复配微生物菌群修复石油污染土壤的实验研究

为了修复沿海地区的石油污染场地,该文通过提取驯化土著微生物菌,筛选复配了高效石油降解菌群,在适宜降解条件下(盐度添加比为1%、温度为25℃、p H为7),开展高效石油降解菌群修复石油污染土壤的生物强化实验。结果表明,以萃取油混合菌、表面活性剂产生菌、萘降解菌、蒽降解菌、芘降解菌按10∶1∶1∶1∶1的比例复配的高效降解菌群在相同的时间内降解效率最高,在第24天对2 000 mg/L石油烃提取液的降解率达到82.0%;添加锯末(60 mg/g)、营养盐(C∶N∶P为100∶10∶1)和每天振荡的条件为最佳强化组合方式,菌群的接种量为2%,在第48天降解率就达到了88.0%,石油污染物从初始浓度50.0 mg/g降解为6.0 mg/g。     

石油烃-镉污染土壤的生物修复研究

利用微生物菌剂和花卉植物在花盆中对不同浓度的石油烃和重金属镉的复合污染土壤进行了生物修复试验研究。结果表明:种植植物能提高石油烃的降解率,其中种植牵牛花优于紫茉莉;2个月后种植牵牛花的土壤石油烃降解率比对照提高13.0%以上,PAHs降解率提高22.0%以上;紫茉莉和牵牛花均能适应100mg/kg的镉浓度,牵牛花在土壤中镉浓度为100mg/kg时的富集效果是紫茉莉的6倍。     

油泥生物堆修复的有机质参数变化研究

油泥主要是指在石油开采、贮存、储运和冶炼等过程中产生的一种危险性废弃物,堆放过程中所含毒害物质会迁移进入大气、土壤、地表径流及地下水体,对暴露受体造成极大危害。生物堆技术用于油泥处置具有环境扰动小、成本低和无二次污染等优势,该研究以添加秸秆、营养盐、秸秆+营养盐和空白对照 4 个不同环境因子下运行 5 a 的油泥生物堆作为研究对象,分析测试了平均吸光度指数、Shannon 指数、TOC、TN、C/N、δ⁽¹³⁾C_(org)和 δ(13)C_(org)和 δ⁽¹⁵⁾N_(TN)等参数。结果表明：添加秸秆可显著提高秸秆堆和联合堆油泥微生物的代谢活性、多样性及数量,过量投加营养物质会对营养堆油泥微生物代谢活性和多样性形成抑制效应;生物堆运行 5 a后,秸秆堆和联合堆油泥石油烃降解率显著提升,TOC 含量降低明显;随秸秆堆和联合堆油泥有机质中微生物源有机质占比的增大,致使油泥 δ(15)N_(TN)等参数。结果表明：添加秸秆可显著提高秸秆堆和联合堆油泥微生物的代谢活性、多样性及数量,过量投加营养物质会对营养堆油泥微生物代谢活性和多样性形成抑制效应;生物堆运行 5 a后,秸秆堆和联合堆油泥石油烃降解率显著提升,TOC 含量降低明显;随秸秆堆和联合堆油泥有机质中微生物源有机质占比的增大,致使油泥 δ⁽¹³⁾C_(org)值呈变轻趋势;联合堆油泥微生物主要利用 CO(NH_2)_2营养盐作为生命活动的氮元素来源,新合成的微生物源有机质有较重的氮元素组成。     

BIOX长效促生物氧化剂修复石油烃污染土壤的中试研究

在污染土壤处置基地生物大棚中,利用BIOX长效促生物氧化剂对石油烃污染的土样进行了原址异位的修复中试,考察药剂投加量对土壤中石油烃降解率的影响。试验结果显示,土壤中总石油烃含量约为5 000 mg/kg时,投加3%和5%的BIOX长效促生物氧化剂,处理60 d后,石油烃的降解率分别为76.7%和79.7%,比对照组的降解率分别高出48%和51%,处理后土壤中总石油烃含量降至约1 000 mg/kg,处理效果明显。本试验中石油烃降解率并未随BIOX投加量的增加而大幅提高,影响石油烃降解菌生长的主要限制因素可能为环境温度和石油烃含量较低。     

