微生物降解石油烃的代谢机制及研究进展

石油烃类污染物是复杂的有机化合物,对生态环境和公众健康具有较大危害。目前微生物技术已成为修复石油烃污染环境的主要方法,微生物可利用目标污染物作为碳源,通过一系列的酶催化对其进行代谢降解。研究了微生物降解石油烃的代谢机制,可通过合理设计降解途径中关键步骤的酶,降低限制因素对石油烃微生物降解的影响,提高限速步骤的反应速度,从而提高对石油烃的降解率,以更好地应用于石油烃污染场地的修复。通过梳理总结石油烃的主要组成和结构、代谢途径、功能基因和关键酶种类,以及组学和合成生物学技术在石油烃降解代谢机制研究中的应用现状,为进一步优化提升微生物修复技术在石油烃污染领域的应用前景提供参考。     

石油烃类污染物的微生物修复技术

石油作为重要能源之一,已被世界各国广泛使用,随之而来的石油烃污染已经对人类生存的土壤及水体环境造成了严重的危害,微生物降解是一种处理石油烃污染的理想方法。本文对石油烃类污染物的生物处理技术进行了较全面的介绍,综述了降解石油烃的微生物种类、微生物降解石油烃机理、影响因素以及微生物降解石油烃技术的应用等方面的研究进展,分析了现有研究中存在的不足,并对今后的研究趋势进行了展望。     

海洋石油污染的微生物降解过程及生态修复技术展望

海洋石油污染物的微生物降解是一个复杂的过程。受石油组分与物理化学性质、环境条件以及微生物群落组成等多方面因素的影响,氮和磷营养的缺乏是海洋石油污染物生物降解的主要限制因子。文章阐述了石油烃类的微生物代谢途径、影响因素、常规的生物修复技术以及两种海洋专性解烃菌降解石油的协同效应和极地海洋石油污染的生物降解过程和方式,对未来海洋石油污染控制进行了展望。     

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％。     

菌糠强化微生物降解石油污染土壤修复研究

采用菌糠协同高效石油烃降解菌Microbacterium.sp.Q2进行石油污染土壤修复试验研究,分别设置菌糠固定化微生物组（SIM）、菌糠-游离菌组（SMSB）、菌糠单独组（SMS）和对照组（CK）4组修复实验.考察不同处理方式下对石油污染土壤微生物数量、酶活性和石油烃降解效果的差异性并确定石油污染土壤的最佳修复方案.结果表明：不同修复方式下,SIM组的土壤呼吸强度、微生物数量及酶活性较其他组有明显提高,其对石油烃去除率分别比其他3组提高11.84%、22.15%、54.09%.土壤中脱氢酶活性以及微生物活性与石油烃降解率的相关性显著,此外菌糠固定化微生物对石油污染土壤修复具有生物强化和生物刺激协同的作用机制.     

南极土壤可培养石油降解细菌多样性及降解特性研究

石油污染土壤的微生物修复是公认的绿色环保技术,但由于实际应用时环境温度较低,使得微生物降解效率低下.南极地区拥有丰富的微生物资源,为了研究南极土壤可培养石油降解菌的多样性及获取高效低温石油降解菌资源,采集南极菲尔德斯半岛上的土壤样品,以0#柴油和中质原油1∶1混合物作为碳源,分别在10、15和20℃下富集、筛选石油降解...     

石油污染土壤微生物修复过程中植物毒性变化规律

植物幼苗生长发育和叶片的生化指标能综合反映土壤石油污染的程度及其生态毒性的强弱.为探究植物对石油污染土壤生态毒性的指示效果和污染土壤在生物修复过程中毒性的变化规律,本研究采用3株对石油烃具有良好降解效果的降解菌构建混合菌体系,开展石油污染土壤模拟微生物修复实验.文章考察了5种典型植物指示不同修复时期土壤生态毒性强弱的可行性与敏感性,并进一步从生态学角度揭示修复过程中石油污染土壤生态毒性的变化规律.结果表明,小麦和萝卜相对于莴苣、黑麦草和小青菜而言,更适宜作为石油污染土壤的指示生物.石油污染土壤的生态毒性随着微生物修复过程的进行呈先上升后下降的趋势,石油污染土壤生态毒性在修复的第8 d达到最大.不同的供试植物对石油污染的响应存在一定的差异.小麦和萝卜的生长发育指标能较为敏感地指示石油污染土壤在微生物修复过程中的生态毒性,可作为石油污染土壤微生物修复效果的指示生物.     

