石油污染土壤生物修复菌Z1a-B的分离鉴定与调控效应研究

从山东东营胜利油田附近的石油污染土壤中分离筛选得到一株高效石油降解菌Z1a-B,通过菌落形态及显微镜个体形态观察对其初步鉴定到属,并采用气相色谱/质谱(GC/MS)法分析了Z1a-B的石油降解性能,采用投加石油降解菌、调节土壤N、P含量和优化环境因素等措施,进行了为期60d的石油污染土壤室外自然堆制生物修复实验。结果表明,Z1a-B为链霉菌属白孢类群,其摇瓶培养的石油降解率为66.4%;Z1a-B有着很宽的烷烃降解谱;N、P最佳的添加量组合为KNO32.50g/kg、K2HPO40.35g/kg,即N/P(质量比)为5.57:1.00,此时的石油降解率达63.5%,土壤脱氢酶活性达最高值,为2.99μL/g;石油降解的最佳环境条件为:将石油质量分数为3.3%的100g土样调节pH至8.5后,装入容积为300mL的锥形瓶中灭菌,再接种孢子密度为2.7×108个/mL的菌剂5.5mL,于28℃下进行生物降解,在此条件下的石油降解率可达76.5%;土壤脱氢酶活性的测定结果可以作为检验石油污染土壤生物修复效果的重要指示指标之一;室外自然堆制生物修复实验中,添加菌剂、锯末、秸秆以及N、P后,石油降解率可达69.9%,总体来说,室外自然堆制生物修复是一种投资少、见效快、治理效果较好的石油污染土壤治理方法。     

Box-Behnken响应曲面法优化耐盐复合菌剂的脱氮条件

确定耐盐复合菌剂的脱氮条件是提高脱氮率的关键,为了获得最佳脱氮条件,以耐盐复合菌剂为研究对象,脱氮率为评价指标,初始氨氮浓度、m(C)∶m(N)和投加量为考察因素,利用Box-Behnken响应曲面法优化耐盐复合菌剂的脱氮条件,同时通过Design-Expert 8.0.6数据处理软件得出相应的回归模型以及最优值。实验表明:最佳脱氮条件为初始氨氮浓度为121.15 mg·L-1、m(C)∶m(N)为15.10、投加量为5.27%,此条件下实际脱氮率为98.45%(预测值为99.31%)。响应曲面方差分析结果表明,回归模型适应性显著,在研究区域内拟合效果好,相关性好,实验误差较小,能够真实描述各影响因素与响应值(脱氮率)之间的真实关系。     

热强化气相抽提法修复半挥发性石油烃污染土壤的影响因素

热强化气相抽提技术(T-SVE)在修复半挥发性石油烃污染土壤方面极具应用潜力。本文基于实验室模拟T-SVE装置,研究了加热温度及土壤含水量、有机质对4种半挥发性石油烃(正十三烷、正十四烷、正十五烷和正十六烷)去除效率的影响,并对石油烃去除动力学进行了拟合。结果表明,温度决定性地影响了石油烃污染土壤的修复效率,污染土壤残留率与加热温度基本呈反比。石油烃去除过程符合Elovich和Freundlich热脱附动力学方程。加热温度为140℃时,土壤含水量(5%~30%)的增加降低了石油烃去除效率;当温度上升到180℃,石油烃去除率在土壤含水量5%~20%时也表现出降低趋势,但在土壤含水量为30%时反而达到最高值。土壤有机质含量增加明显降低了石油烃去除率,尤其对于辛醇-水分配系数值高的石油烃;当加热温度从140℃升高到220℃,土壤有机质对石油烃污染去除的限制明显降低。实验获得结果可为T-SVE技术修复石油烃污染的工程设计提供参考。     

不同前处理方式对铁屑还原降解土壤中对硝基苯酚的影响

为推动铁屑在治理受硝基酚类化合物污染土壤中的实际应用,常温(25±1℃)常压下,利用不同前处理方式处理的铁屑、还原铁粉对土壤中的对硝基苯酚(p-NP)进行了还原降解研究;分析了土壤部分理化性质对p-NP还原效果的影响;并对反应时间、铁屑用量和土壤含水量3个人工易控因素作了最优化选择。结果表明:铁屑和铁粉对p-NP还原降解效果影响的大小顺序为:酸洗铁屑还原铁粉水洗铁屑碱洗铁屑;适中的土壤含水量、偏酸性的土壤初始pH值及较高的土壤有机质含量均可显著提高铁屑对p-NP的还原率;正交实验结果显示反应时间对p-NP还原效果影响最大,铁屑用量次之,土壤含水量最小;处理1.5 g p-NP浓度约为1.3×10-5mol/g的模拟污染土壤的反应最优化条件为:酸洗铁屑用量26 mg,土壤含水量0.35 mL,反应时间130 m in,还原率可达到96.4%。     

