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.     

氧气条件对矿化垃圾修复石油污染土壤的影响

通过对比不同氧气条件下矿化垃圾修复石油污染土壤的效果、降解产物、生态毒性、酶活性和微生物群落,分析了氧气条件对矿化垃圾修复石油污染土壤的影响.结果表明,添加矿化垃圾在厌氧、好氧和厌氧-好氧3种氧气条件下对微生物修复石油污染土壤都有较好的强化效果.修复的最佳氧气条件为好氧,好氧修复后土壤总石油烃(TPH)去除率最高,土壤...     

Advances in Research of Petroleum-contaminated Soil Remediation bv Biopiles

土壤的石油污染已成为备受关注的环境问题,对其进行修复治理是恢复土壤环境功能的重要保证.近年来以微生物强化修复为特点的生物堆技术被越来越多地运用于土壤石油污染的修复,对生物堆关键技术及微观机理的探索也成为环境污染生物修复领域的研究热点之一.文章就国内外运用生物堆法修复石油污染土壤的研究进行综述,从生物堆技术的发展及其结构、修复过程中的关键影响因子、生物堆修复机理和修复成本4个方面进行了综合阐述,并对生物堆在石油污染土壤修复领域的研究趋势进行展望,旨在推动生物堆在石油污染土壤修复过程中的应用.在探讨修复过程中的关键影响因子时,主要针对石油降解功能菌、电子受体、土壤环境参数和营养物质4个重要指标进行了介绍;同时对生物堆中物质的运移传输和微生物作用2个重要修复机理进行了阐述.     

陕北油田原油污染土壤的生物修复试验研究

为了探讨根际微生物和植物协同作用对原油污染土壤的修复效果及原油污染对大豆幼苗生长的影响。选择了固氮菌、解磷菌、产ACC脱氨酶菌、H2O2并与豆科植物扁豆的不同组合为调控因子,通过盆栽试验,进行了土壤石油污染物生物降解的初步研究。结果表明:31 d时,在修复过程中,大豆与根际微生物均能提高土壤石油降解率并存在一定的协同作用。处理前,石油土壤的污染水平为7.0%,经过31 d的修复试验,在添加固氮菌、解磷菌、产ACC脱氨酶菌和过氧化氢的基础上种植大豆的试验组比没有种植大豆的石油降解率高出8.6%。在种植大豆的基础上,同时添加固氮菌、解磷菌、产ACC脱氨酶菌和H2O2的石油降解率比对照组高出22.35%。当原油剂量为1~10 g/kg时,对大豆的根系长度有一定的促进作用,而当大于10 g/kg时,原油对大豆生长有一定的抑制作用,随原油浓度的增大,其抑制作用越来越强,并且原油污染土壤对大豆幼苗的影响表现为株高根系长度鲜重,这种根际协同作用在修复过程中发挥着重要作用。种植植物对土壤石油污染修复有较好的作用,同时合理添加微生物能够提高植物修复效果。     

电动-微生物修复对胶质结构的改变及毒性的削减

我国开采原油的稠油比重大、胶质含量高、环境风险突出,亟需解决石油污染土壤中胶质组分的解毒问题.由于胶质结构复杂、难以降解,所以对胶质结构变化的研究较少,其降解率也并不足以说明胶质污染土壤的修复效果,因此本文着重分析了修复过程中胶质结构与毒性的变化,为污染土壤修复体系提供重要指标.本文从辽河油田原油中提取胶质配制污染土,并加入构建的混合菌群.设计微生物修复(Bio)、电动-微生物修复(EK+Bio1)、电动-微生物补充营养修复(EK+Bio2)及间断电动-微生物修复(EK+Bio3)共4种处理.结果表明,胶质平均降解率EK+Bio2EK+Bio3EK+Bio1Bio,降解率最高为9.67%,为Bio处理的3.05倍(3.15%).元素分析结果表明,修复前后胶质平均化学式为C_(106)H_(157)N、C_(96)H_(174)N,碳氢比降低,不饱和度降低.光谱分析与~1H-核磁共振结果表明,修复后胶质碳链变短,芳香环、羧基与酚类结构数量减少.根据B-L法计算胶质芳碳率(f_A)由0.28减少到0.11,可推测胶质的结构模型.MicroResp~(TM)与小麦种子发芽实验结果表明,修复后土壤中微生物活性增强,小麦种子发芽率大大提高,说明结构的变化使胶质毒性降低.因此,电动-微生物修复使胶质结构发生变化,并在一定程度上有效削减了胶质毒性,较好的对胶质污染土壤进行了修复.     

