菌源对多环芳烃降解菌的筛选及降解性能的影响

高效降解菌的筛选对利用生物修复技术有效去除环境中的多环芳烃具有重要意义。分别以石油污染土壤和焦化废水活性污泥为菌源,分离出芘降解菌和混合PAHs(菲、荧蒽和芘)降解菌共14株并对其降解性能进行对比研究。结果表明,筛选得到的菌株分别属于9个菌属,其中2种菌源共有的菌属为Mycobacterium sp.、Ralstonia sp.和Shinella sp.。芘和PAHs的高效降解菌(CP16和CM32)均属于分支杆菌属(Mycobacterium),来源于焦化废水活性污泥;菌株CP16对芘(50mg/L)的7 d降解率为74.99%,CM32对PAHs(菲50 mg/L、荧蒽和芘各10 mg/L)的7 d降解率为100%。因此,以焦化废水活性污泥为菌源更有利于获得高效的多环芳烃降解菌。     

降解菌ZQ5与紫茉莉对芘污染土壤的联合修复

在温室盆栽条件下,通过单独种植紫茉莉、单独接种多环芳烃(PAHs)模式化合物芘的专性降解菌ZQ5和两者的联合修复的3种处理,对芘污染土壤的修复效果进行了研究。结果表明,经90 d修复后,植物-微生物联合修复可将人工污染土壤中的芘降解81.1%,将石油污染土壤中的芘降解50.3%,其修复效率明显高于其他2种处理,是紫茉莉修复的1.98倍,是降解菌ZQ5修复的1.39倍。ZQ5的不同接菌量对于修复60 d后的降解率影响不大。外源生物修复条件下,10～20 cm土壤的修复效率要高于5 cm土壤;自然降解条件下,5 cm土层降解率略高于其他土层。     

一株多环芳烃降解菌的筛选及其降解特性

微生物修复是治理土壤多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)污染的主要方法,而高效降解菌筛选是微生物修复技术的重要基础。从北京焦化厂土壤中筛选分离得到一株PAHs降解菌Q3,通过生理生化和16S rDNA等分析手段鉴定其为Rhodococcus rhodochrous。结果表明:该菌株对芘的耐受能力较强,可降解初始浓度为200 mg·L~(-1)的芘;该菌株具有降解广谱性,可利用苯并[a]芘、苯并[b]荧蒽、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]苝等9种PAHs为唯一碳源进行代谢,特别是对苯并[a]芘等高环PAHs具有较好的降解效果;此外,该菌株可有效降解模拟液中的混合PAHs,并且对野外被PAHs长期污染的土壤具有较好的强化修复效果。投加菌株处理后的处理组与对照组相比,土壤PAHs总去除率提高了24%。以上结果表明该菌株对环境中被PAHs污染的土壤具有较好的强化修复潜力,可为PAHs污染土壤的微生物修复技术提供技术参考。     

固废拆解场污染土壤中多环芳烃降解菌的筛选鉴定与降解特性

以腐植酸(HA)溶液为吸附剂、从受多环芳烃污染的土壤中分离出来的降解菌制成为生物修复剂,以多环芳烃(PAHs)萘、菲、芘、荧蒽、苯并蒽、苯并芘为土壤污染物,对PAHs污染土壤进行修复实验。目的是筛选与分离吸附于HA的PAHs降解菌,研究HA与降解菌的协同效应对PAHs的降解效率的影响。用经过HA吸附的PAHs富集分离培养出1株高效降解菌株,命名为Tzyx3,鉴定其为解脂耶氏酵母菌(Yarrowia lipolytica)。15 d后,土壤中萘、菲、芘、荧蒽、苯并蒽、苯并芘的降解率分别为90.7%、91.0%、74.7%、86.9%、84.7%和74.7%,表明Tzyx3和HA在PAHs污染土壤中存在协作关系,Tzyx3能够直接利用HA对土壤中的多环芳烃进行降解。     

植物混种原位修复多环芳烃污染农田土壤

通过比较实验前后土壤微生物主要类群数量、PAHs降解菌数量、土壤PAHs含量和植物不同部位PAHs含量变化,评价植物单种和混种野外原位修复多环芳烃(PAHs)污染农田土壤的效果。结果显示,150 d天生长期内,黑麦草/小麦混种及黑麦草/蚕豆混种修复效果最好,对土壤PAHs总量的降解率分别达到了59.4%和64.8%。同时,这2个混种处理土壤细菌、真菌和PAHs降解菌数量分别显著高于相应的小麦、蚕豆和黑麦草单种处理。植物不同部位PAHs含量高低次序为根部>茎叶≈籽粒。混种模式下,蚕豆和小麦不同部位PAHs含量比单种模式的不同程度降低,特别是籽粒部。植物混种模式不仅显著提高了土壤PAHs的降解率,还降低了农作物体内PAHs含量,实现了边生产边修复,在污染农田土壤修复领域有着广阔的应用前景。     

