植物-微生物修复石油烃污染土壤与根际微生态环境变化

石油烃作为一类持久性难降解有机污染物对土壤环境质量产生严重的危害。以天津大港油田原油污染土壤中筛选出的耐低温高效石油烃降解菌为靶细胞,以小麦、紫花苜蓿作为供试植物,利用盆栽试验,对植物-外源菌协同修复体系中的脱氢酶活性和土壤微生物多样性进行研究,分析其变化及其与石油烃降解率的关系。结果表明植物-微生物协同修复对石油烃具有较好的降解能力,其中小麦-固定化外源菌组具有最高的降解率,石油烃含量从最初的30 600 mg獉kg-1下降为24 300 mg獉kg-1,降解率为20.6%,并且其试验后期石油烃的降解率最大,远远高于其他时期,表现出良好的修复潜力。外源菌投加的初始阶段会迅速提高脱氢酶活性,然而这种影响随着降解时间延长而逐渐减弱。初期脱氢酶活性与总石油烃的降解存在较好的相关性,脱氢酶活性可以在一定程度上表征土壤石油烃的降解情况。微生物多样性与总石油烃降解也存在一定的相关性。     

添加不同营养助剂对石油污染土壤生物修复的影响

实验室条件下研究NPK复合肥、诺沃肥和腐殖酸三种物质不同配比添加对石油污染土壤的生物修复效果.在60d的修复实验中,定期取样测定土壤含油量、总异养菌数、石油烃降解菌数和脱氢酶活性,并采用PCR-DGGE技术研究修复过程中微生物多样性变化.结果表明,NPK肥的添加和NPK肥-诺沃肥-腐殖酸复合添加能够提高土壤中微生物的数量、微生物多样性和脱氢酶活性.在含油量为84600mg.kg-1的土壤中,添加营养助剂的处理60d后石油烃降解率为31.3%—39.5%,不添加营养助剂的石油烃降解率仅为3.5%.NPK肥-诺沃肥-腐殖酸复合添加对石油烃的降解率要高于NPK肥的单独添加(高8%),其原因可能是诺沃肥-腐殖酸能够有效提高土著微生物的活性,增加微生物的多样性,增强石油烃的降解.     

石油污染土壤的微生物修复及土壤微生物活性变化

为快速有效地测定石油污染土壤中功能性微生物的活性变化,分别以石油烃、正十六烷烃、多环芳烃为自定义碳源,应用Biolog法研究油污土壤生物修复过程中石油烃、烷烃、多环芳烃降解菌的代谢活性.结果显示,向油污土壤中投加混合降解菌群进行生物强化修复处理,可以有效去除土壤中的石油烃,修复13周土壤中石油烃去除率达到42.3%;生物刺激和自然修复对土壤石油烃的去除率分别为28.3%和20.5%.Biolog测定结果表明,生物强化法修复初期的土壤微生物群落对石油烃、烷烃两种碳源的代谢能力较强,而生物刺激法修复后期的土壤微生物群落对烷烃有较强的代谢能力;不同处理的土壤微生物群落比较偏好、利用率较高的碳源是石油烃,其次是烷烃,而对多环芳烃几乎不利用;土壤中石油烃、烷烃降解菌的活性越大,土壤微生物对石油烃的去除效率越高.上述研究结果说明,通过利用Biolog法测定土壤微生物活性变化可有效指示土壤中石油烃的去除效果.     

