焦化厂多环芳烃污染土壤的强化微生物修复研究

从北京焦化厂采集了多个多环芳烃(PAHs)污染土壤样品,目的是从中分离出PAHs降解菌并确定其适宜的生存条件,进行富集培养后,应用于焦化厂污染土壤的强化微生物修复.分别以美国EPA优先控制的16种PAHs中的一种为唯一碳源,采用平板划线法对降解菌进行分离并通过基因分析方法确定其种属,共获得7种PAHs降解菌,这些菌混合在一起,在适当的浓度条件下,可对16种2～6环的PAHs进行降解.在液体培养基中16种PAHs总浓度(ΣPAH16)为17μg/mL时,单一菌即可生长良好且具有降解活性,但当ΣPAH16为166μg/mL时,不论是单一菌还是混合菌(7种PAHs降解菌),其生长和活性均受到抑制.针对北京焦化厂污染土壤,设计了5组处理,即对照(C)、添加营养物(N)、添加营养物和降解菌(N+B)、添加营养物和表面活性剂(N+S)、以及添加营养物、降解菌和表面活性剂(N+B+S).经过5周的实验,与C组相比,N+B组16种PAHs的去除率平均提高了32%,N+B+S组16种PAHs的去除率平均提高了46%(其中10种4～6环PAHs的去除率平均提高了52%).添加PAHs降解菌和表面活性剂可明显增强土壤中PAHs的降...     

农田土壤酞酸酯的生物降解及真菌生长动态试验研究

室内模拟研究了农田土壤中酞酸酯(PAEs)含量、土壤基础呼吸量和真菌数量在PAEs降解过程中的变化。试验设对照(CK)、接种(JZ)和补种(BZ)3种处理,补接种的PAEs降解真菌(棒束梗霉属F3、芽枝状枝孢F4和爪哇正青霉F9)以每种2%的接种量加入土中,补种量与接种量相同,补种周期为20 d。结果表明,3种处理对土壤PAEs都有一定的降解作用,但接种和补种处理的土壤中4种复合PAEs总降解率分别比对照处理高出46.53%和51.54%。在试验周期内,补种处理的土壤麦角固醇含量维持在2.5~3.0μg/g,表明真菌数量稳定,而对照处理的土壤麦角固醇含量表现为先升高随后逐渐降低的趋势,60 d时下降到1.9μg/g;3种处理的土壤基础呼吸量也均呈下降趋势。因此,接种真菌可提高土壤PAEs的降解效率,而补种措施是保持土壤中真菌数量稳定的有效方法。     

温度对土壤中多环芳烃缺氧微生物降解的影响

该研究以PAHs污染土壤为研究对象,研究了不同温度条件下土壤中PAHs的缺氧生物降解规律。结果表明,土壤中细菌总数随着温度的升高而增加。经过180 d缺氧培养后,当温度从20℃升至30、40、50和60℃时,土壤中的细菌总量较20℃处理组土壤中的细菌总量分别增加了0.07、0.37、0.55和0.60个数量级。原土中微生物优势种群为变形杆菌门和放线菌门。而随着温度的升高,厚壁菌门逐渐转变为优势种群。经过180 d缺氧培养,当温度从20℃上升至60℃时,厚壁菌门的相对丰度由11.27%上升到90.83%。不同温度条件下PAHs降解效率基本遵循60℃>50℃>40℃>30℃>20℃的顺序,不同环数PAHs的降解效率基本遵循三环>四环>五六环的顺序。当培养温度为60℃时,PAHs的缺氧降解效果最好,三环、四环、五六环和TPAHs去除率分别达到了70.73%、55.99%、16.96%、42.26%,与20℃相比分别提高了30.69%、28.38%、9.56%、21.01%。     

