土壤正构烷烃微生物降解变化实验分析

在石油烃微生物降解的最佳条件下,利用色谱-质谱联用技术分析测定了石油烃中正构烷烃的降解规律.结果表明,正构烷烃的降解最为明显;正构烷烃的降解随着碳数的增加其降解速度逐渐减小;其中C23烷的降解速度与石油烃整体降解速度相当,碳数小于23的正构烷烃降解速度大于石油烃降解速度,碳数大于23的正构烷烃降解速度小于石油烃降解速度;C16～C25的正构烷烃在0～6*!d内降解速度最快,在7～14 d内达到最低值,之后有逐渐上升的趋势;整个正构烷烃的降解符合二级反应动力学规律.      

河南双河油泥在生物降解过程中饱和烃污染物的组成与分布

分析了河南双河油泥在微生物降解过程中烷烃的组成与分布特征,结果表明,XT-4、F-2、C-2、A-1和AB-1菌的混合菌对饱和烃组分有好的降解效果:当饱和烃含量在60~70g/kg范围时,经过120d的降解,饱和烃降解率达到66.4%,随着降解的进行,正构烷烃分布由单峰形变成了双峰形;萜烷类抗微生物降解能力强,在本实验条件下,其组成与分布没有发生显著变化。微生物对烷烃类化合物易降解顺序为:正构烷烃>类异戊二烯烃>藿烷类,C21以前的正构烷烃>C22以后的正构烷烃,姥鲛烷>植烷,Tm>Ts,藿烷>莫烷。     

石油降解菌对石油烃中不同组分的降解及演化特征研究

从甘肃华庆油田油井附近石油污染的土壤中得到5种菌属的石油降解菌,以各菌剂对原油不同组分的降解率及其标志物演化参数为基础,利用GC-MS联用技术分析测定了7 d和15 d石油烃中正构烷烃、藿烷、芳香烃的降解率,用各种标志物反映各菌剂对原油中正构烷烃、藿烷、芳香烃演化特征.结果表明:F2、A5、混合菌(H)对于高碳数段的正构烷烃降解率高达60%以上,混合菌剂对于正构烷烃的降解较均衡;正构烷烃在前后两个阶段的降解呈现出对低碳和高碳降解的互补规律,奇偶碳数优势(OEP)在15 d更明显;F2菌剂的w(∑C21-)/w(∑C22+)值说明对其高碳数降解优势最明显;各菌w(Pr)/w(Ph)比值均大于原油,说明原油中类异戊二烯烷烃在不同菌剂的作用中发生了明显的降解.各菌剂作用能促使五环三萜类化合物的手性碳R构型向更稳定的S构型转化,短期内已接近转化终点;A5对藿烷降解的w(Ts)/w(Tm)比值最大(0.966),转化最彻底;A5、D4和F2菌株后期作用原油时,藿烷系列的降解速率明显大于正构烷烃系列,表现出降解藿烷的优势;各菌剂对芳香烃具有强烈的去甲基化作用,A5和D4菌降解芳烃优势更明显.     

天津地区表层土壤和河流沉积物中正构烷烃化合物的成因分析

对天津地区表层土和河流沉积物中正构烷烃化合物进行了测试分析。不同环境功能区正构烷烃组成特征存在一定差别。表层土和河流沉积物中正构烷烃主峰碳、CPI和轻重比指数等地球化学参数分析表明,样品中中、低碳数正构烷烃主要来源于石油及其衍生物,个别样品中C17、C19 正构烷烃含量很高,并具明显的奇碳优势,可能与藻类生物活动有关;高碳数正构烷烃具有比较明显的奇碳优势,主要来源于高等植物蜡质的降解产物。不同环境功能区污染源的构成也存在比较明显的差别。     

青藏高原北部土壤正构烷烃氢同位素及物源意义

采用正构烷烃及其单体氢同位素组成特征相结合的方法研究了青藏高原北部多年冻土区表层土壤正构烷烃（C₂₁~C₃₃）的生物来源.研究表明：表层土壤中正构烷烃呈双峰型和三峰型的分布特征,表明其具有多个生物来源.长链长正构烷烃（C₂₅~C₃₃）主要来源于陆源高等植物.表层土壤中长链长正构烷烃（C₂₅~C₃₃）中奇碳数正构烷烃的δD值比偶碳数的整体偏轻,原因可能是两者的生物合成途径不同.对中等链长正构烷烃聚类分析后分为两种类型,类型I的中等链长正构烷烃（C₂₁~C₂₄）主要来源于陆源高等植物,类型Ⅱ的中等链长正构烷烃主要来源于细菌等微生物降解的产物.表层土壤样品（FHS-10、TG2-10和TG3-10）中等链长的正构烷烃δD值最轻,应为δD值偏轻的水源和细菌等微生物降解共同作用的结果.     

