共基质对优势菌降解多环芳烃的作用研究

以萘为唯一碳源驯化长期被焦化废水污染的污泥,7周后,平板划线分离出两株黄杆菌FCN1,FCN2及一株短杆菌BCN1;并利用静态反应曝气及生物摇床试验对其降解菲、芘的效能进行了试验,同时研究了共基质及无机离子对它们降解菲、芘效果的影响.结果发现,BCN1对菲、芘的降解效果最好,淘米水对分离出的三株菌降解菲或芘均有明显的共代谢促进作用.苯酚、尿素、葡萄糖对两株黄杆菌降解菲有抑制作用.加入Fe3+使淘米水在两株黄杆菌降解菲的反应体系中的共代谢促进作用减小,但却增加了短杆菌反应体系中淘米水的促进作用.      

可溶性有机质对芘在泥炭和高岭土上吸附和解吸的影响

为掌握可溶性有机质(DOM)对憎水性有机污染物吸附和解吸行为的影响,本研究选取四环多环芳烃——芘作为目标污染物,通过批平衡实验研究了不同分子量组分DOM对芘在泥炭和高岭土上吸附和解吸的影响.结果表明,吸附和解吸数据均可以用Freundlich模型很好地拟合(R²>0.93).DOM的添加抑制了泥炭对芘的吸附,并且分子量越大的DOM产生的抑制效应越明显,主要是由于DOM与芘分子的竞争、增溶作用及泥炭表面微孔的堵塞引起的.与之相反,DOM促进了芘在高岭土上的吸附,DOM分子量越大,促进效应越强,这是由于DOM与芘分子之间通过累积吸附或共吸附增加高岭土对芘的吸附.DOM促进了芘在泥炭和高岭土上的解吸,并且促进效应随分子量的增加而增强.此外,芘在泥炭和高岭土上的解吸均存在迟滞现象,均在低浓度时表现出更明显的效应.DOM_bulk和DOM_(>14000 Da)增加了芘在泥炭上的解吸迟滞现象,但降低了其在高岭土上的解吸迟滞现象.     

金属离子对赤红球菌(Rhodococcus ruber L9)降解芘的影响及其作用机制

实验室从石油污染土壤中筛选得到一株高效芘降解菌,命名为赤红球菌(Rhodococcus ruber L9),分析了不同浓度Fe~(3+)、Ca~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)对该菌降解芘效果的影响.结果发现,0.45 mmol·L~(-1) Fe~(3+)对芘的降解率有明显促进作用,6d时芘降解率最高,可达77%,相较于不加金属离子时提升了约30%.进一步研究发现,当Fe~(3+)存在时,芘降解过程中蛋白总量变化、邻苯二酚1,2-双加氧酶(C120)和邻苯二酚2,3-双加氧酶(C230)酶活性的变化与Fe~(3+)和Fe~(2+)在胞内、胞外浓度的变化密切相关,主要原因是Fe~(3+)的存在,能诱导赤红球菌合成更多与芘降解有关的蛋白,且可以作为酶的活性中心提高酶的活性,从而大幅提高芘的降解效率.     

多环芳烃降解真菌Fusarium solani对芘的吸收存储和降解特性研究

以芘为唯一碳源,从公路旁污染土壤中分离得到一株芘降解真菌,经鉴定为Fusarium solani(命名为Py F-1),荧光显微镜观察发现其菌丝能吸收储存芘.对该菌株在芘浓度为50 mg·L-1的液体培养基中对芘的吸收储存和降解特性,具体包括芘的生物降解、菌体吸收、菌体吸附和消解总量进行了39 d的动态研究,结果表明:生物降解芘在培养0~14 d内逐渐增加,培养14 d时占芘添加量的15.9%,此后基本达到稳定,培养结束时生物降解芘为芘添加量的17.6%;菌体吸收芘在0~21 d内含量较少且变化不显著,低于芘添加量的3%;而在21~39 d内,菌体吸收芘变化显著,芘的消解总量随着菌体吸收量的变化产生显著波动;培养28 d时,芘的消解总量达到最大值,其中菌体吸收芘占芘消解总量的一半,达到芘添加量的16.0%,菌体吸附芘不足芘添加量的0.5%,在研究中可以忽略不计.因此,培养前期培养基中芘的消解以生物降解为主,培养后期菌体吸收芘的变化是芘消解总量变化的主要原因.     