生物炭强化石油烃生物降解的影响因素分析

文章采用不同温度下(300℃和500℃)制备的木屑和麦秆生物炭修复石油污染土壤,运用正交试验分析了生物炭热解温度、原料、土壤含水量和土壤易分解有机质(葡萄糖)对土壤石油烃(烷烃和多环芳烃)生物降解的影响,结合土壤微生物群落结构变化,初步探讨了最显著影响因素——土壤含水量对生物炭强化石油烃降解的作用机理。通过正交试验直观分析和方差分析,获得了石油烃各组分的最佳降解条件。土壤含水量(50%～100%)对烷烃(n C8～C40)和多环芳烃降解率影响最为显著,二者均随土壤含水量升高而发生下降。此外,聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳结果发现,增加土壤含水量导致石油烃降解菌丰度下降。原因在于,土壤含水量将会影响微生物的生长代谢及其与污染物接触的机会,进而影响石油烃的生物降解。因此,调节土壤水分含量对生物炭修复石油污染土壤具有重要意义。     

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。     

土壤-地下水系统中石油烃的迁移和生物降解述评

石油烃具有生物累积性,能长期留存在环境中。准确掌握环境中石油烃的行为及归宿,对有效控制石油烃污染、保护人类健康具有重要意义。生物降解是石油烃在土壤-地下水系统中归宿的主要途径。重点阐述了石油烃在土壤-地下水系统中的迁移,降解石油烃的微生物,生物降解机理,影响生物降解的因素,微生物修复技术,以及利用微生物分子生态学来监测生物降解过程的现状,并展望了未来的发展方向。     

堆肥对土壤中石油烃的去除及微生物群落的影响

为研究堆肥对石油污染土壤中不同组分烃的去除作用及土壤微生物群落结构变化的影响,利用重量法和GC-MS测定土壤中总石油烃、烷烃和多环芳烃的含量,采用高通量测序技术研究了堆肥对土壤微生物群落结构和多样性的影响作用.结果表明,向石油污染土壤中施加堆肥进行42d的修复处理,土壤中石油烃、烷烃、多环芳烃去除率分别为（12.4±0.01）%、（10.2±0.01）%、（9.38±0.02）%;自然放置的土壤中3种烃去除率分别为（3.21±0.02）%、（-3.00±0.01）%、（-6.59±0.02）%.自然放置的土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别为4.30、3489.3和2691.0,加入堆肥进行修复处理后,土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别增加为5.80、4684.7和3851.8.油污土壤中放线菌门（Actinobacteria）所占丰度由47.3%降低为28.2%,拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度由0.78%增加至16.2%.变形菌门（Proteobacteria）丰度为37.4%,修复结束后几乎不变.属水平上,油污土壤中的优势菌属包括原小单孢菌属（promicromonospora）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、分支杆菌属（Mycobacterium）、柠檬酸细菌属（Citrobacter）.施入堆肥使土壤中的这些优势菌属丰度降低,土壤中出现氮单胞菌属（Azomonas）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、假鞘氨醇杆菌属（Pseudosphingo bacterium）、紫单胞菌属（Parapedobacter）等新菌属.研究结果表明,与自然放置的土壤相比,向石油污染土壤中施入有机堆肥可有效去除土壤中的石油烃、烷烃和多环芳烃.并使土壤微生物群落结构发生明显变化.     

口虾蛄对石油烃的生物富集动力学及安全限量

以口虾蛄(Oratosquilla oratoria)为研究对象,采用半静态双箱动力学模型,模拟研究了口虾蛄对石油烃的生物富集动力学。同时,对口虾蛄中石油烃的安全限量进行了探讨。结果表明:经过140 h实验,石油烃在水体和口虾蛄之间达到稳态平衡;口虾蛄对石油烃的吸收率常数k1范围为1.06~2.07,排出率常数k2范围为0.036~0.046,生物富集系数(BCF)范围为29.4~45.0,平均值为37.3。参考国内外相关石油烃限量的标准,依据对口虾蛄体中石油烃的感官评定,建议将甲壳类生物口虾蛄的异味阈值(12×10-6左右)作为其安全限量较为合理。     