生物炭输入土壤对其石油烃微生物降解力的影响

以木屑和麦秆为原料,在300℃和500℃下热解制备生物炭,分析了生物炭输入对大港油田污染土壤中总石油烃及其组分(正链烷烃n C8~C40和16种PAHs)微生物降解效果的影响.结果表明,生物炭输入强化了土壤中总石油烃及其组分的生物降解.生物炭原料的选取对烷烃降解影响显著,对PAHs影响较小;高温制备生物炭对污染物降解的强化效果较好,这归因于生物炭表面性质和降解微生物种类的不同.土壤中加入生物炭后,低环PAHs的降解效率显著高于高环PAHs.添加典型的土壤易分解有机质(葡萄糖)产生正激发作用,导致生物炭矿化,促进了烷烃降解,抑制了PAHs的去除.可见,生物炭输入可有效促进石油烃的微生物降解,对修复石油污染土壤起正效应.     

土壤中石油污染物微生物降解过程中各石油烃组分的演变规律

设计了一组实验，将7个石油烃生物降解的主要影响因素迫近在预实验中所得的最佳水平上，探索了石油烃中正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、烯烃等不同组分在生物修复过程中各自的降解模式和降解速度。研究发现：碳数的多少是影响石油烃组分降解速度的最大因素；C23烷的降解速度近似于石油烃的总体降解速度；碳数越大，降解越难进行；当碳数相同时，不同类石油烃组分的降解速度由其官能团所决定。     

黄河口湿地土壤中正构烷烃分子指标及物源指示意义

对黄河口湿地表层土壤中的总有机碳、正构烷烃等进行了分析,计算了正构烷烃分子指标,探讨了其物源指示意义,并对不同采样区域和采样时间的结果进行了比较.结果表明,黄河口湿地土壤中正构烷烃以高碳奇数烷烃(C25～C33)为主,说明土壤中有机质主要来自于陆地高等植物,而样品中未分离混合物的存在表明土壤可能受到了油类污染.土壤中总的正构烷烃含量有明显的时间和区域差异,总的变化范围在0.57～3.90μg.g-1.在2009年4月(枯水期)总的正构烷烃含量相对6月(调水调沙期间)要高,以黄河口湿地核心恢复区最高,其次是黄河入海前最后一个浮桥下方的黄河北岸,最后是黄河故道区域,而6月的变化趋势与此相反.这一变化趋势与总有机碳是一致的,而与中值粒径的变化趋势相反,反映了两个不同的采样时间水环境条件的差异.基于正构烷烃的分子指标,如平均链长ACL、奇偶优势度OEP、烷烃指数AI、碳优势指数CPI和陆海比TAR等表明黄河口湿地土壤的有机质的成熟度较低,有较强的陆源高等植物输入优势,且主要来自于草本植物.与其他指标相比,陆海比指标TAR更好地反映了水环境条件的变化.     

正十六烷在电场作用下的迁移与微生物降解

研究了砂土中的正十六烷在电动强化微生物作用下的迁移特征和影响因素,揭示利用非均匀电动力学技术修复链烷烃污染土壤的特性。结果表明:非均匀电动力学过程能有效地促进土壤中正十六烷和细菌的迁移,电渗析是其主要作用机理。在1.2V/cm电压梯度下砂土中的正十六烷向阴极迁移速率约为0.7cm/d;电极对污染物、降解菌的迁移作用和电极反应引起的土壤pH变化使得污染物主要在距阳极15cm处被降解,可利用该过程将污染物迁移到规定区域,然后投加高效降解菌进行定点修复。     