蚯蚓辅助微生物修复芘污染土壤

通过微宇宙实验,研究了蚯蚓对不同土壤中芘的微生物降解率的影响及蚯蚓对芘的富集率.结果表明,有机质较高土壤中芘的微生物降解率和蚯蚓富集率都低于有机质低的土壤,而老化作用降低了芘的生物有效性.无论在新鲜染毒还是老化的土壤中.蚯蚓均可提高土壤中芘的去除率和微生物降解率.在新鲜染毒的红壤和潮土中,蚯蚓可使芘的去除率由41.78%和27.02%分别提高到89.24%和57.53%,其中分别有51.48%和41.63%是蚯蚓促进的微生物降解作用引起的,37.76%和15.90%归因于蚯蚓富集作用.而在老化的红壤和潮土中,蚯蚓可使芘的去除率由36.53%和20.50%分别提高到91.93%和45.46%,其中分别有54.43%和32.83%是蚯蚓促进的微生物降解作用引起的,37.50%和12.63%归因于蚯蚓富集作用.     

多环芳烃在黄河水体颗粒物上的表面吸附和分配作用特征

通过模拟实验研究了多环芳烃在黄河水体颗粒物上的吸附特征,重点探讨了表面吸附和分配作用对吸附的贡献,结果表明:①随着泥沙含量的增加,总吸附量在增加,而单位颗粒物的吸附量却在减少;且泥沙含量不同时,吸附等温式的拟合方程也不同;②颗粒物对多环芳烃的吸附等温线与吸附-分配复合模式拟合较好;表面吸附和分配作用对多环芳烃的吸附实验值与吸附-分配模式中的理论值比较吻合;③在实验浓度范围内,黄河颗粒物对多环芳烃的吸附以表面吸附为主,如当颗粒物含量为3、8和15g/L,液相平衡浓度分别为2.84、2.35和3.4μg/L时,表面吸附对总吸附的贡献分别为67.85%、65.6%和62.69%;且表面吸附对总吸附的贡献大小顺序可以用泥沙含量表示为:3g/L>8g/L>15g/L,即随着泥沙含量的增加,表面吸附的贡献有减小的趋势;④单一多环芳烃在颗粒物上的单位吸附量大于3种多环芳烃共存时的单位吸附量,这从另一角度证实多环芳烃在黄河水体颗粒物上的吸附以表面吸附为主.     

苯并(a)芘及其代谢产物的连续降解研究

在以驯化过的芽孢杆菌(BA-07)降解BaP的过程中,鉴定出2个BaP的未开环代谢产物顺式-4,5-二氢-4,5-二醇-BaP(cis-BP4,5-dihydrodiol)和顺式-7,8-二氢-7,8-二醇-BaP(cis-BP7,8-dihydrodiol).由于该产物对微生物有一定毒性,所以难于进一步降解.为提高BaP降解的同时,降低cis-BP4,5-dihydrodiol和cis-BP7,8-dihydrodiol的累积,对2种降解方法(即单纯用BA07降解和运用高锰酸钾与BA-07耦合的方法降解)进行了比较,并且优化了连续降解的参数.结果表明,①对BaP及其代谢产物的连续降解,化学氧化与微生物耦合(高锰酸钾与BA-07)的降解效果明显好于单纯利用微生物(细菌BA-07)的降解;②在同一时间取样,cis-BP4,5-dihydrodiol的残留率均高于cis-BP7,8-dihydrodiol;③当BaP的浓度为40μg/mL,培养基的最佳pH为7.0,以琥珀酸钠为共代谢底物,可以显著提高BaP降解率,降低cis-BP 4,5-dihydrodiol和cis-BP7,8-dihydrodiol的累积.同时提出了化学氧化与微生物协同的方法可以有效促进环境中持久有机污染物的连续降解.     