柴油降解菌的筛选、菌群构建及其对柴油和十五烷的降解机理

针对柴油污染土壤生物修复技术效率低的问题,通过构建高效降解菌群修复柴油污染的土壤,采用组合优化和正交实验构建最佳组合与接种比例的菌群,并研究其柴油降解特性。结果表明,通过筛选、鉴定并命名的4株柴油降解菌为Bacillus sp. VOC18-L1、 Enterococcus faecalis-L2、 Lysinibacillus-L3、 Rhodococcus equi-L4;当4株菌接种比例为3∶1∶3∶4,pH=7.0,30℃,转速150 r·min~(-1)时,柴油降解的效果最佳,14 d对7.0 mL·L~(-1)的柴油降解率达到89.0%。通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测柴油降解产物,发现该混合菌株能将柴油中的烷烃降解为短链烷烃,最终转化为小分子物质。同时利用KEGG数据库获得代谢丰度图并初步预测每种菌的功能,根据微生物多样性测试结果,进一步证明了混合菌对柴油完全降解的效果优于单种菌种。通过人工构建的微生物菌群可以有效地应用于柴油污染土壤的修复。     

邻苯二酚-2,3-双加氧酶基因在芘降解菌基因组的整合与表达

为了构建能够稳定遗传且高效降解多环芳烃的工程菌,利用PCR技术对Pseudomonas songnenensis wp3-1的邻苯二酚-2, 3-双加氧酶(C23O)基因进行克隆,并将其与自杀性载体pUTmini-Tn5连接,得到重组载体pUTmini-Tn5-C23O。在三亲接合作用下,经mini-Tn5转座子将重组载体pUTmini-Tn5-C23O中的C23O基因整合到菌株Pseudomonas sp. wp4的染色体DNA中,最终得到基因工程菌wp4-C23O。在不同pH、温度下,菌株wp4和工程菌wp4-C23O对浓度为50 mg?L-1的芘进行降解7 d。2株菌降解最适温度为37℃、最适pH为7.5。在此条件下,工程菌wp4-C23O对芘降解率显著高于wp4菌株(P0.05),降解率提高11.45%。以PAHs降解优势菌株为受体构建工程菌可以去除石油污染土壤中的PAHs。     

固定化耐低温混合菌对焦化土壤多环芳烃的降解研究

研究了固定化耐低温真菌-细菌混合菌在低温环境下,对焦化厂污染土壤中的菲(Phe)和苯并[b]荧蒽(BbF)降解的动态变化,利用高通量测序技术分析了降解过程中微生物群落多样性变化。结果表明:在低温条件下固定化混合菌对土壤中Phe、BbF的去除率远高于游离混合菌与固定化单菌,在60d的降解周期下,固定化混合菌对土壤中Phe和BbF的降解率分别可达59.61%和45.24%。处理前,土壤中细菌与真菌初始Shannon多样性指数分别为2.79和0.33,细菌远高于真菌,土壤中土著微生物以细菌为主,高丰度的细菌抑制了真菌的生长代谢。处理后,细菌的Shannon多样性指数下降至1.33,真菌的Shannon多样性指数增加至1.01,Phe和BbF的降解与细菌多样性呈负相关,且细菌多样性的降低减少了其对真菌的抑制作用。对比分析了处理前后土壤中微生物群落组成的变化,结果表明:投加固定化混合菌后,固定化混合菌中的假单胞菌(Pseudomonas sp.)SDR4和高山被孢霉(Mortierella alpina)JDR7在低温下生长代谢良好,并成为降解过程中的优势菌,其物种相对丰度分别提高至79.84%与58.63%。固定化混合菌对低温环境有良好的耐性,固定化混合菌的投加提高了菌株对多环芳烃(PAHs)的生物利用有效性,改变了土壤中微生物群落的结构和丰度,可应用于低温土壤PAHs的原位修复。     