含油污泥石油烃在生物强化堆肥处理中降解特性研究

为提高含油污泥的生物降解效率,通过混合菌剂强化堆肥法处理含油污泥的小试试验,采用GC-MS图谱分析技术对石油烃中正构烷烃、藿烷、甾烷的降解规律进行分析.结果表明:7%的油泥经微生物强化堆肥处理49 d后降解率在85%以上.石油烃中3种系列的降解难易顺序为正构烷烃>藿烷>甾烷,从降解规律来看,微生物降油复合菌剂对高碳数正构烷烃的平均降解率（75.55%）大于对低碳数正构烷烃的平均降解率（62.98%）,说明总石油烃中降解率最大的是正构烷烃.微生物降油复合菌剂对藿烷的降解率在90%以上,其对22S-31,32,33,34-四升藿烷的降解率最高.微生物降油复合菌剂能够促进孕甾烷的转化,且对重排甾烷的降解效果较明显,对甾烷类化合物中4-甲基-24-乙基-胆甾烷的降解效果最好.微生物降油复合菌剂对正构烷烃的奇偶碳降解优势不明显;藿烷的立体构型转化参数大于甾烷的立体构型转化参数,这也解释了藿烷的降解易于甾烷的原因.研究显示,微生物降油复合菌剂对石油烃中正构烷烃、藿烷、甾烷的降解效果均较好.      

生物降解对土壤气中苯衰减系数及筛选值的影响

以砂质土壤为例,采用Bio-vapor软件计算了生物降解对苯的a_i-s(衰减系数)及筛选值的影响,并对关键影响参数〔c_s(污染源苯质量浓度)、LT(建筑底板与污染源距离)、L_a(好氧土层厚度)和k_w(生物降解系数)〕进行分析. 结果表明:当c_s≥5×105mg/m3时,生物降解对a_i-s基本无贡献;当c_s≤1×104 mg/m3时,生物降解可导致a_i-s降低1~2个数量级,但降幅随c_s和LT的变化不明显;当c_s介于二者之间时,生物降解对a_i-s的作用受LT变化的影响较明显,LT升高1个数量级时,生物降解可导致a_i-s降低2个数量级. 生物降解对a_i-s的作用受L_a影响比较明显,L_a由0.50m增至1.50m时,生物降解可导致a_i-s降低2个数量级. Bio-vapor软件预测的砂质土壤条件下L_a的最大值为0.63m,低于现场普遍测试结果(1.50m),表明该模型预测结果可能过于保守,实际项目中可通过测试土壤气中各组分的纵向分布确定L_a. 当c_s≤5×104 mg/m3时,k_w由0.033h-1增至2.000h-1,生物降解将导致a_i-s降低2个数量级. 因此,同一概念模型下考虑生物降解时土壤气中苯筛选值高于不考虑生物降解时1~2个数量级.      

土壤沉积物吸附对2, 4－D生物降解速率的影响

提出一个吸附对有机物生物降解影响的数学模型。模型中考虑了有吸附剂存在下体系可能出现的四种降解类型。用从土壤中分离出的２，４－Ｄ降解菌株，在有土壤或沉积物存在下与２，４－Ｄ进行生物降解实验。在菌体浓度不变的情况下，估算和比较了３０℃时四种降解作用的速率常数。结果表明，吸附的２，４－Ｄ不被水中和吸附的细菌所利用；而水中的２，４－Ｄ则可被水中和吸附的细菌所降解。进一步分析认为，并非所有生物降解都受到吸附     

生物基聚合物PHBV和PLA复合材料在不同介质中的生物降解及其影响因素

传统工艺的塑料生产不仅依赖石油资源的持续开发利用,同时给环境造成了前所未有的压力,近年来生物基聚合物（聚（3-羟基-3-戊酸酯）-PHBV,聚乳酸-PLA）日渐成为传统石油基塑料的替代产品.本文采用呼吸测试手段,旨在揭示均质复合材料在不同环境介质（土壤、熟化堆肥、水体）条件下及有机添加剂（木质素）,无机添加剂（蒙脱石）和天然有机物链增长剂（Joncryl）作用下的生物降解特征.结果表明：当链增长剂Joncryl添加量为5%时,对所有介质PHBV和PLA复合材料产生显著抑制作用.Joncryl添加量为0.2%时,未对所测样品的生物降解行为产生干扰作用.在熟化堆肥介质中,PLA复合材料比PHBV基质混合物的生物降解速率明显降低.有机木质纤维添加剂（榛子壳粉末）单独在聚合物中添加或者和链增长剂Joncryl以及非有机添加剂（Dellite72T）共同作用下都可促进PLA聚合物中各组分的相容连接性.实验结果表明,新型添加剂在不同介质中以二元或三元添加的方式对生物降解过程产生重要影响,该研究将为新型材料使用后的生物降解效应提供理论依据.     