海洋石油污染研究现状及防治

石油是海洋环境的主要污染物,已经对海洋及近岸环境造成了严重的危害.文章概述了海洋石油污染的原因、危害、微生物降解机理以及生物修复技术等内容,提出了微生物降解是海洋石油污染去除的主要途径.最后,提出以生物降解为基础,配合使用不会影响生物生长、繁殖的化学处理剂,将更好的处理海洋石油污染.     

低温条件下土壤石油烃微生物修复研究进展

寒冷地区石油泄漏造成了严重的土壤污染问题,低温条件下土壤微生物降解石油烃已成为生物修复领域的一个研究热点。微生物修复在土壤污染修复中有着显而易见的优势,许多学者对土壤石油烃的微生物降解机理和限制因素进行了深入的研究。同时,通过研究低温条件下微生物土壤石油烃降解的影响因素可以明晰土壤生物修复的应用方向。微生物修复低温石油烃污染土壤的影响因素主要包括石油组分和性质、微生物菌群组成和性质以及其他相关的环境条件。在应用方向上,目前低温土壤石油烃生物修复应用技术主要包括生物刺激和生物强化等。     

石油污染土壤的生物修复技术及微生物生态效应

利用投菌法和生物刺激法对陕北子长石油污染土壤进行微生物修复研究.通过利用红外分光光度法测定不同处理方法对石油烃的去除效果确定了修复陕北石油污染土壤的最佳方案.修复过程中利用最大可能计数法(MPN)、PCR-琼脂糖电泳法、PCR-DGGE法分别测定了石油烃降解菌数目、催化基因、土壤微生物多样性对土壤微生物生态效应进行研究.结果发现石油污染土壤不同生物处理修复效果为:生物刺激(加入N、P营养物质)生物强化(投加降解菌)其他.土壤中石油烃降解率与可降解石油烃的催化基因含量之间存在正相关关系,修复过程中土壤中的石油烃和烷烃降解菌数量显著多于多环芳烃降解菌数量,投加外源降解菌SZ-1可以显著提高土壤细菌群落的多样性.研究结果有助于深入理解生物修复石油土壤过程中的微生物生态效应变化.     

滨海石油烃污染场地地下水微生物群落特征

石油污染物的浓度和分布对降解细菌群落的结构组成有显著影响。为探究地下水微生物群落结构的多样性与石油烃污染物分布的关系，文章对某污染场地地下水样品进行分析，测定多种指标并进行微生物高通量测序验证降解机制。研究表明，沿地下水流向，依据石油烃浓度研究区地下水可划分为重度（Ⅰ）、中度（Ⅱ）和轻度（Ⅲ）3个污染带。在石油污染的地下水环境中，变形菌门是主要的石油降解菌门，优势菌属为假单胞菌属。高浓度的石油污染会抑制微生物物种的丰富度和多样性，微生物群落与TPH、COD、DOC、SO42-等环境因子相关性显著，不同分带的微生物群落结构组成不同（Ⅰ带以Pseudomonas、Proteinniphilum为优势菌群，Ⅱ带以Pseudomonas、Sulfuritalea等为主，Ⅲ带微生物种类增多，以Pseudomonas、Hydrogenophaga、Flavobacterium为主）。结合水化学和微生物群落推测Ⅱ带可能发生了以硫酸盐为主的石油烃生物降解机制。该研究结果为深入了解石油烃在环境中的分布和降解机理，促进生物降解技术在环境修复领域的应用和发展提供了数据支持。     