生物因素对土壤中多环芳烃的降解机制

在温室内采用盆栽试验法,以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)和蚯蚓(Pheretima sp.)为试验材料,以菲、芘为多环芳烃(PAHs)代表,在不同初始浓度下,测定试验70d后8种不同处理方式下土壤、蚯蚓和植物体内菲、芘浓度,研究生物因素对土壤中PAHs的降解机制。结果表明:(1)非生物土壤系统对PAHs有微弱的降解作用;(2)各生物因素在不同程度上促进了土壤中PAHs的降解;(3)植物-动物-微生物土壤系统对PAHs的降解当量最大,明显高于其他土壤系统;(4)不同因素的降解当量不同,其中植物和蚯蚓本身直接作用的降解当量甚微,植物-微生物交互作用最大,微生物次之;(5)不同因素和生物土壤系统对土壤中芘的降解当量均高于菲。因此,增加生物因素的种类和数量,特别是微生物,可促进PAHs的降解,对分子量大、结构复杂的有机物作用更显著。     

黑土微生物群落对副球菌属(Paracoccus sp.)QD15-1修复邻苯二甲酸二甲酯污染土壤的响应

采用Illumina MiSeq高通量测序法探究黑土微生物群落对副球菌属(Paracoccus sp.)QD15-1修复邻苯二甲酸二甲酯(DMP)污染土壤的响应。结果表明,副球菌属QD15-1在7d内可快速有效降解土壤中的DMP,平均降解率为94.7%,并能保持稳定;Shannon、Sobs指数显示,土壤中微生物多样性、丰富性受到DMP的影响;土壤中的优势门为放线菌门(Actinobacteria),占总菌门数的50%以上;鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)是第一优势菌属,第二优势菌属为类诺卡氏菌属(Nocardioides)。     

氧化石墨烯强化铜绿假单胞菌降解污染土壤多环芳烃的效果及其机制研究

微生物修复技术具有经济绿色、环境友好等特征,已成为多环芳烃(PAHs)污染土壤的主要修复手段之一。然而,针对经历长期老化的污染场地土壤,微生物修复效率偏低,生物强化技术亟待进一步提高。以PAHs高效降解菌铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PAE)为对象,研究了新型碳质纳米材料氧化石墨烯(GO)对PAE生长和PAHs降解的影响,探讨了GO强化PAE降解土壤PAHs的效果及其机制。结果显示：(1)50～100 mg/L GO可以显著促进PAE的生长和胞外聚合物(EPS)的分泌。(2)PAE及GO(100 mg/kg)的添加显著促进了老化土壤中PAHs的降解。(3)GO添加前期,土著微生物群落丰度下降,PAE丰度显著增加;处理后期,土壤细菌群落丰度恢复至对照组水平。适宜浓度GO的添加可以影响土壤微生物的多样性和丰度,促进PAHs的降解,然而,修复后期GO的影响力下降,土壤微生物群落呈现出“扰动—恢复”模式。研究结果有助于深入理解GO对环境微生物的效应,为PAHs污染土壤的微生物修复提供新思路。     

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。     

生物强化修复石油污染土壤

筛选高效石油降解菌,考察菌株的降解性能及降解机理,进行花盆模拟高效外源菌强化修复石油污染土壤实验,在降解后期添加激活剂H2O2以及木屑来试图改善微生物的修复环境,减缓微生物的衰亡,并考察修复效果。结果表明,菌株L-1的降解效果较好,其对pH和温度有较大范围的适应性,能分泌较多的表面活性物质,细胞疏水性较强。将其应用于土壤修复中,经过50 d的修复,石油残留率达到50.6%左右,生物强化比自然修复残留率降低了8%左右。在第45天添加激活剂能有效改善修复效果,70 d时添加外源菌的土样最小石油残留率达到37.9%。     

植物-微生物联合修复石油污染土壤的实验研究

筛选高效石油降解菌并考察菌株的石油降解能力,通过植物-微生物联合修复石油污染土壤室内实验,在修复过程中测定了土壤中细菌和固氮菌,碱解氮、速效磷和速效钾的含量变化,同时采用傅立叶变换离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)考察了植物-微生物联合修复效果。结果表明,菌株3#、4#的生长适应性较强,其混合菌的降解效果最好,将其混合菌液与植物进行植物-微生物联合修复不同浓度的石油污染土壤,经过150 d的温室降解,最高降解率达到73.47%。ESI FT-ICR MS分析结果表明,与空白组相比,植物组的O1、O2和N1类等化合物相对丰度都发生了显著变化,石油污染物得到一定程度的生物降解。     