生物通风堆肥法修复原油污染土壤的实验研究

通过模拟实验考察了生物通风堆肥方法修复吉林油田原油污染土壤的效果,探讨了石油污染物去除的途径和作用机制.实验结果表明:向原油污染的土壤中添加生物有机肥接种、采用生物通风堆肥法进行修复,效果较好.当原油污染土壤的含油量为7.00×104mg·kg-1时.经过40d处理,原油的去除率达45%以上,最大生物降解速率常数达到了0.0333 d-1,半衰期仅为20.82d.生物降解是污染物去除的主要途径,挥发去除的油低于土壤初始含油量的0.1%.在油污土:生物有机肥(干重)以8:2、7:3和5:5三个不同比例混合的实验中,以7:3比例混合时污染物的去除最彻底,完全生物降解率占总去除率的比例约为17%.原油组分含量的变化证实了原油生物降解的发生.原油的生物降解去除率与生物降解产生的CO2存在线性关系.污染物生物降解的速率和程度与微生物的数量和活性关系密切.     

Use of two-surfactants mixtures to attain specific HLB values for assisted TPH-diesel biodegradation

In a surfactant assisted biodegradation process, the choice of surfactant(s) is of crucial importance. The question is: does the type of surfactant(i, e. chemical family) affect the biodegradation process at fixed hidrophillic-lypofillic balance(H/B) values? Microcosm assessments were developed using contaminated soil, with around of 5000 mg/kg of hydrocarbons as TPH-diesel. Mixtures of three nonionic surfactants were employed to get a wide range of specific HLB values. Tween20 and Span20 were mixed in the appropriate proportions to get HLB values between 8.6 and 16.7. Tween/Span60 mixtures reached HLB values between 4.7 and 14.9. Finally,Tween/Span80 combinations yielded HLB values between 4.3 and 1.5. TPH-diesel biodegradation was measured at the beginning, and after 8 weeks, as well as the FCU/grsod, as a measure of microorganisms‘ development during the biodegradation period. A second aim of this work was to assess the use of guar gum as a biodegradation enhancer instead of synthetic products. The conclusions of this work are that surfactant chemical family, and not only the HLB value clearly affects the assisted biodegradation rate. Surfactant‘s synergism was clearly observed. Regarding the use of guar gum, no biodegradation enhancement was observed for the three assessed concentrations,i.e., 2, 20, and 200 mg/kg, respectively. On the contrary, TPH-diesel removal was lower as the gum concentration increased. It is quite possible that guar gum was used as a microbial substrate.     

微生物异化还原针铁矿过程中4-硝基苯乙酮降解动力学特征及机理初探

以硝基类有机污染物为研究对象,探讨了在多相界面(矿物相/生物相)反应体系及纯生物相反应体系中4-硝基苯乙酮微生物还原动力学特征,同时对"针铁矿-微生物-4-硝基苯乙酮"相互作用机制进行了初步阐明.结果表明,2-磺酸钠蒽醌(AQS)对4-硝基苯乙酮微生物还原降解速率有显著的促进作用;不同反应体系中还原降解产物4-氨基苯乙酮含量(μmol·L-1)的对数值和反应时间(h)之间均呈典型的动力学一级增长模式(ExpGro1 Mode),ExpGro1模型拟合的校正R2系数(R2adj)在0.9699～0.9894之间.针铁矿介导下的多相界面反应体系中,4-硝基苯乙酮微生物还原过程可分为耦合的两个子过程,即针铁矿的微生物还原解离过程和吸附态Fe(Ⅱ)调控下的非生物还原过程.不同浓度的AQS以及反应体系中针铁矿的介入,导致4-硝基苯乙酮微生物还原反应所需"活化时间"存在一定程度的差异.研究进一步证实,针铁矿还原解离过程生成的吸附态活性Fe("Ι)在4-硝基苯乙酮微生物还原过程中起到了至关重要的作用.     