胁迫条件下极端微生物修复石油烃污染土壤研究进展

嗜冷菌、嗜盐菌、耐重金属菌、耐重油菌等极端微生物广泛存在于极地高寒、盐碱地以及存在重金属、重油等污染的毒性污染土壤中,是胁迫条件下石油烃降解与转化的重要微生物资源。文章从适应机制、降解机理、降解特性、修复实践等角度出发,综述了低温、盐碱、重金属、重油等不同胁迫条件下的石油烃污染土壤微生物修复进展。在石油烃降解机理方面,微生物细胞与油滴的附着机制尚不清楚,而生物表面活性剂的产生和作用机制已经得到了很好的研究。嗜冷菌的适冷机制与细胞膜脂类组成、冷激蛋白、冷适应蛋白、嗜冷酶、能量代谢等有关,低温(15℃)时石油烃降解效率可达70%以上。嗜盐菌具备细胞外被隔离机制和离子反向运输机制,能产生渗透压调节剂、具有独特的渗透压平衡方式,NaCl浓度为30g·L-1时石油烃的降解效率可达60%以上。石油烃降解菌对重金属的耐受机制包括生物吸附、细胞内积累、酶催化转化、生物浸出和生物矿化、氧化还原反应等过程,会影响土壤中重金属的迁移率和生物有效性,提高作物的产量和对重金属的富集。微生物吸收重油的机制包括界面张力降低、选择性堵塞、粘度降低、生物降解和润湿性改变等,对重质原油的总体降解率可达70%以上,但是对其中沥青质单一组分的历史最高生物降解率仅为48%。利用极端微生物修复极端、胁迫条件下的石油污染土壤,应加强菌种培育、未明机制探索、重油组分(沥青质和树脂)降解、风险评估、修复工艺参数优化及推广应用等工作。     

柴油污染土壤生物修复对土壤酶活性的影响

在柴油污染土壤的生物修复过程中,分析了土壤中柴油降解菌数量和3种土壤酶活性(过氧化氢酶、脱氢酶和脂酶)等生物活性指标与土壤中柴油去除率的相关性.结果表明,土壤受到柴油污染后的一段时间后过氧化氢酶、脱氢酶和脂酶的活性上升,而后随着土壤中石油烃的降解,脂酶又不断降低.进一步分析表明脂酶活性与柴油降解率及柴油降解菌数量都具有很好的正相关性,可以采用土壤脂酶活性来指示柴油生物降解成效.     

一株既产表面活性剂又高效降解石油烃菌株的鉴定及降解效果

在修复石油烃污染的环境时,多采用表面活性剂增强修复效果,而一些微生物既能降解石油烃,又能代谢分泌表面活性剂,从而促进油的乳化,提高油的分散程度,增大菌株和油珠的接触面积,提高其对石油烃的降解,增强修复效果。该研究从石油污染土壤中筛选出一株既产生物表面活性剂又高效降解石油烃的菌株B-6。通过观察形态特征、生理生化试验及16S r DNA序列分析,对菌株进行鉴定。并研究了菌株产生物表面活性剂及降解石油烃的特性。实验结果表明,B-6初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。菌株B-6的发酵液经粗提后,得到黄褐色粘稠状生物表面活性剂粗品,其产量为2.19 g·L~(-1)。红外光谱分析表明,菌株B-6在代谢过程中能产生糖脂类生物表面活性物质。该菌株用于水中石油烃的降解,石油烃初始浓度为2 000 mg·L~(-1),120 r·min~(-1)、30℃下振荡培养5 d后,菌株对石油烃的降解率达99.13%。     

强化微生物修复石油污染海洋的研究进展

海洋石油污染使石油烃(Petroleum hydrocarbons,PHCs)成为海洋重要有机污染物.快速有效清除石油污染物是当前急需解决的海洋环境问题之一.利用石油烃降解菌(Petroleum hydrocarbon-degrading bacteria,PHDB)进行的原位微生物修复是一种对环境友好且较经济的清除石油污染场所和管理海洋表面溢油的有效技术.本文综述了石油烃降解菌的特性和对环境的适应性.重点分析探讨了引入外源微生物,投加生物表面活性剂、添加营养物质和增加溶解氧含量、采用微生物固定化技术等方法强化原位微生物修复石油污染海洋的机制和研究进展.展望了海洋石油污染微生物修复领域的研究前景.     