固定化微生物修复石油污染土壤影响因素研究

针对石油污染土壤修复,利用实验室已筛选的高效石油降解单菌SM-3,以天然有机材料为载体,吸附法制备固定化微生物。将游离与固定化微生物应用于室内花盆模拟修复石油污染土壤,对C/N/P、微生物投加量、石油含量、氧化剂和表面活性剂设计5因素4水平正交实验,探讨不同修复时期各影响因素的重要性顺序,最佳条件下各菌株的修复效果。结果表明,不同微生物在不同降解时期,各影响因素的重要性会发生变化;经过21 d的修复,固定化单菌SM-3石油降解率为22.77%,修复过程中,接种量是最重要的影响因素,营养元素N、P投加影响较大,表面活性剂和氧化剂影响次之。     

马铃薯淀粉废水资源化制备Paenibacillus polymyxa农用菌剂

马铃薯淀粉废水中含有高浓度的淀粉、蛋白质等有机物。利用马铃薯淀粉废水培养植物促生菌,是实现其资源化利用的方法。采用单因素方法结合中心复合设计(CCD)的方法,对废水体积分数(浓度)、培养温度、初始pH这3个因素进行研究,优化马铃薯淀粉废水培养Paenibacillus polymyxa EBL06菌株的适宜生长条件。实验得到马铃薯淀粉废水培养P. polymyxa的最佳条件:废水COD为13.7 g·L~(-1),初始pH为7.17,培养温度为31.4℃。该条件下,培养21 h后,微生物活菌数为6.2×10~9 cfu·mL~(-1),与模型预测结果基本一致,可以达到《农用微生物菌剂国家标准》(GB 20287-2006)。为了验证该菌剂的应用效果,进行了蔬菜种植实验。结果表明:P. polymyxa菌剂能有效提高小白菜的产量与品质,作物鲜重、干重、株高,以及维生素C含量别提高了68.6%、13.7%、5.6%、41.3%;相比于只施用化肥的组,菌剂同尿素的混施能提高氮肥的利用效率,小白菜植株中维生素含量提高了25.3%、硝酸盐含量减少了15.3%。以上研究结果可为马铃薯淀粉废水的资源化利用,以及P. polymyxa菌剂的应用推广提供参考。     

石油污染土壤中孤东原油及其馏分的微生物降解性能

分别以孤东油区石油污染土壤中的原油、柴油馏分(180～360℃)、蜡油馏分(360 ～ 500℃)为研究对象,采用BC-Ⅰ和BC-E 2种菌剂,对其进行微生物降解.研究表明,BC-Ⅰ和BC-E菌剂对石油污染土壤中石油烃的降解效果明显,BC-E菌剂对孤东油区石油污染土壤中石油烃的降解率达35.7％.2种菌剂对石油烃中轻馏分的降解效率均远远高于其对重馏分的降解效率.柴油馏分降解产物中鉴定出O1、O2、N1等多种分子类型,其中O2相对丰度远高于O1、N1类型,研究表明,该类化合物是脂肪酸,油样中脂肪酸存在明显的C16、C18优势,降解后低碳数脂肪酸相对丰度略有增加.蜡油(VGO)降解后以m/z=293(C19双环环烷酸)为中心正态分布,烷基咔唑中C5-咔唑丰度最高,苯并咔唑相对丰度很低.O2类化合物丰度很低,表明脂肪酸含量很低,DBE为4或5的O2类化合物明显占优势,对应3～4环环烷酸丰度较高.     