生物堆修复石油污染土壤的研究进展

土壤的石油污染已成为备受关注的环境问题,对其进行修复治理是恢复土壤环境功能的重要保证。近年来以微生物强化修复为特点的生物堆技术被越来越多地运用于土壤石油污染的修复,对生物堆关键技术及微观机理的探索也成为环境污染生物修复领域的研究热点之一。文章就国内外运用生物堆法修复石油污染土壤的研究进行综述,从生物堆技术的发展及其结构、修复过程中的关键影响因子、生物堆修复机理和修复成本4个方面进行了综合阐述,并对生物堆在石油污染土壤修复领域的研究趋势进行展望,旨在推动生物堆在石油污染土壤修复过程中的应用。在探讨修复过程中的关键影响因子时,主要针对石油降解功能菌、电子受体、土壤环境参数和营养物质4个重要指标进行了介绍;同时对生物堆中物质的运移传输和微生物作用2个重要修复机理进行了阐述。     

重复接种菌群强化修复石油污染土壤

微生物技术在修复石油污染土壤中具有广阔的应用前景.重复接种是提高外部菌群在实际环境中的竞争力和适应性的潜在而有力的手段,是保证高效修复的关键.该研究选择了从石油污染环境中分离获得的2株烃降解菌(SW-1、SW-4)及2株生物表面活性剂产生菌(F、F2),按不同比例复配,构建高效烃降解菌群,研究了重复接种该菌群强化修复石油污染土壤的效果,监测了修复过程中石油降解率、细菌数量以及土壤酶活性的变化.结果 表明,由4株菌等比例组成的菌群在7d内降解率最高;与单次接种相比,重复接种显著提高了土壤中烃的降解率,GC-MS分析表明菌群对C15～C30烷烃有较好的降解效果,相关性分析表明降解率与土壤中细菌数量和酶活性的增加显著相关.研究结果将有助于微生物修复技术在石油污染环境中的广泛应用,具有重要的环境和经济效益.     

陇东黄土高原石油污染土壤环境因子对金盏菊(Calendula officinalis)-微生物联合修复的响应

为筛选适合陇东黄土高原石油污染土壤修复植物,选取当地"适生"植物金盏菊(Calendula officinalis)联合微生物菌剂开展了为期5个月的原位修复实验.采用常规方法和PCR-DGGE技术分析了修复过程中土壤理化性质、酶活性及土壤微生物群落遗传多样性等15项土壤环境因子的动态变化情况及其对金盏菊生态修复的响应.结果表明,随着原位修复的进行,1土壤脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶及脱氢酶活性均不同程度呈增加的趋势(p0.05).2土壤TPHs、p H、有机质、含盐率的变化情况不尽相同,但总体呈下降的趋势(p0.05);土壤碱解氮、速效磷及速效钾含量总体呈上升趋势(p0.05).3土壤微生物群落遗传多样性结果显示,Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数整体呈逐步增加的趋势.4PCA分析结果显示,土壤脲酶、脱氢酶及碱解氮等环境因子对金盏菊修复表现为促进作用,而有机质含量过高将不利于金盏菊的植物修复.金盏菊和微生物菌剂联合修复过程中,土壤多酚氧化酶、速效磷、脱氢酶及速效钾发挥主要作用,而土壤TPHs和含盐率过高则影响了联合修复效果.本研究旨在分析金盏菊用于陇东地区油污土壤的生态响应,结果有助于筛选出适合陇东黄土高原土壤类别-适生植物-土著降解菌群的组合,利用乡土物种的适生性降低修复成本,为陇东地区油污土壤生态修复提供新的技术方案和背景资料.     