凤仙花种子包衣载体固定化微生物修复石油烃污染土壤的效应

土壤石油烃污染已成为全球环境问题之一。生物修复技术具有绿色、低碳、低成本的显著优点,发挥植物和微生物的协同作用是提高有机污染土壤修复效率的重要途径。为了提高植物在污染土壤中的存活率以及保持微生物的活性,以观赏园艺植物凤仙花(Impatiens balsamina L.)作为修复植物,结合种子包衣技术和微生物固定化技术,使用包衣材料海藻酸钠10.0g·L^-1膨润土35.0 g·L^-1以及生物炭8.00 g·L^-1,交联剂氯化钙50.0 g·L^-1,采用包埋-交联法先对凤仙花种子包衣处理,然后以凤仙花种子包衣为载体固定化石油烃高效降解菌琼氏不动杆菌(Acinetobacter junii,Hsr2a),通过盆栽试验,研究在总石油烃(Total petroleum hydrocarbons,TPHs)质量分数为10.4 g·kg^-1的条件下,凤仙花种子包衣载体固定化微生物对土壤TPHs去除率的影响。结果表明,经过40 d盆栽修复,包衣处理的凤仙花较裸种凤仙花植物长势更好。通过对比不同...     

植物与微生物对石油污染土壤修复的影响

为了研究生物对石油污染土壤的修复效果,在从石油污染土壤中筛选石油降解微生物的基础上,采用盆栽试验,进一步研究了4种植物和筛选到的微生物对石油污染土壤修复的影响.选择中原油田地区的原油和潮土,采取人工污染方法,设计石油污染水平为15 g·kg-1.试验设置3类处理,即单独添加微生物、单独种植植物(分别为向日葵、狗牙根、棉花、高丹草)、微生物分别与4种植物(向日葵、狗牙根、棉花、高丹草)组合.结果表明:在石油污染土壤中单独添加石油降解微生物,120 d时,石油降解率达到67.0%;向日葵、狗牙根、棉花、高丹草对土壤中石油降解也具有一定效果,120 d时,石油降解率分别达到38.23%、36.57%、40.67%、38.67%;添加微生物和种植植物联合对石油降解能力大小顺序为棉花+微生物＞向日葵+微生物＞狗牙根+微生物＞高丹草+微生物.其中,棉花与微生物联合修复120 d可以使污染土壤石油降解率达到85.67%,在各种处理中对污染土壤中石油的降解效果最好.     

渤海表面沉积物中石油-重金属复合污染的生物修复

对渤海中部蓬莱19-3溢油污染区域某溢油钻井平台附近海域的表层沉积物中的重金属、石油烃含量进行了分析,阐述了石油生物修复过程中沉积物中重金属浓度随着石油降解的变化规律,探讨了二者的相关性.结果表明,随着石油的降解,重金属Cr、Cu、Ni、As和Cd的浓度呈现出一种先上升后下降的趋势,并且浓度变化幅度较大.前期沉积物中重金属浓度的升高可能与石油降解有一定的相关性,后期重金属浓度降低可能是微生物、植物的作用、沉积物的再悬浮作用或重金属的纵向迁移导致的.Pb则随着修复的进行表现为浓度的持续减小,且变化幅度较平稳,这可能与活性Pb与沉水植物根系的作用以及沉积物p H和有机质含量减少有关.修复后除As(8.2%)外,沉积物中的Cr、Cu、Ni、Pb和Cd浓度的降低幅度为48.5%—69.6%,表明石油降解菌对沉积物中的重金属也有良好的修复效果.本研究将为石油污染土壤或沉积物中的重金属与石油烃复合污染的生物修复提供一定的理论基础.     

土壤中总石油烃污染（TPH）的微生物降解与修复研究进展

微生物降解和修复是处理土壤中总石油烃(TPH)污染最简单、有效的方法之一.论文阐述了土壤TPH污染的产生、危害以及物理、化学、生物等修复方法的各自特点,其中重点介绍了微生物修复方法,论述了土壤中TPH在微生物表面的吸附、转运,在微生物体内的降解以及相关降解酶及基因;详细介绍了电子受体、温度、pH、营养元素等外界因素对微生物修复TPH污染的影响,在此基础上对土壤TPH污染的微生物修复现状和发展趋势进行了讨论.     