土壤中多环芳烃微生物降解能力模拟

为了揭示微生物菌种(组合)对土壤中PAHs(多环芳烃)降解率的影响以及不同类型PAHs抗微生物降解能力的差异,分析了北京市6个不同环境功能区土壤中微生物种类及其分布特征,从中筛选出部分微生物菌种对典型PAHs和原油进行降解模拟试验,对比分析微生物对不同PAHs降解能力的差异.结果表明:① 不同菌种组合对PAHs的降解能力存在明显差异,与假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌混合菌相比,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌混合菌对PAHs的降解率高0.6%~4.5%;② 在相同降解条件下,不同PAHs的降解率存在明显差异,在单体培养基中,LMW PAHs(低环数PAHs)的降解率在25.3%以上,而HMW PAHs(高环数PAHs)的降解率都小于20.1%;③ 在单体培养基与混合培养基中PAHs的降解能力也存在一定差别,单体培养基中PAHs的降解率较混合培养基中高4.2%~26.6%;④ 无论在单体培养基中,还是混合培养基中这些化合物的降解率均存在随着降解时间的增加而增大的现象;⑤ 在原油培养基中不同PAHs的降解率更为复杂,并且出现了中低分子量PAHs降解率随降解时间增加反而降低的假象,这可能是由于随着时间增加,微生物对PAHs的降解能力加强,原油中含烷基的PAHs基团降解或HMW PAHs被微生物降解产生LMW PAHs中间产物造成.研究显示,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌对HMW PAHs和LMW PAHs均有明显的降解效果,但不同PAHs的降解率存在明显的差异,即使是同一单体化合物,在单体培养基、混合培养基和原油培养基三种不同的降解条件下,其降解率也具有不同程度的差别.      

生物表面活性剂-微生物强化紫花苜蓿修复多环芳烃污染土壤

在温室盆栽条件下,通过单独或联合添加生物表面活性剂鼠李糖脂(RH)和接种多环芳烃专性降解菌(DB),研究了利用生物表面活性剂-微生物强化紫花苜蓿(Medicago sativa L.)修复多环芳烃(PAHs)长期污染土壤的效果.结果表明,添加鼠李糖脂和接种PAHs专性降解菌能促进紫花苜蓿的生长和土壤中PAHs的降解.培养90d后,RH、DB处理的PAHs的降解率分别为30.0%和49.6%,均高于对照处理(CK)(21.7%).RH+DB处理PAHs的降解率最高达53.9%,说明鼠李糖脂和PAHs专性降解菌协同作用显著.另外,随着PAHs苯环数的增加,其平均降解率逐渐降低,但是接种PAHs专性降解菌能够提高4环和5环PAHs的降解率.同时也发现土壤中脱氢酶活性和PAHs降解菌数量越高的处理,土壤PAHs的降解率也越高.所以添加鼠李糖脂和接种PAHs专性降解菌能够有效促进土壤多环芳烃降解.     

土壤中矿物油含量测定方法研究

建立了土壤中矿物油含量的分析方法。采集的土壤鲜样,采用无水硫酸钠进行化学干燥。用四氯化碳提取土壤中的油类物质,采用硅酸镁去除提取液中的动植物油等极性化合物后,使用红外分光测油仪测定提取液中的矿物油含量。此方法具有良好的线性关系,相关系数在0.9999以上。测定下限为1.85 mg/l,测定上限为100 mg/l,测量范围为9 mg/kg～500 mg/kg,方法的灵敏度为1.05。试剂空白加标回收率56%～83%,实际样品加标回收率在69%～74%之间。该法简便快速,灵敏准确,具有广泛的应用前景。     

土壤微生物群落对多环芳烃污染土壤生物修复过程的响应

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)方法,研究了土壤微生物群落多样性对生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的响应.结果表明,细菌群落的Shannon-Weaver指数修复前为3.17,修复后为3.24～3.45,多样性整体呈上升趋势,其中以植物-菌根真菌-降解菌处理最高,但各处理间无显著差异(P>0.05).聚类分析结果显示,植物、植物-鼠李糖脂、植物-菌根真菌和植物-菌根真菌-鼠李糖脂这4个处理的群落相似度在90%以上,植物-降解菌处理与这4个处理群落结构最近,此外,植物-降解菌-鼠李糖脂、植物-降解菌-菌根真菌-鼠李糖脂群落相似度在80%以上.通过测序比对,DGGE图谱上优势及特征性条带分别为Bacillus、Pseudomonas、Acidobacteria、Sphingmonas、Rhodopseudomonas、Firmicutes和Methylocytaceae等,可能是与PAHs降解密切相关的种属.生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复污染土壤过程中,在提高PAHs生物有效性基础上,改变了土壤微生物群落结构和丰度,从而可以有效提高PAHs的降解率.     