砷胁迫下石油烃降解菌的分离、鉴定及其降解特性

以湖北省某砷-石油烃复合污染场地的土壤为研究对象,分离纯化砷胁迫下石油烃降解菌,采用16S rDNA测序技术进行菌种鉴定,分析降解菌的生长特性与降解特征,验证降解菌对复合污染土壤的实际修复效果。结果表明：从耐As高效石油烃降解菌株系列中筛选出菌株JYZ-03,其鉴定结果为不动杆菌(Acinetobacter sp.);菌株JYZ-03最佳生长和降解条件为pH=7、温度30℃、盐度0.1%和初始接种量2%;此条件下菌株JYZ-03对石油烃的降解效率为84.05%,对石油烃各组分降解能力存在差异,难易程度表现为长链烷(C26—C38)>多环芳烃>支链烷烃>中长碳链烷烃(C11—C25),石油烃降解效果显著,具有较好的实际修复效果。该研究丰富了石油烃污染修复功能菌株库,可为复合污染场地修复提供更多选择。     

基于高通量测序分析的生物修复石油污染土壤菌群结构变化

利用高通量测序技术对微生物修复石油污染土壤过程中的微生物群落结构变化进行研究.结果表明,经修复处理的土壤微生物群落结构及多样性发生明显变化.利用生物强化修复处理(BA)的土壤中,微生物丰富度与均匀度明显降低,土著菌群受到抑制,外加变形菌门(Proteobacteria)成为主要的优势菌门,相对丰度由修复前的37. 44%增加为87. 44%.假单胞菌属(Pseudomonas)成为土壤中的优势菌属,丰度由2. 99%增加为76. 37%;进行生物刺激修复处理的土壤(BS)菌群丰富度和均匀度与原污染土壤相比略有降低.菌群结构组成上,原优势菌门变形菌门(Proteobacteria)丰度由37. 44%降低为10. 90%,厚壁菌门(Firmicutes)丰度由9. 16%增加为35. 32%,属水平上,原优势菌属微小杆菌属(Exiguobacterium)和原小单胞菌属(Promicromonospora)丰度由8. 49%和18. 96%分别降低为2. 19%和14. 97%,诺卡氏菌属(Nocardioides)和芽孢杆菌属(Bacillus)丰度由5. 56%和0. 29%分别增加至28. 95%和22. 70%,成为主要优势菌属.生物强化修复处理引起土壤菌群多样性和结构发生明显变化,生物刺激修复处理可基本保持土壤菌群结构多样性不被破坏,土壤菌群结构的稳定有利于石油烃的生物降解.     

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。     

生物菌剂对石油污染土壤生物修复作用的研究

在实验室条件下,研究了生物菌剂的投加量、投加方式及环境温度对石油污染土壤的修复作用 结果表明,土壤中石油烃的降解效果与生物菌剂的投加量呈正相关,当生物菌剂投加量为0.6mg·kg^-1时,修复,48 d 后,石油烃的降解率为87%.GC-MS分析结果表明,石油污染原土中烷烃的含量最高为82.1%其次为烯烃,含量为16%,还含有少量的胡萝卜烷、烷基萘、甾烷和藿烷% 添加生物菌剂修复40 d 后,峰的数量由32个减少为14个,表明异构烷烃、烯烃、胡萝卜烷全部被降解,残留的物质为较难降解的正构烷烃、藿烷和甾烷,呈现前高后低的峰形,即接种细菌优先降解高碳组分,将长链的烷烃降解为短链的烷烃,随着生物菌剂投加量的增加,土壤中残留石油烃的含量逐渐降低% 一次加入生物菌剂修复,48 d后的峰高明显低于分2 次加入的相应值,故一次性全部加入生物菌剂是最佳的投加方式% 温度是限制石油污染土壤生物修复的重要环境因素,当温度为30℃第,48 d 的降解率可达80%,当温度为20℃,第,48 d的降解率可达60%,温度高有利于土壤中石油烃的降解,加快修复     