生物修复PAHs污染土壤对酶活性的影响

在PAHs污染土壤生物修复过程中,以黑麦草、苜蓿为修复植物,固定化微生物菌剂为外源微生物,通过盆栽实验研究了不同处理对土壤酶活性的影响,以及酶活性与PAHs的去除效果之间的相关性。结果表明,植物修复、微生物修复及两者联合修复均显著提高了土壤PAHs的去除效果,其中黑麦草和苜蓿与微生物菌剂联合修复效果分别达到37.57%和38.41%,比单独的植物修复和菌剂修复高出一倍左右。各种生物修复同时促进了土壤多酚氧化酶、脱氢酶及脲酶的活性,减少了过氧化氢酶活性。过氧化氢酶活性与多酚氧化酶活性呈显著负相关（P〈0.05）、而脲酶与多酚氧化酶显著正相关（P〈0.05）。进一步分析表明PAHs的去除率与脱氢酶活性极显著正相关（P〈0.01）,与多酚氧化酶活性呈显著正相关（P〈0.05）,与过氧化氢酶活性呈负相关（P=0.564）;因此,在PAHs污染土壤生物修复过程中,可以选择土壤脱氢酶活性和多酚氧化酶活性作为PAHs修复效率的微生态指示指标。     

石油污染物的微生物降解研究

以炼油厂污水池底泥中分离的3株细菌和3株真菌为供试微生物,陕北黄土(0～20 cm)制备的土壤悬浮液为土壤微生物对照,灭菌培养基为非生物降解对照,研究不同组合微生物的生长动态及对石油烃的降解率.将不同组合的微生物接种到石油烃质量浓度为10000 mg·L-1的液体培养基中,29 ℃±1 ℃,摇床连续培养50 d.于0 ～72 h内取样,进行微生物生长动态检测;于5～50 d定期取样,考察培养基中石油烃降解率的动态变化.结果表明:单独外源菌降解效果优于混合外源菌和土著微生物,25 d后土著微生物生物降解率超过混合外源菌.外源细菌、外源真菌、混合外源菌和土著微生物50 d生物降解率分别为71.54 %,60.13 %,47.26 %和51.49 %.土壤细菌对石油污染物具有较强的生长适应性,外源细菌降解效果最好.     

表面活性剂强化油菜-微生物联合修复滴滴涕污染农田土壤研究

为了提高设施农业滴滴涕(DDTs)污染土壤的修复效果,通过田间实验研究不同浓度的混合化学表面活性剂(SDBS-TW80)和生物表面活性剂鼠李糖脂(RL)对油菜和甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)联合去除设施农业土壤中DDTs的强化作用。结果表明,1个月后,单种油菜处理、接种降解菌和油菜-降解菌联合处理土壤中DDTs降解率分别为12.0%、38.2%和43.1%,显著高于对照处理。SDBS-TW80和RL均能不同程度地强化油菜-微生物对土壤中滴滴涕的去除效果。SDBS-TW80施加量为40 mg·kg~(-1)时设施农业土壤中滴滴涕降解率最高(56.5%),RL施加量为5 mg·kg~(-1)时降解率最高(65.7%),RL比SDBS-TW80更有利于提高DDTs污染土壤的生物修复效果。此外,当RL施加量为5 mg·kg~(-1)时对于毒性较强的p,p'-DDE也具有较好的降解效果,降解率高达69.5%。结果证实利用表面活性剂强化油菜联合甲基营养型芽孢杆菌现场修复DDTs污染土壤是可行的。考虑到修复效率和毒害作用,实际应用中应优先选用5 mg·kg~(-1)RL组合。     