表面活性剂对苯并[a]芘在黑炭表面吸附解吸的影响

通过静态吸附实验,研究了3种不同类型的表面活性剂(阳离子∶十六烷基三甲基溴化铵,CTAB;阴离子∶十二烷基苯磺酸钠,SDBS∶非离子,曲拉通100,TX100)对苯并[a]芘(BaP)在黑炭表面吸附解吸的影响.结果表明,3种表面活性剂的存在均会增加BaP在黑炭表面吸附的非线性程度.CTAB的存在可以促进BaP在黑炭表面的吸附同时抑制了BaP的解吸,然而SDBS的存在降低了BaP在黑炭表面的吸附并增加了吸附过程的可逆性.与CTAB和SDBS不同,TX100对BaP在黑炭表面吸附解吸的影响取决于其添加浓度.低浓度的TX100(50 mg.L-1)能够促进BaP在黑炭上的吸附并抑制BaP的解吸,吸附能力参数Kd值(在ce=50μg.L-1下)从188 062 mL.g-1增大到264 179 mL.g-1,解吸滞后指数HI从0.44降低到0.39.随着TX100浓度增加到150 mg.L-1和200 mg.L-1,TX100对BaP的吸附表现出抑制作用并能够促进BaP的解吸,Kd值(在ce=50μg.L-1下)从188 062 mL.g-1分别降低到182 751 mL.g-1和178 730 mL.g-1,解吸滞后指数从0.44分别升高到0.65和0.70.本研究为预测多环芳烃在表面活性剂污染的环境中的分布特征和最终归趋提供了理论依据.     

石油污染土壤中芘高效降解菌群的筛选及降解特性研究

从长期受石油污染土壤中驯化筛选到能以芘为惟一碳源生长的混合菌群GP3,其主要由假单胞菌株GP3A（Pseudomonos sp．）和菌株GP3B（Pandoraea pnomenusa）组成。采用摇瓶振荡培养方法,研究了不同环境条件对混合菌GP3降解芘效能的影响。结果表明,在30℃,150r/min振荡培养下,混合菌GP3对15mg/L芘的7d降解率为90．6％。混合菌GP3降解芘的最适宜温度为35℃,最佳pH值为6．2。加入低浓度葡萄糖（100mg/L）或菲（10mg/L）作为共代谢底物,均可提高GP3对芘的降解率。混合菌对芘的降解速率（PDR）与芘的初始浓度呈正相关。研究重金属离子胁迫下GP3对芘的降解时发现。10mg/L Zn^2＋的存在对芘降解效能影响较小,Cu^2＋对芘的降解有抑制作用,Cd^2＋对混合菌GP3有很强的毒性。     

焦炉逸散烟尘集中治理对苯并[a]芘排放的环境影响分析

拟对现有焦炉采用逸散烟尘处理方案进行技术改造,增设1套装煤、推焦过程逸散烟尘的收集处理装置。该处理装置由烟尘收集罩、烟尘收集处理设施和防风网三部分组成,设计烟尘捕集率为65%,除尘效率为99.0%。假设两种情景,采用AERMOD模型分别计算改造前/后焦炉炉体排放的苯并[a]芘的区域日均/年均最大地面质量浓度及其占标率,分析对周边区域大气环境的影响,并计算两种情景下的焦炉卫生防护距离。计算结果表明:改造后焦炉炉体排放的苯并[a]芘的区域日均最大地面浓度与改造前相比下降了92.4%,区域年均最大地面浓度下降了95.5%,区域日均最大地面浓度的超标区域面积减少了97.1%,区域污染物贡献浓度显著降低,净化效果明显,可以实现较好的环境效益;采用逸散烟尘处理方案后,焦炉的卫生防护距离经核定计算为1 000m,且防护距离内不涉及居民区,可满足环保管理的要求,对现有焦炉的运行具有现实意义。