石油污染土壤的生物修复室内模拟实验研究

在实验室模拟的条件下,利用从克拉玛依的石油污染土壤中筛选出的4株高效降解菌,以石油烃降解率、脱氢酶活性、呼吸强度、微生物量碳氮和土壤毒性作为评价指标,研究不加生物菌剂不翻耕、不加生物菌剂翻耕、加生物菌剂不翻耕、加生物菌剂翻耕、加固定化菌剂不翻耕和加固定化菌剂翻耕6种不同实验条件对石油污染土壤修复的效果。结果表明,在63 d的修复过程中,加固定化菌剂翻耕实验F组的石油去除率达到了78.7%,比不加生物菌剂不翻耕实验A组的石油去除率提高了49.5%。随着土壤毒性逐渐降低,玉米(Zea mays L.)和赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)可以在F组土壤中良好的生长,达到了修复的效果。     

阿特拉津土壤污染修复菌剂载体材料的筛选与应用

阿特拉津是长残留除草剂,其环境行为和生物修复技术已成为有机污染控制领域的研究热点。以廉价的高岭土、凹凸棒土和腐殖酸为载体材料,采用正交实验,把功能菌存活率作为目标性状,参考材料成球率,筛选出性能较好的高岭土、凹凸棒土和腐殖酸质量配比3种,分别为1∶0.5∶0.5(A3B2C1)、0.5∶0∶0.5(A2B3C1)和1∶0∶1(A3B1C2);在温度和紫外线耐受力实验中,A3B2C1材料配比更能够有效提升功能菌在高温和紫外线作用下的存活率,即载体中高岭土、凹凸棒土和腐殖酸质量比为1∶0.5∶0.5时效果最佳;利用A3B2C1载体材料配比制备菌剂,进行室内土壤修复实验,35 d时0.1%和0.5%载体菌剂添加量修复土壤中阿特拉津完全降解,而2个游离菌修复土壤中残留率均16%,0.1%载体菌剂添加量修复过程中土壤微生物Shannon多样性指数和均匀度变化幅度较其他修复方式小,有利于土壤微生物生态系统的平衡,因此0.1%载体菌剂添加量修复效果为最优。     

不同条件对湿地土壤溶解性有机质提取的影响

为获得提取土壤中溶解性有机质(DOM)的最佳条件,基于有色可溶性有机质(CDOM)紫外/可见光谱,利用单因素实验、正交实验探讨了提取剂种类、土水质量比、振荡时间、离心速率及时间、滤膜种类等不同条件对鄱阳湖典型消落带南矶山湿地土壤及沉积物中DOM提取的影响。结果表明,CDOM与溶解性有机碳(DOC)具有很好的线性正相关性,可用波长355nm处的吸光系数(ag(355))来表示CDOM浓度。振荡时间16h,水为提取剂时提取效果最佳。正交实验分析可知,土水质量比为1∶10,4 000r/min离心30min,选用0.45μm玻璃纤维滤膜,所得DOM提取效果最佳。各因素影响体现为:土水质量比滤膜种类离心速率离心时间。     

脂肽生物表面活性剂作用下多菌种石油生物降解影响因素优化

探索多种菌种降解石油过程中菌种和脂肽生物表面活性剂的作用,筛选石油降解的主要因素及最佳合,并为石油污染物的降解机理研究和石油污染修复提供指导。基于正交实验筛选主要影响因素,采用Box-Behnken实验探讨各因素最佳水平。正交实验中脂肽生物表面活性剂是多菌种降解石油过程中最主要的影响因素,在Box-Behnken实验中,其能显著地影响石油降解率。菌种降解能力是石油饱和烃组分生物降解的最主要影响因素,但脂肽生物表面活性剂是芳烃、胶质和沥青质组分降解的最主要的影响因素。研究所用菌种中,解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)和假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)在石油降解过程最重要,是本实验的石油降解最优菌。菌种和脂肽生物表面活性剂的添加浓度配比对于石油降解具有重要的影响。解淀粉芽孢杆菌和假单胞菌添加量5%,脂肽生物表面活性剂粗品添加量200 mg·L~(-1)的降解效果最优,理论上,最高降解率可达63.78%,验证降解率达到了53.89%,相对于多菌种正交实验最高降解率提高了5.54%。利用正交实验和Box-Behnken实验筛选最优降解菌和最优菌种组合的方法,具有分析因素多、实验量少等优点,具有较好的应用前景。     

复合腐秆菌剂对稻草腐熟过程的影响

为了研究复合腐秆菌剂对稻草好氧堆肥的影响,采用好氧堆肥技术,设计了不接菌(对照)和接种复合菌剂2个处理,探讨堆肥过程中堆体温度、pH、有机质、C/N、发芽指数的变化。结果表明,接种复合腐秆菌剂堆体初期温度上升迅速,最高温度达到60℃,高温发酵阶段维持了12 d;与对照相比,接种复合腐秆菌剂对pH值、容重与孔隙度、有机质、C/N变化影响不大;但增加堆体全氮的含量,提高堆肥产品的质量,种子发芽率在第20天迅速上升,最大值为93%。显然接种复合腐秆菌剂促进好氧堆肥迅速起温,提高了堆肥的腐熟质量。     