石油和重金属污染土壤的微生物修复研究进展

土壤石油和重金属污染严重,需要合适的修复技术,微生物技术在修复污染土壤方面有广阔的应用前景。文章介绍了石油污染土壤的微生物修复相关技术-生物刺激、生物强化、固定化微生物、微生物-植物联合修复以及电动-微生物联合修复,分析了现有工作的不足,预测了研究趋势;介绍了修复重金属污染土壤的微生物吸附技术及微生物-植物、化学钝化-微生物联用技术,阐述了修复过程对重金属的形态和生物可利用性的影响,指出了现有研究的缺陷和可开展的工作。在此基础上,扼要分析了石油与重金属的交互作用和污染效应,提出了两者复合污染土壤微生物修复技术的研究方向,为微生物修复技术的应用和推广提供了一定的思路。     

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.     

高效石油降解菌修复石油污染土壤与强化机制分析

利用定向驯化高效石油降解菌系对石油污染土壤进行为期120 d原位修复,考察生物强化修复效果、土壤理化性质和酶活性的变化,结合宏基因组测序及生物信息学分析揭示其强化机制.结果表明,与空白对照组(Ctrl)相比,生物修复组(Exp-BT)总石油烃降解率显著提升,增幅达81.23%; 高效石油降解菌生物强化修复期间土壤pH变化稳定,体系氧化能力提高,电导率处于适宜农业活动范围内; 脂肪酶和脱氢酶在修复期间保持较高活性; 另对初始污染土壤样本(B0)、驯化所得高效石油降解菌系样本(GZ)和生物修复后土壤样本(BT)的分析显示,门水平上变形菌门与放线菌门相对丰度增加17.1%,属水平上Nocardioides、Achromobacter、Gordonia和Rhodococcus等丰度明显上升,COG和KEGG物种与功能贡献度分析证明以上菌属对石油烃降解有重要贡献; 修复后土壤中发现高丰度的石油烃相关代谢酶及5个降解基因:alkM、tamA、rubB、ladA 和alkB,分析表明外源石油烃降解菌群的引入增强了微生物相关酶的代谢活性与相应功能基因的表达.     

陇东黄土高原地区石油污泥原位修复过程中土壤主要肥力指标动态变化分析

为了分析陇东黄土高原地区石油污泥在原位修复过程中土壤主要肥力指标的变化情况,对长庆油田第二采油厂的石油污泥进行为期105 d的原位修复,采用常规方法测定了土壤有机质、pH、总石油烃含量(TPHs)、含盐率、碱解氮、速效磷、速效钾、土壤脲酶、脱氢酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶等土壤肥力指标;通过PCR-DGGE技术分析了土壤微生物群落的功能多样性,并采用主成分分析法对供试石油污泥的土壤肥力进行评价.结果显示:随着原位修复的时间的延长,土壤碱解氮、速效磷含量呈显著增加趋势;有机质、pH、含盐率、TPHs含量显著降低,而速效钾含量呈逐步增加趋势.土壤脲酶及脱氢酶活性增加,多酚氧化酶及过氧化氢酶活性降低.土壤微生物群落遗传多样性结果显示,ShannonWiener多样性指数、Patrick丰富度指数及Pielou均匀度指数均呈增加的趋势.经过105 d的原位修复土壤肥力显著提升,各阶段土壤肥力得分为105 d80 d60 d45 d25 d.上述实验结果有助于掌握石油污泥原位修复中土壤肥力动态变化趋势,并为土壤石油烃污染的综合治理提供基础依据和数据参考.     

