梯度下对土壤pH值、电导率和石油烃的降解和镍的去除效果进行研究,同时采用石油烃组分分析法和BCR法分步提取不同形态的镍,对不同组分的石油烃组分的降解和不同形态镍的迁移转化情况进行分析。实验结果表明,随着电压的增加,土壤中不同形态的镍去除效果明显,不同组分的石油烃的去除最佳电压值为1 V/cm。阴阳离子交换膜的使用和电解质的定期更换表明,阴阳离子交换膜的作用可以维持土壤pH值的稳定,从而增强微生物对石油烃的降解和电场对重金属Ni不同形态的迁移转化。在最佳修复电压值1 V/cm下,15 d后,石油烃的降解率达到了46.85%,镍的去除率达到了38.52%。因此,采用阴阳离子交换膜的电动微生物法,是修复混合污染土壤的理想的修复方法之一。     

海洋石油污染研究及防治技术展望

一、海洋石油污染研究情况 (一)近年来海洋石油污染研究情况 近十余年来石油污染研究工作有较大的进展。最重要的进展是进入海洋的石油在其入海速率和入海量数值方面的可信度增加。其次,在石油的化学研究和生物学研究中所用的分析测试方法更为先进。因此,对石油在海洋中的各种过程有更清楚的认识,石油对海洋生物的影响也有更确切的了解。今按入海石油的来源、归宿以及对海洋生物影响的研究三个方面分述于下。 1.入海石油的来源研究 由于分析方法的改进,使测得数据的可信度增加。毛细管柱气相色谱、高效液相色谱以     

蚯蚓对植物修复石油烃污染土壤的影响

石油使用量的增大导致石油污染量的增加.为经济有效地修复低污染浓度的石油烃污染土壤,了解蚯蚓对植物去除土壤石油烃的影响,探讨蚯蚓对土壤石油烃污染的修复效应,通过人工制备石油烃污染土壤,采用植物[紫茉莉（Mirabilis jalapa L.）、凤仙花（Impatiens balsamina L.）、西伯利亚鸢尾（Iris sibirica L.）]以及植物-蚯蚓[赤子爱胜蚓（Eisenia foetda）]两种处理模式进行60 d的盆栽试验,通过测定土壤中w（石油烃）、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性变化来解析蚯蚓对植物修复土壤石油烃效率的影响.结果表明:相同处理条件下,凤仙花、紫茉莉与西伯利亚鸢尾土壤中石油烃去除率分别为36.32%、32.70%、29.82%,凤仙花的土壤修复效果最佳.添加蚯蚓后,对应凤仙花、紫茉莉与西伯利亚鸢尾土壤中石油烃的去除率分别为40.73%、36.10%、32.80%,显著高于未添加蚯蚓土壤,表明添加蚯蚓能够促进植物对土壤中石油烃的修复效果.土壤修复过程中过氧化氢酶与多酚氧化酶活性总体呈上升趋势,添加蚯蚓对土壤酶活性具有刺激作用.土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶活性均与w（石油烃）呈显著负相关（相关系数分别为-0.79和-0.90,P均小于0.05）,说明土壤中过氧化氢酶与多酚氧化酶可能参与了土壤中石油烃的降解过程.研究显示,蚯蚓能够强化植物对石油污染土壤的修复效果,为植物/蚯蚓联合修复石油污染土壤提供了技术依据.      

地质雷达在监测地下水石油烃污染中的应用

随着我国工业迅速发展,石油烃污染威胁地下水安全问题逐渐暴露出来。地质雷达作为一种非破坏性的原位探测技术在国外已广泛应用于地下水监测,由于石油烃在地质雷达图谱上通常显示出高阻异常特征,这为探测地下水中的石油烃污染提供了可能。简述了地质雷达探测石油烃的原理,探测效果的影响因素,并列举了部分国外实例,证实了地质雷达探测地下水石油烃污染的可行性。     

桑沟湾贝类养殖海域石油烃污染状况及其对贝类质量安全的影响

2008年1～11月在桑沟湾贝类养殖海域分别采集表层海水、表层沉积物和养殖贝类样品,进行了石油烃含量分析.依据石油烃含量检测结果,分析了桑沟湾贝类养殖海域海水和沉积物中石油烃含量的分布和变化趋势以及贝类体内石油烃含量水平和种间差异,并对3种介质中石油烃的污染状况进行了评价,最后探讨了贝类体内积累的石油烃及对贝类质量安全...