多环芳烃降解菌菌群构建及其适宜降解环境条件的确定

利用富集培养技术从某焦化厂土壤中筛选出来的菌种,根据3种不同的配伍方式构成3种不同的菌群。以苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽和茚并[1,2,3-cd]芘5种多环芳烃为唯一碳源的无机盐培养基,不同菌群降解效率均达到60%以上。模拟多环芳烃污染的土壤环境,利用正交实验对菌群组合、菌量等因素不同水平探索降解的适宜条件。降解14 d的适宜条件为组合二:菌量20%、温度30℃、土壤含水率15%、营养盐质量比(m(C)∶m(N)∶m(P))为120∶10∶1、表面活性剂500 mg·kg-1、Fenton试剂和植物油2.5%;降解28 d的适宜条件为组合三:菌量10%、温度30℃、土壤含水率15%、m(C)∶m(N)∶m(P)为100∶10∶1、表面活性剂1 000 mg·kg-1、Fenton试剂和植物油5%;降解52 d的适宜条件为组合三:菌量20%、温度20℃、土壤含水率35%、m(C)∶m(N)∶m(P)为120∶10∶1、表面活性剂500 g·kg-1、Fenton试剂和植物油为0。m(C)∶m(N)∶m(P)随着降解时间的延长影响作用逐渐减小。在降解的整个阶段,菌群组合的类型对于降解率的影响最大。对于降解14 d时,菌群组合二为最优菌群,对于降解28和52 d时,菌群组合三为最优菌群。     

石油降解菌的筛选优化及其对油污土壤的修复特性

分别以牛肉膏蛋白胨-布氏哈斯培养基、蓝色凝胶培养基作为初筛和复筛培养基,从石油污染土壤中筛选出2株可产生微生物表面活性剂的石油烃降解菌。并将菌株投加到油污土壤中进行修复研究,考查了不同影响因素对修复效果的影响。研究结果表明,(1)2株菌对中度石油污染土壤有较好的修复效果,向油污土壤中直接投加菌株修复70 d时对石油烃的去除率为52%;(2)向油污土壤中投加降解菌并同时补充氮营养液,修复70 d时对土壤中总石油烃的去除率可达到75%;对土壤中正构烷烃的去除率为66%;(3)与土壤的含水率及土著菌的降解效果相比,向油污土壤中投加降解菌以及补充氮磷营养液是影响石油污染土壤修复效果的关键因素。     

蒽降解菌T2的最佳培养条件及其对蒽的生物降解动力学研究

从长期被石油污染的土壤中筛选得到一株以蒽为惟一碳源的混合菌T2,在接种量为1％,pH为7,温度为30℃,摇床转速为120r／min,蒽的初始浓度为100mg／L的条件下培养5d后,其对蒽的降解率可以达到56．6％。通过单因素实验和正交实验对菌种T2的培养条件进行研究,得到菌种T2的最佳培养条件为：接种量为5％,pH为6,温度为35℃,蒽的初始浓度为40mg／L时,最适合菌种生长。另外,菌种T2对蒽的降解动力学实验的结果表明,蒽的残留浓度Y（mg／L）与时间t（h）符合方程y=2．544e（-0.00275）t.     

钻井废水的生物强化处理

从受钻井废水污染的土壤样品中筛选菌株进行生物处理实验,确定7株菌进行菌剂配伍。通过正交实验剔除可能有抑制作用的菌株,并确定菌剂各组成菌株的最佳配比,制成复合微生物菌剂。考察5种添加物对菌剂的影响,结果显示,当硫酸铵的添加量为20 mg/L时降解率为60%,高于其他添加物。生物强化实验结果显示,投加菌剂的反应器对钻井废水的平均降解率为42%,比未投加菌剂的对照实验的平均降解率(16%)高,而且耐冲击负荷性和降解性能稳定性优于对照实验。     