微生物降解石油污染的土壤

微生物陈解石油石油污染土壤的研究表明，石油烃会刺激嗜油微生物的生长，导致微生物数量的增加，石油污染的土壤中广泛存在着不同种类的细菌和真菌，不同菌株对石油的降解能力有很大差异，降解能力最强的真菌菌株９，经１５天液体振荡培养后，油降解率可达３９．８４％。     

土壤中矿物油含量测定方法的研究

重点介绍了以四氯化碳为萃取剂,利用超声波清洗仪萃取土壤中的油类物质,红外分光光度法测定土壤中的矿物油含量的方法。实验表明此方法具有良好的线性关系,相关系数可达0．9999。方法检出限为0．50mg／kg。平行样品间分析、试剂空白加标与基体加标回收率均能满足样品分析对精密度和准确度的要求。     

不同电子受体作用下微生物降解多环芳烃研究进展

电子受体作为微生物代谢过程中的必需物质,对不同类型微生物的数量及其代谢能力有重要影响。笔者分析了不同电子受体对微生物降解多环芳烃的影响。对好氧降解（氧气为电子受体）菌种类及降解途径进行了总结;厌氧降解方面,概述了硝酸盐、硫酸盐、金属离子（Fe(Ⅲ)或Mn(Ⅳ)）、碳酸盐为电子受体的研究进展。此外,对微生物降解多环芳烃的研究存在的问题以及未来的发展方向进行了简述与展望。     

原位生物修复提高多环芳烃污染土壤农用安全性

为了减少多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)在作物体内的富集,降低食源性PAHs对人类的潜在风险,提高PAHs污染土壤的农用安全性,在受到PAHs污染的麦田中施用类球红细菌(Rhodobacter sphaeroide)菌剂(RS)进行原位修复.以叶面喷施(B)和根部喷施(D)50倍稀释的RS两种方式处理,以喷施等量清水的处理为对照(A),不做任何处理的麦田为空白(CK),从小麦苗期开始处理,到小麦成熟期测定了土壤和小麦籽粒中PAHs含量以及根际土壤微生物群落结构的变化,探讨了施用RS对PAHs污染土壤的强化修复作用.结果表明,施加RS的B区、D区与空白(CK)区相比,标识土壤微生物的磷脂脂肪酸(PLFAs)种类均有29.6%变异率;土壤PAHs的去除率分别提高了1.59倍和1.68倍;富集因子分别降低了58.9%和62.2%;50穗小麦籽粒的干重分别提高了8.95%和12.5%.RS的施用改变了土壤微生物群落结构,活化了土壤微生物的代谢活性,从而加快了土壤PAHs的降解;同时,RS的施用也降低了PAHs在小麦籽粒的富集量,提高了小麦的产量,显示出RS在提高PAHs污染土壤的农用安全性方面具有应用潜力.     

多环芳烃污染土壤的生物泥浆法修复

通过小型泥浆反应器的运行,确定了生物泥浆法修复多环芳烃污染土壤的温度、水土比和通气量参数.采用2:1的水土比,控制温度、通气量分别为20℃～25℃,60L/h可以达到较好的修复效果.用从污染土壤中分离出的真菌在纯培养条件下对多环芳烃进行降解,经34d的培养,镰刀菌对芘和苯并蒽的降解率为90%和33.3%,毛霉可以分别降解81.5%和49.2%,青霉可以分别降解52%和46%.     

春冬季节对堆肥修复多环芳烃（PAHs）污染土壤的影响

采用强制通风堆肥法修复多环芳烃PAHs(16种)污染土壤,比较了春季和冬季时堆肥法对PAHs污染土壤的修复效果.结果表明,冬季时受污染土壤中PAHs降解率高于春季,1号堆料[m(土壤)∶ m(猪粪)∶ m(锯末)=1∶ 1∶ 1(干重)]和2号堆料[m(土壤)∶ m(猪粪)∶ m(锯末)=1∶3∶1(干重)]的总PAHs降解率>70%,但1号堆料的总PAHs降解率(74.61%)高于2号堆料,低、中和高环三类PAHs的降解率分别为66.46%、 79.12%和75.88%;堆肥过程结束后,受污染土壤(干重)中大部分PAHs残留量均≤1000 μg/kg,但苯并[b]荧蒽在春季试验的残留量较高,它在1号和2号堆料的残留量分别为25000 μg/kg和20000 μg/kg,而它在冬季2个堆体的残留量均低于5000 μg/kg;堆肥修复污染土壤过程中总PAHs降解的一级反应动力学拟合结果表明,冬季拟合程度高于春季,R2>0.6,半衰期约为13 d.     