石油污染浅层含水层的微生物修复研究进展

微生物修复是治理浅层地下水有机物污染的重要途径。从石油开采等过程对浅层含水层带来的污染现状、微生物修复的技术进展、降解菌的筛选与分离和微生物修复的影响因素等方面综述了石油污染浅层含水层的微生物修复主要研究进展,分析了原位微生物修复技术在石油污染浅层含水层修复领域的广阔应用前景;鉴于浅层地下水系统具有低温、贫氧等特点,指出目前研究存在的不足,并强调指出地下水中石油类污染物的时空分布和迁移转化规律、优良"土著"菌株的筛选和菌群的构建、低温缺氧环境下的降解研究、同位素技术、原位修复的现场研究以及微生物-植物的联合修复将是今后石油污染浅层含水层的原位微生物修复技术的研究重点。     

石油烃污染非均质场地微生物群落结构及降解作用

为探究冲洪积扇上游强非均质性石油烃污染场地中微生物降解作用强弱,深入分析场地微生物修复的可能性,选取潮白河上游某典型废弃加油站为研究对象。受冲洪积扇条件控制,区内非均质性强,地下水埋深较大。现场采集土样进行微生物高通量测序分析;装填土柱进行室内淋滤实验,开展微生物降解对比分析。结果表明:未受污染区域（T1）的优势菌门为厚壁菌门（Firimicutes）,优势菌属为Paenisporosarcina,其相对丰度分别为40.1%和34.8%;污染区域可识别的优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）,优势菌属为芽孢杆菌属（Bacillius）,其相对丰度分别为35.1%~52.2%和7.7%~16.8%,石油烃污染物较大程度上改变了区域的微生物群落结构和多样性,埋深和含水条件也是重要的影响因素。微生物降解对比实验表明,吸附作用是初始阶段石油烃污染物的主要去向,柱间出水石油烃浓度差值显示:0~200 h阶段微生物降解作用较为强烈,起主导作用,但去除量小于吸附作用。自然条件下,强非均质石油烃污染场地中石油烃降解优势菌的结构占比较低,数量较少,微生物降解作用微弱。     

重复接种菌群强化修复石油污染土壤

微生物技术在修复石油污染土壤中具有广阔的应用前景.重复接种是提高外部菌群在实际环境中的竞争力和适应性的潜在而有力的手段,是保证高效修复的关键.该研究选择了从石油污染环境中分离获得的2株烃降解菌(SW-1、SW-4)及2株生物表面活性剂产生菌(F、F2),按不同比例复配,构建高效烃降解菌群,研究了重复接种该菌群强化修复石油污染土壤的效果,监测了修复过程中石油降解率、细菌数量以及土壤酶活性的变化.结果 表明,由4株菌等比例组成的菌群在7d内降解率最高;与单次接种相比,重复接种显著提高了土壤中烃的降解率,GC-MS分析表明菌群对C15～C30烷烃有较好的降解效果,相关性分析表明降解率与土壤中细菌数量和酶活性的增加显著相关.研究结果将有助于微生物修复技术在石油污染环境中的广泛应用,具有重要的环境和经济效益.     

石油污染土壤中的微生物群落结构与降解菌的分离

该文基于高通量技术,研究了石油污染对土壤的细菌和真菌群落结构的影响,采用选择培养基从石油污染土壤中分离石油降解菌并对其进行分子鉴定。结果表明,油污染土壤的微生物多样性减少,且优势菌群发生显著变化,油污染土壤中细菌和真菌在属水平上主要为Nakamurella、Pseudomonas、Proteiniphilum和Exophiala、Rhodotorula、Ochrocladosporium,这些微生物在石油烃类污染物的降解方面发挥了重要作用。以机油为唯一碳源从石油污染土壤中获得能利用机油作为碳源或能源的细菌11株,利用漆酶氧化丁香醛联氮产生的颜色变化筛选出具有较大降解石油潜力的菌株A01和A07,基于16S rRNA基因序列的分子鉴定表明,2菌株分别为不动杆菌和假单胞菌。     

长期石油污染对盐碱化土壤中微生物群落分子生态网络的影响

长期石油污染改变了土壤微生物群落组成,降低了群落多样性,对生态系统造成严重的威胁.为了探讨长期石油污染对盐碱化土壤中微生物物种间相互作用关系的影响,采集胜利油田石油污染土壤和未污染土壤,利用随机矩阵方法构建分子生态网络.结果发现,污染土壤和未污染土壤中微生物功能基因组的分子生态网络存在显著差异(P0.001).与未污染土壤相比,污染土壤的网络节点数、连接数、平均连通度、模块数和模块性都显著降低,说明在石油污染的影响下土壤微生物网络拓扑结构发生变化;污染土壤和未污染土壤的模块枢纽基因、连接器基因均没有重叠,模块枢纽基因和连接器基因的网络拓扑角色发生了变化.通过构建烷烃、多环芳烃降解基因网络,发现负相互作用的比例较大,这可能反映了微生物功能群落间的竞争关系.     