柠檬酸浸出土壤中铜、锌的优化设计

以某工业废弃地土壤为供试材料,采用批次实验方法,研究了柠檬酸对重金属Cu、Zn的浸出效果。并在单因素实验基础上,探讨不同pH值、柠檬酸浓度、固液比和浸提时间等对浸出效果的影响,进而对实验条件进行正交优化组合,确定优化工艺参数为：pH值为3.2,柠檬酸浓度为0.4 mol/L,壤土固液比为1/10,土壤中Cu、Zn接近平衡的时间分别为1 h和1.5 h。结果表明,在此条件下,对这2种金属来说,Cu较Zn易释放,Cu、Zn的最大浸出率分别为74.8%和65.3%。柠檬酸浸提前后,土壤中有机质含量下降范围为0.61%~3.16%。单从土壤有机质含量来看,柠檬酸对土壤质量影响较小,具有较好的应用前景。     

筛选制备微生物菌剂降解剩余污泥

活性污泥法处理污水工艺伴随大量剩余污泥的产生,有效减量污泥是污水处理厂可持续运营的关键。为了实现高效环保的降解剩余污泥,对筛选芽孢杆菌制备微生物菌剂进行了研究。提出以产酶芽孢杆菌为出发菌株,通过测定菌株对污泥混合液悬浮固体浓度(mixed liquid suspended solids,MLSS)的直接减量效果以及菌株在限制性培养基内的传代稳定性和对污泥有机质及总氮(total nitrogen,TN)的去除率,得到3株污泥高效降解菌株10001、11009和R10。实验结合扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)优化了其菌剂的制备工艺,菌剂复配比例,最适应用pH和最佳处理时长。确定选取喷雾干燥工艺制备微生物菌剂,当10001、11009和R10菌剂添加量分别为0.45%、0.80%和0.55%(质量体积比),剩余污泥pH为7.0时,经过72 h降解处理,达到剩余污泥最佳降解效果即有机质去除率达25.4%,总氮去除率达48.8%。扫描电镜分析结果显示菌剂的失效时间约为7 d。     

改性秸秆吸附微生物对土壤中石油烃降解及演化特征的影响

以甲基丙烯酸丁酯-苯乙烯改性玉米秸秆(BMGS)为载体吸附微生物对油污土壤进行了模拟降解实验,研究BMGS作为菌剂载体对油污土壤的降解效果,同时利用GC-MS指纹图谱深入分析TPH(total petroleum hydrocarbon)的重要组分——正构烷烃的降解演化规律和特性。结果表明:BMGS具有较高吸油能力(10.3 g·g~(-1)),大于原秸秆(RMS)5.7 g·g~(-1);在3%含油量的油污土壤中,加入用BMGS吸附的菌剂的降解半衰期(14.8 d)均短于空白与用原秸秆(RMS)吸附的半衰期(36.1 d和33.0 d)。降解演化特性表明,2种秸秆RMS与BMGS材料对正构烷烃降解的促进作用依次提高,主峰碳数均出现前移,且BMGS的效果更为明显。加入BMGS后有利于菌剂降解较难降解的偶碳数正构烷烃和类异戊二烯烷烃,并且在降解前、后期,对低、高碳数正构烷烃的降解优势完成增效作用,高碳数正构烷烃平均降解率达到91.25%,较好地解释BMGS吸附菌剂后可以缩短降解TPH半衰期及提高降解率的原因。     

采煤沉陷区表层土壤氮、磷和有机质分布特征及相关性分析

以淮南采煤沉陷区为研究对象,通过实验室测试分析,研究了沉陷区表层土壤(0~20cm)中pH、有机质、总氮、碱解氮、总磷、速效磷、碳氮比(C/N,质量比)含量与分布特征。结果表明:沉陷区表层土壤pH、有机质、总氮、碱解氮、总磷、速效磷、C/N平均分别为7.5、16.8g/kg、2.97g/kg、43.7mg/kg、76.6mg/kg、13.0mg/kg、3.4;未复垦区土壤呈中性,而煤矸石充填的复垦区土壤呈弱碱性;煤矸石充填复垦扰乱了沉陷区土壤中磷的分布,但提升了土壤速效磷含量和C/N;沉陷区土壤整体肥力较低,营养元素变异程度高且易出现矿化淋失。相关性分析结果显示,沉陷区土壤有机质与总氮、总磷、碱解氮均为极显著相关(P0.01);使用逐步回归分析,分别建立了采煤沉陷复垦区与未复垦区表层土壤中有机质与总氮、总磷的回归方程,通过回归方程,依据土壤中有机质含量可估算出土壤中总氮与总磷含量。