浑蒲灌区土壤中多环芳烃的分布及生态响应

因污水灌溉、大气沉降和油井的直接输入可能导致浑蒲灌区土壤中的w(PAHs)升高. 沿灌渠走向选取了8个采样点和1个对照点,分析了不同深度的土壤中w(PAHs)和表层土壤中微生物PLFAs(磷脂脂肪酸)的组成. Spearman分析表明,除了芴和蒽,其他PAHs、2~6环PAHs和总PAHs的质量分数均与土壤深度呈显著负相关. 油井附近的旱田土壤中w(PAHs)较高〔Ⅰ-2U采样点为(645.77±204.21)μg/kg,Ⅰ-6U采样点为(660.39±208.83)μg/kg〕;浑蒲灌区土壤中的PAHs以低环数的菲〔(61.92±13.72) μg/kg〕、蒽〔(39.11±10.68) μg/kg〕和芴〔(31.12±8.14) μg/kg〕为主;由于淋洗作用,水田土壤中w(PAHs)明显低于旱田. 相比对照点,浑蒲灌区土壤中微生物量降低,但微生物多样性增加. 通过对PLFAs的主成分和聚类分析,受油井影响的水田(Ⅰ-1P、Ⅰ-5P采样点)与旱田(Ⅰ-2U和Ⅰ-6U采样点)聚在一起,与对照点距离较远,说明油井附近水田和旱田的微生物结构与对照点存在显著差异,二者同时受到了油田的影响,相应的生态功能也会受到同样的影响. 尽管水田土壤中w(PAHs)明显低于旱田,但其土壤微生物结构也明显受到了石油污染的影响,而且水田地下水健康风险增加,因此建议关注水田风险,并为水田和旱田制订不同的PAHs土壤基准值.      

不同碳源刺激对老化污染土壤中PAHs降解研究

采用室内模拟试验,研究追加葡萄糖、DL-苹果酸、柠檬酸三钠、脲和乙酸铵碳源刺激下对老化污染土壤中PAHs的降解规律.结果表明,培养第1周内,添加碳源处理土壤CO2的释放量显著大于对照,其中外加DL-苹果酸处理土壤所释放的CO2量最大.各处理CO2的平均释放量顺序为脲>葡萄糖≈柠檬酸三钠≈DL-苹果酸≈乙酸铵>对照.添加碳源处理土壤所挥发的PAHs要显著小于对照,且3种PAHs的挥发量大小顺序为菲>荧蒽>苯并(b)荧蒽.添加碳源处理土壤中菲、荧蒽及苯并(b)荧蒽的平均降解速度均大于对照,其中添加DL-苹果酸和脲处理土壤中菲、荧蒽及苯并(b)荧蒽的降解较快.3种PAHs化合物之间相比较,苯并(b)荧蒽的残留比例最大,在72%～81%之间;其次为荧蒽,在53%～70%之间;菲最少,在27%～44%之间.     

采油井场土壤微生物群落结构分布

为了评价采油井场石油污染的微生物修复潜力,选取油井旁持续污染区(W)、井场曾经污染区(S)、原泥浆池区(M)和周边农田区(F)这4个不同位置,对0~400 cm不同深度土壤进行调查取样.利用高通量测序技术,对样品16S rRNA基因V4区序列进行测定,结合石油含量、三氮等物化性质,分析了微生物的生物多样性、群落组成及其和环境因子的关系.结果表明,石油污染减少了土壤的生物多样性,石油含量、盐度是造成微生物群落结构差异的最主要环境因子.通过组间差异分析发现,W和M土壤不仅存在着大量的石油降解细菌,其中的高盐样品中还含有嗜盐石油降解古菌.S与F具有相似的群落结构,表明石油烃的自然衰减.因此,该井场具有丰富的石油修复菌种资源,具有很好的微生物修复潜力.     

南京和宜兴市土壤中多环芳烃(PAHs)的纵向分布

采集了江苏省南京和宜兴市的土壤剖面样品,用高效液相色谱分析了16种PAHs在土壤样品中的含量,研究了PAHs在土壤剖面中的纵向分布特征和影响因素。结果表明,在采样点土壤0～10cm的表土中16种PAHs总量最高,为280.8～717.1μg/kg,随着土壤剖面的加深PAHs总量减少,在70～80cm土层中为8.7～97.5μg/kg。不同PAHs组分在土壤中分布的特点不同,低环的PAHs(≤3环)含量在0～80cm土层中都有分布且随土壤深度加深而减少,而高环的PAHs(≥4环)主要分布在0～30cm土层中,30cm以下土层中含量较少甚至检测不到。相关分析表明,在每个土壤剖面中PAHs总量与其土壤有机碳含量显著相关,PAHs在农田土壤剖面中的纵向分布与土壤有机碳含量、PAHs的理化性质有很大的关系。