新乡市镉污染土壤细菌群落组成及其对镉固定效果

重金属污染土壤中具有丰富的微生物群落组成,为生物修复提供了微生物资源.本研究以新乡市某电池厂周边Cd污染土壤为研究对象,采用高通量测序和平板分离方法分析其细菌群落组成.传统培养方法表明新乡市重金属污染土壤细菌由厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和拟杆菌门这4个门,芽孢杆菌属、节杆菌属和根瘤菌属等30个属组成;高通量测序表明,其由变形菌门、放线菌门和酸杆菌门等25门及400属组成.相较于培养方法,高通量测序群落组成更为丰富.基于高通量测序的分子生态网路分析表明其关键细菌分别为Arthrobacter、Marmoricola、Nocardioides、Ferruginibacter、Flavitalea、Nitrospira和Lysobacter等组成.对分离的159株可培养菌株进行Cd摇瓶吸附实验,结果表明Aneurinibacillus、Arthrobacter和Bacillus等11个属的30株菌具有较好地固定效果.效果验证实验表明,Ochrobactrum sp. 1-6、Bacillus sp.2-11和Pseudomonas sp.1-9等6株高效菌株能提高青菜(鸡毛菜)生物量、降低...     

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%.     

Evaluation of biostimulation and Tween 80 addition for the bioremediation of long-term DDT-contaminated soil

The bioremediation of a long-term contaminated soil through biostimulation and surfactant addition was evaluated. The concentrations of 1,1,1-trichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl) ethane (DDT) and its metabolites 1,1-dichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl) ethane (DDD) and 1,1-dichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl) ethylene (DDE) were monitored during an 8-week remediation process. Physicochemical characterization of the treated soil was performed before and after the bioremediation process. The isolation and identification of predominant microorganisms during the remediation process were also carried out. The efficiency of detoxification was evaluated after each bioremediation protocol. Humidity and pH and the heterotrophic microorganism count were monitored weekly. The DDT concentration was reduced by 79% after 8 weeks via biostimulation with surfactant addition (B + S) and 94.3% via biostimulation alone (B). Likewise, the concentrations of the metabolites DDE and DDD were reduced to levels below the quantification limits. The microorganisms isolated during bioremediation were identified as Bacillus thuringiensis, Flavobacterium sp., Cuprivadius sp., Variovorax soli, Phenylobacterium sp. and Lysobacter sp., among others. Analysis with scanning electron microscopy (SEM) allowed visualization of the colonization patterns of soil particles. The toxicity of the soil before and after bioremediation was evaluated using Vibrio fischeri as a bioluminescent sensor. A decrease in the toxic potential of the soil was verified by the increase of the concentration/effect relationship EC₅₀ to 26.9% and 27.2% for B + S and B, respectively, compared to 0.4% obtained for the soil before treatment and 2.5% by natural attenuation after 8 weeks of treatment.     

外源菌剂联合柠檬酸强化龙葵修复土壤镉污染

设置对照（CK）、摩西球囊霉菌（GM）、摩西球囊霉菌+柠檬酸（GM+CA）、摩西球囊霉菌+巨大芽孢杆菌（GM+BM）和摩西球囊霉菌+巨大芽孢杆菌+柠檬酸（GM+BM+CA）这5个处理,通过测定土壤全Cd、有效Cd和植株Cd吸收量及微生物群落变化,分析了外源菌剂和柠檬酸添加对龙葵修复Cd污染效果的影响.结果表明,相对于CK处理,GM处理龙葵根、茎和叶生物量显著增加35.67%、41.35%和65.38%,GM+BM+CA处理龙葵根和茎生物量显著增加73.38%和75.38%.GM处理提高了龙葵各部位Cd含量但差异不显著,GM+BM+CA处理龙葵叶部的Cd含量显著提高79.34%.GM处理龙葵茎和叶Cd累积量显著提高47.51%和89.58%.GM+BM+CA处理龙葵叶部Cd累积量显著提高226.84%.GM+BM+CA处理显著增加了Cd由龙葵茎向叶的转运系数,增幅为52.47%.GM+BM+CA处理显著增加了叶的富集系数,增幅为120.53%.此外,联合修复对根际微生物群落结构也产生了影响,特别体现在诱导某些关键微生物类群,如变形菌门、放线菌门、球囊菌门和油壶菌门相对丰度增加2.00%~5.77%、0.76%~9.96%、2.11%~3.63%和0.54%~2.98%.RDA分析发现变形菌门和放线菌门与土壤全Cd呈显著负相关,球囊菌门和油壶菌门与土壤全Cd呈负相关.关键微生物的变化增强了龙葵吸收根际养分和抗Cd胁迫的能力,提高龙葵Cd累积能力,有效降低土壤全Cd含量.综上,摩西球囊霉菌、柠檬酸与巨大芽孢杆菌通过共接种的方式活化了土壤中的难溶态Cd,有助于龙葵富集更多的Cd,同时也与摩西球囊霉菌产生联合修复的效果.富集植物-微生物联合修复Cd污染土壤有较好的应用潜力.     