芘高效降解菌ZQ_5的培养条件及无机元素对其降解效率的影响

以从我国最大的石油污水灌区之一——沈抚灌区污染土壤分离到的以芘为惟一碳源、能源生长的高效降解菌株ZQ5为实验材料,通过对菌株ZQ5培养条件的优化,以及采用摇瓶振荡培养方法测定菌株ZQ5对不同浓度芘的降解率,表明：菌株ZQ5在30℃振荡培养16 d后对150 mg/L芘的降解率为90.31%。通过模拟稻田施用N、P和K肥等的土壤环境,探索了无机营养元素对降解菌ZQ5降解能力的影响,发现土壤中混合加入N、P和K无机营养元素的降解率能达到82%以上,比单加某种营养元素对降解菌ZQ5的降解效果好。本研究结果可以指导稻田PAHs的原位生物修复。     

芘高效降解菌ZQ5的培养条件及无机元素对其降解效率的影响

以从我国最大的石油污水灌区之一——沈抚灌区污染土壤分离到的以芘为惟一碳源、能源生长的高效降解菌株ZQ5为实验材料,通过对菌株ZQ5培养条件的优化,以及采用摇瓶振荡培养方法测定菌株ZQ5对不同浓度芘的降解率,表明:菌株ZQ5在30℃振荡培养16 d后对150 mg/L芘的降解率为90.31%。通过模拟稻田施用N、P和K肥等的土壤环境,探索了无机营养元素对降解菌ZQ5降解能力的影响,发现土壤中混合加入N、P和K无机营养元素的降解率能达到82%以上,比单加某种营养元素对降解菌ZQ5的降解效果好。本研究结果可以指导稻田PAHs的原位生物修复。     

洚解菌Pigmentiphagasp．strainD-2对啶虫脒污染土壤的生物修复作用

啶虫脒属于一种新型的氯化烟碱类杀虫剂,被认为是替代有机磷农药的重要品种之一,在世界范围内已经得到了广泛的应用,其在环境中的残留备受关注,利用微生物修复异源污染物是一种有效的措施。在实验室条件下,研究了高效降解菌D-2（噬染料菌属,Pigmentiphagasp．）对被啶虫脒污染土壤的修复作用及其影响因素。结果表明,降解菌株在未灭菌土壤中的降解效果要略好于灭菌土壤,在土壤外源添加降解菌2×10^8cfu／g,温度20～40℃,弱碱性（pH7．5）的条件下,该菌株能有效降解土壤中1～200mg／kg的啶虫脒。啶虫脒施用对土壤种群结构有一定的影响,可以刺激细菌和真菌的生长,从而使土壤微生物群落结构发生改变,而降解菌的施用可缓解啶虫脒对土壤微生物的影响,修复受污染土壤。因此,人工接种降解菌D-2可提高土壤中啶虫脒的降解率,有效降低其在土壤中的残留。     

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。     

对啶虫脒污染土壤的生物修复作用简

啶虫脒属于一种新型的氯化烟碱类杀虫剂,被认为是替代有机磷农药的重要品种之一,在世界范围内已经得到了广泛的应用,其在环境中的残留备受关注,利用微生物修复异源污染物是一种有效的措施。在实验室条件下,研究了高效降解菌D-2（噬染料菌属,Pigmentiphaga sp.）对被啶虫脒污染土壤的修复作用及其影响因素。结果表明,降解菌株在未灭菌土壤中的降解效果要略好于灭菌土壤,在土壤外源添加降解菌2×10⁸ cfu/g,温度20~40℃,弱碱性（pH 7.5）的条件下,该菌株能有效降解土壤中1~200 mg/kg的啶虫脒。啶虫脒施用对土壤种群结构有一定的影响,可以刺激细菌和真菌的生长,从而使土壤微生物群落结构发生改变,而降解菌的施用可缓解啶虫脒对土壤微生物的影响,修复受污染土壤。因此,人工接种降解菌D-2可提高土壤中啶虫脒的降解率,有效降低其在土壤中的残留。     

用于石油污染土壤降解的高效降解菌的筛选及其降解条件优化

经过富集、分离优选出高效石油降解菌L-1,根据形态观察和生理生化特征初步鉴定为琼氏不动杆菌;采用单因素花盆实验模拟微生物原位修复并对其降解条件进行优化。结果表明,将高效石油降解菌应用于修复石油污染土壤,适宜接种量、表面活性剂浓度、CNP比、翻耕频率分别为15%、0.1%、100∶10∶1和1 d 1次;在该降解条件下修复28 d,可达到16.80%的石油降解率,远远高于土著微生物6.92%的降解率。