Effect of heavy metals on soil microbial activity and diversity in a reclaimed mining wasteland of red soil area

The microbial biomass, basal respiration and substrate utilization pattern in copper mining wasteland of red soil area, southern China, were investigated. The results indicated that soil microflora were obviously different compared with that of the non-mine soil. Microbial biomass and basal respiration were negatively affected by the elevated heavy metal levels. Two important microbial ecophysiological parameters, namely, the ratio of microbial biomass C（ Cmic ）/organic C（ Corg ） and metabolic quotient（qCO2 ） were closely correlated to heavy metal stress. There was a significant decrease in the Cmic/Corg ratio and an increase in the metabolic quotient with increasing metal concentration. Multivariate analysis of Biolog data for sole carbon source utilization pattern demonstrated that heavy metal pollution had a significant impact on microbial community structure and functional diversity. All the results showed that soil microbiological parameters had great potential to become the early sensitive, effective and liable indicators of the stresses or perturbations in soils of mining ecosystems.     

Influence of biosurfactant on the diesel oil remediation in soil-water system

There were six high diesel oil degrading bacteria strains isolated from the oil contaminated soil that collected from Linzi City. The strain YI was able to produce biosurfactant rhanmolipid when cultivated on diesel oil as carbon source. The critical micelle concentrations （CMC） of rhanmolipid in water and in the soil were measured respectively according to the correlation between the surface tension of the medium and the added rhamnolipid concentration. The results showed that the CMC of rhanmolipid in water was 65 mg/L, and was 185 mg/L in soil. The tests on diesel oil biodegradation were conducted with the addition of different concentrations of rhamnolipid in water and in soil respectively. When 0.01% rhanmolipid was added to water, the diesel oil degradation was enhanced. On the contrary, when the same concentration of rhanmolipid was added to the soil, the degradation of diesel oil was inhibited. The results suggested that the rhamnolipid could enhance the diesel oil biodegradation, indicating that the concentration of rhamnolipid was higher than the corresponding CMC in the medium. Kinetics parameters for the diesel oil biodegradation parameters such as biodegradation constant （λ）, coefficient of correlation （r） and half life （t1/2） in both tests were numerically analyzed in this paper, indicating that the moderate concentration of rhamnolipid in the medium could not only enhance the extent of diesel oil biodegradation but also shorten the time for oil remediation.     

不同电子受体对无分子氧环境中苯微生物降解的影响

为了考察提供氧分子以外的其它电子受体时微生物对石油污染的修复效果,在缺氧和厌氧条件下,采用批式试验方法研究了活性污泥在供给硝酸盐、亚硝酸盐、EDTA铁盐或硝酸盐+EDTA铁盐条件下对苯的降解效果,探讨了这些电子受体对缺氧和厌氧微生物降解苯的影响以及这些电子受体之间的相互作用.结果表明:①在供给硝酸盐时,苯的生物降解作用、硝酸盐还原和亚硝酸盐暂时累积现象同时出现;②当供给亚硝酸盐时,苯的生物降解作用不明显;③在供给EDTA铁盐为电子受体时,苯的生物降解作用明显,亚铁盐浓度逐渐升高;④当同时供给硝酸盐和EDTA铁盐时,苯的生物降解作用明显.并且没有出现明显的亚硝酸盐和亚铁盐累积现象.这表明,同时供给硝酸盐和EDTA铁盐时,伴随苯的降解首先硝酸盐和铁盐还原产生亚硝酸盐和亚铁盐,随后亚硝酸盐将亚铁盐氧化为铁盐.氧化产生的铁盐又继续作为苯降解的电子受体来降解苯;铁离子和亚铁离子之间构成的氧化还原循环,从而促进了苯的缺氧降解和硝酸盐还原.     

磁河有机污染物在饱和土壤中迁移转化试验研究

通过静态吸附、静态降解和动态土柱试验,研究了磁河废水中有机污染物在土壤饱水条件下的迁移转化行为.实验结果经线性拟合和参数估算,得到弥散系数D=0.0036m2/d,分配系数K_d=0.19cm3/g,降解系数K=0.68 d-1.表明磁河有机污染物在土壤中有较强的吸附和降解能力.