矿业废弃地不同生态修复模式下植物多样性及重金属富集迁移特征

为了筛选出适合矿业废弃地复垦生态修复的植物材料,通过在排土场布设生态修复试验,开展不同生态修复模式对植物多样性及重金属富集迁移特征影响的研究.结果 表明,不同生态修复模式下共出现存活植物8科10种,多为草本植物,乔灌草小区修复效果最佳,植物覆盖度达到100％,存活率超过69％,植物群落多样性指数表现为:乔灌草＞灌草＞乔...     

接种白腐菌堆肥修复五氯酚污染的土壤

采用4组堆肥装置A、B、C、D,分别往五氯酚污染土壤中不加外来菌、加入固定化黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)、加入游离黄孢原毛平革菌及暴露在空气中不做任何处理.对其进行对比研究,探讨了利用堆肥的方法对五氯酚污染土壤进行生物修复的可行性.结果说明,添加黄孢原毛平革菌进行堆肥修复其效果要好于不加菌的效果,经过60d的堆肥,PCP基本得到降解,降解率都达到了94%以上,其中固定化菌又优于游离菌,固定化菌在第9d对PCP的降解率就达到了50%.此外,通过分析种子发芽率,有机质,微生物量碳等多项指标可以看出各组堆肥的腐熟情况都比较理想,为黄孢原毛平革菌降解五氯酚的过程提供了良好的外部环境,使土壤修复与堆肥能较好地结合起来.     

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.      

Responses of butachlor degradation and microbial properties in a riparian soil to the cultivation of three different plants

A pot experiment was conducted to investigate the biodegradation dynamics and related microbial ecophysiological responses to butachlor addition in a riparian soil planted with different plants such as Phragmites australis, Zizania aquatica, and Acorus calamus. The results showed that there were significant differences in microbial degradation dynamics of butachlor in the rhizosphere soils among the three riparian plants. A. calamus displays a significantly higher degradation efficiency of butachlor in the rhizosphere soils, as compared with Z aquatica and P. australis. Half-life time of butachlor degradation in the rhizospheric soils of P. australis, Z aquatica, and A. calamus were 7.5, 9.8 and 5.4 days, respectively. Residual butachlor concentration in A. calamus rhizosphere soil was 35.2% and 21.7% lower than that in Z aquatica and P. australis rhizosphere soils, respectively, indicating that A. calamus showed a greater improvement effect on biodegradation of butachlor in rhizosphere soils than the other two riparian plant. In general, microbial biomass and biochemical activities in rhizosphere soils were depressed by butachlor addition, despite the riparian plant types. However, rhizospheric soil microbial ecophysiological responses to butachlor addition significantly (P < 0.05) differed between riparian plant species. Compared to Z aquatica and P. australis, A. calamus showed significantly larger microbial number, higher enzyme activities and soil respiration rates in the rhizosphere soils. The results indicated that A. calamus have a better alleviative effect on inhibition of microbial growth due to butachlor addition and can be used as a suitable riparian plant for detoxifying and remediating butachlor contamination from agricultural nonpoint pollution.