碱蓬修复黄河三角洲原油污染土壤试验研究

原油污染已经成为黄河三角洲滨海湿地生态系统退化的重要影响因素,开展植物修复关键技术的研究对于退化湿地生态治理和恢复具有重要意义。采用室外盆栽方式开展碱蓬(Suaedasalsa)修复原油污染试验,试验设计3个原油污染水平(2、4、6g?kg~(-1),分别对应低、中、高水平处理);以无碱蓬种植处理为对照,每个处理设置3个重复。以月为观测时间尺度,通过测定和分析碱蓬生理指标、根际土壤原油含量和微生物特征等,研究碱蓬对原油污染土壤的修复过程。结果如下:在3个石油污染浓度条件下,碱蓬均能萌发和生长,但是低污染水平处理的碱蓬株高、生物量及主根系长度明显高于其他处理。原油降解变化与碱蓬生长特征具有一致性,表现为碱蓬生长初期和后期降解效率较低,而快速生长期时降解效率高。低、中和高水平处理下碱蓬对原油的降解率分别为38.61%、47.54%和30.89%,其中对饱和烃的降解作用较大。碱蓬根际区为发生原油降解作用的主要区域,基于分子手段鉴定出根际附近的变形菌为丰度最高的优势降解菌群。通过一级衰减方程拟合降解曲线,得出碱蓬对3个污染水平原油的降解速率常数分别为0.19、0.12和0.11,表明碱蓬对低污染水平原油的降解效率高于其他处理。研究结果可为碱蓬修复原油污染土壤提供参考依据。     

产表面活性剂降解石油菌株产物性质及降解性能研究

微生物是组成生态系统的重要成员,在污染物去除中发挥着重要作用,是生物修复中的主力,然而在石油污染修复过程中,石油烃的疏水性会限制微生物对石油的降解,但一些微生物的细胞代谢物即生物表面活性剂,它是微生物在一定条件下代谢分泌产生的具有一定表面活性,集亲水基和疏水基结构于一分子的两亲性化合物,可以促进油的乳化,提高油的分散程度,增大菌株和油珠的接触机会,促进对石油烃的吸收和降解。在实验室分离得到了7株产表面活性剂石油降解菌株,经分子鉴定可知菌1和菌2都为粘质沙雷氏菌Serratia marcescens,菌3为居植物柔武氏菌Raoultella planticola,菌4,菌6和菌7都为克雷伯氏菌Klebsiella variicola,菌5为蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus。主要研究了它们的生长与表面活性剂物质分泌状况的关系,发现随着时间增加,OD值随之增大,表面张力呈现下降趋势;并对菌株产物进行提取和薄层层析,离子型分析和红外光谱分析,初步判断其产物均为阴离子糖脂类;通过pH,初始油质量浓度,接种量和盐度4个单因素的变化研究菌1粘质沙雷氏菌,菌3居植物柔武士菌,菌5蜡状芽孢杆菌和菌6克雷伯氏菌对石油类物质降解能力,发现菌3居植物柔武氏菌和菌5蜡状芽孢杆菌降解性能较好;通过响应曲面法优化蜡状芽孢杆菌的降解条件,得出其最佳降解条件为pH为5.02,油质量浓度为3 g·L-1,接种量为1199.98μL,盐度为0.5 g·L-1时,在此条件下,菌株对石油的降解率为66.94%。     