石油降解菌的分离鉴定及4株芽胞杆菌种间效应

通过富集培养和分离纯化的方法,从天津大港油田石油污染土壤和渤海海上钻井平台洗油污水中分离出6株石油降解细菌,生理生化试验及16S r DNA序列分析鉴定表明,它们分别属于Bacillus芽胞杆菌属(S1、S2、S3、S4)、Pseudomonas假单胞菌属(W1)和Ochrobactrum苍白杆菌属(W2),其中,S3具有最高的烷烃(41.3%)和芳烃(30.9%)降解率,从石油污染场地中筛选出的内源微生物对本油田石油的降解效果优于外源物种.对4株芽胞杆菌属菌株构建微生物组进行石油降解实验,结果表明,由S1和S4构成的微生物组F3具有最高的烷烃(50.5%)和芳烃(54.0%)降解率,比单菌降解率分别提高了69.9%和156.1%,同时比最优降解单菌S3的降解率分别高出22.1%和74.6%,而由S2和S3构成的微生物组F4对烷烃和芳烃的降解率最低,分别为18.5%和18.9%,比单菌降解率降低了55.3%和39.0%,实验表明同菌属微生物种间对石油的降解同时存在协同促进和拮抗抑制作用,芽胞杆菌属内亲缘性近的菌株之间对石油降解主要表现为促进作用.     

地下水石油污染高效生物降解研究

考察了高效复合微生物对地下水石油污染物降解效果,并建立了地下水污染质生物降解迁移数学模型.从石油污染的土壤中分离筛选到能够高效降解石油的菌株,经鉴定为假单胞菌属、黄杆菌属和微球菌属,这3种菌属24h对石油降解率分别为62%,56%和52%,且3种菌属组成的复合菌较单一菌属对石油降解率都要高,达85%.高效复合菌与石油配水一起进入模拟地下含水介质的反应器,在反应器前部均能形成一个稳定的生物带.石油配水流经该生物带,石油降解率可达60%以上,反应器出水石油降解率平均可达90%以上.建立的地下水污染质生物降解迁移数学模型对地下水有机污染质生物降解有较好的预测效果,计算值与实测值呈良好的相关性.     

腐植酸改性生物质电厂灰固定化微生物修复石油烃污染土壤

以生物质电厂灰为载体,用腐植酸对其改性后,负载石油烃降解菌形成固定化菌剂对原油污染土壤进行修复,其中对生物质电厂灰改性的最佳条件以及固定化菌剂对原油污染土壤的修复效果进行了考察。结果表明:生物质电厂灰改性的最佳条件为:电厂灰粒径10~40目,固液比1∶1,改性时间4 h,改性后孔状结构增多且表面粗糙,有利于微生物的附着,固定的微生物数量可达1.5×109 CFU/g。进行60 d的修复后,固定化菌剂对污染土壤中石油烃的降解率达到51.9%,比游离菌提高了25.0%,对长链正构烷烃、芳香烃及胶质的降解率分别提高了9.6%、31.7%和37.5%。固定化生物质电厂灰的应用使石油烃降解菌得到保护和支撑,提高了土壤基础呼吸速率和土壤酶活性,实现了石油烃的高效降解。因此,腐植酸改性生物质电厂灰是一种在石油污染土壤修复方面具有应用潜力的微生物固定化材料。     

土著嗜油微生物对土壤中石油类污染物的降解性研究

本研究从长期受石油污染的土壤中筛选了土著嗜油菌,通过盆栽实验研究了土著菌对石油的降解效果,并探讨了化肥、沼渣对微生物活性的影响及施用菌液、营养液对降解效果的影响。