多氯联苯对我国土壤微生物的生态毒理效应

作为持久性有机污染物(POPs),多氯联苯(PCBs)一旦进入土壤将长期存留并对土栖生物产生潜在危害。土壤微生物是土壤生态系统重要组成部分,研究外源PCBs对土壤微生物的生态毒理效应,筛选出指示PCBs污染的敏感指标并获取可靠的生态毒理数据十分重要。研究以江西红壤和天津潮土为供试土壤,在室内25℃连续培养28 d的条件下进行了生态毒理实验,选择了微生物量碳、呼吸强度、代谢熵、硝化作用、脱氢酶活性、脲酶活性和微生物群落功能多样性为微生物指标。结果显示:1)在28 d培养时间内,多氯联苯(PCBs)的毒性作用随培养时间的延长而增强,且在红壤中的毒性作用强于在潮土中,表明PCBs对土壤微生物的毒性作用存在时间效应并受土壤性质的影响。2)各微生物指标的敏感性不同,微生物量碳、脲酶活性和微生物功能多样性对PCBs污染反应不够敏感,而土壤呼吸强度、代谢熵、硝化作用和脱氢酶活性对PCBs污染反应敏感。3)14 d时,红壤中PCBs对脱氢酶活性、呼吸强度和代谢熵的EC10值分别为1.20、3.18和1.09 mg·kg-1,而在潮土中分别为6.31、4.73和50 mg·kg-1;28 d时,红壤中PCBs对硝化作用、脱氢酶活性、呼吸强度和代谢熵的EC10值分别为2.32、0.77、0.51和0.71mg·kg-1,而在潮土中分别为5.91、1.65、3.00和50 mg·kg-1。综合考虑经济和实际需要等因素,建议将呼吸强度、硝化作用和脱氢酶活性作为PCBs污染土壤生态毒理评价中的首选敏感指标,并建议培养时间设置为28 d。     

施肥及种植作物对汞污染土壤中微生物生态的修复

以中性紫色土为材料，通过向土壤添加氯化汞的模拟培养试验、施肥试验以及作物栽培试验，研究了汞对土壤中微生物区系和重要微生物生理群繁育的毒害效应。结果表明，向土壤中添加HgCl2，总体上抑制了细菌、真菌、放线菌及氨化细菌的繁育，硝化细菌、自生固氮菌、纤维素降解菌在一定质量分数范围内被汞刺激增长，在另一定质量分数段则被汞抑制。施肥和栽种作物削弱了汞对微生物的毒害，使土壤微生物生态得到一定程度的修复，说明利用农业措施修复汞污染的土壤是可行的。栽种作物时，汞对微生物的抑制效应受到掩蔽，作物产量和植株体内汞含量是汞污染程度的良好指标。以微生物和植物对汞污染的反应，基本一致的HgCl2危害质量分数指标是5mg．kg^-1。     

基因工程菌在石油污染修复中的研究进展与前景

构建基因工程菌（genetically engineered microorganisms,GEMs）是石油污染生物修复的重要发展方向.目前,通过基因编辑、过表达和定向进化等手段改造微生物的石油污染物降解和调控途径,可以提高微生物的环境适应能力和污染物降解能力,用于石油污染物的生物降解和监测.本文概述了石油污染物降解基因工程菌的主要构建策略,包括选择和改造宿主菌、改造与优化石油污染物关键酶和代谢通路、开发微生物全细胞传感器和构建基因工程菌的自毁程序.此外,基因工程菌也可用于石油污染的酶修复、微生物菌群修复和细菌-植物联合修复.随着系统生物学和合成生物学在降解微生物中的应用,基因工程菌在石油污染修复中展现出良好的研究和应用前景.     

土著微生物原位修复石油污染土壤试验研究

利用当地土著微生物优势菌群,辅以物理和化学的方法,结合当地地质微环境特点,开展了陕北某油井旁的石油污染黄土土壤修复研究。设置两个试验区、一个空白区和一个对照区,在两个试验区中分别加入3%的土著优势菌群制剂,选择优化出的土著菌群经鉴定,主要有：假单胞菌属（Pseudomonas）、微球菌属（Micrococcus）、放线菌属（Actinomayces）、真菌类的青霉属（Penicillium）、曲霉属（Aspergillus）等。试验结果显示：土著优势菌剂一般需要3-7d的延滞期（lag phase）,然后进入对数期（logarithmic phase）;两个试验区土壤中人为添加石油含量分别为1542、1886mg·kg^-1时,经过11-32d原位土著优势微生物菌剂的修复,土壤中的石油污染物降解率可达69.52%-88.11%,而对照区土壤中人为添加的石油含量变化不大,降解率基本在10%以内,说明在自然条件下土壤中石油降解是缓慢的。谷糠黍糠、麦麸两种添加剂对优化菌液的修复效果的作用基本相同。试验过程中对土壤温度、水分、氧和营养物质等影响因素进行了调控,起到了良好的作用。