紫茉莉对石油污染盐碱土壤微生物群落与石油烃降解的影响

以石油污染盐碱土壤为研究对象,利用磷脂脂肪酸(PLFAs)活性微生物标记法,分析紫茉莉(Mirabilis jalapa Linn.)根际土壤微生物群落结构的动态变化,探讨紫茉莉生长对根际土壤微生物与石油烃(TPH)降解的影响.结果表明,供试土壤中先后出现了22种微生物PLFAs,包括标识细菌的饱和脂肪酸(SAT)、标识革兰氏阳性菌(G+)的末端支链型饱和脂肪酸(TBSAT)、标识革兰氏阴性菌(G-)的单不饱和脂肪酸(MONO)和环丙脂肪酸(CYCLO)、标识真菌的多不饱和脂肪酸(PUFA)和标识放线菌的中间型支链型饱和脂肪酸(MBSAT)等六大类型.与未种紫茉莉土壤(CK)相比,根际土壤微生物PLFAs种类变异率在春、夏、秋季分别为71.4%、69.2%和33.3%;TPH降解率在春、夏、秋季分别提高了47.6%、28.3%、18.9%.相关性分析表明,石油烃的降解在CK土壤中与77.8%的PLFAs具有正相关关系(r0),55.6%的种类具有高度正相关关系(r≥0.8),其中,与SAT和MONO类群的相对含量正相关,相关系数分别为0.92、0.60;根际土壤中仅与42.1%的PLFAs正相关,21.1%的种类高度正相关,与TBSAT、MONO和CYCLO类群的相对含量正相关,相关系数分别为0.56、0.50、0.07.说明紫茉莉生长对根际土壤微生物群落结构及TPH降解速率均具有较大影响,且随生长季节的不同而有很大差异.该结果将为开展石油污染盐碱土壤的植物修复技术研究提供理论依据.     

堆制技术对土壤中石油烃的降解研究

土壤的石油污染已成为黄河三角洲地区严重的环境问题。研究利用静态堆制技术比较了不同辅料添加量对原油污染土壤中石油烃降解效率的影响,分析了堆制过程中微生物数量和活性的差异,建立了最佳堆制配比及堆制条件。试验结果表明,污染土壤与辅料的体积比为1∶3时的处理效果最好。在堆制第3天至第18天,堆体温度维持在40～50℃、pH值7.5左右、C∶N约为15∶1,此时最适于石油烃降解菌的生长,土壤中石油烃的降解速率最快。60天后,土壤中总石油烃的降解率可达80%,远高于没有添加辅料及营养的对照堆体的降解率(约为40%)。     

土壤修复与改良的微生物技术

综述了国内外近几年来关于土壤污染与损伤的微生物修复技术,包括土壤污染的微生物修复技术和土壤改良的微生物技术,总结了各项技术的工作重点、类型和思路.     

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.     

微生物修复油污土壤过程中氮素的变化及菌群生态效应

对陕北地区石油污染土壤进行了微生物修复研究,利用气相色谱-质谱联用技术(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)测定土壤中烷烃和多环芳烃的含量变化,采用高通量测序技术研究微生物修复对油污土壤微生物群落多样性的影响,对修复过程中土壤不同形态氮含量变化进行了分析测定.结果表明,经过18周的修复,土壤中烷烃含量由初始时的25 987.8mg·kg~(-1)降低为12 788.6 mg·kg~(-1),多环芳烃含量由初始时的5 322.9 mg·kg~(-1)降低为2 917.2mg·kg~(-1).高通量测序结果表明,经过微生物修复处理的土壤微生物群落结构发生了较大变化,一些可降解烃类的菌群如厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacterodetes)、迪茨氏菌属(Dietzia)、不动杆菌属(Acinetobacter)所占丰度增加.经过修复处理的土壤中总氮、氨氮含量呈降低趋势,硝态氮含量在修复前期呈降低趋势,修复后期基本保持不变.研究结果表明,微生物修复处理可去除土壤中的大部分烷烃和多环芳烃,烷烃和多环芳烃的降解效果与土壤中硝氮含量和烃降解菌所占丰度相关.     

湖泊沉积物中微生物群落对天然有机质输入的响应

全球气候变化和蓝藻水华暴发造成湖泊生源、陆源天然有机质(NOM)输入显著增加,以太湖藻型湖湾为例,考察沉积物中微生物群落的活性、组成及功能对不同浓度藻源有机质(POM)和陆源腐殖酸(HA)的响应特征.三维荧光分析显示POM化学多样性较高,包含易降解的类蛋白(50％)和难降解的类腐殖质组分(50％),而类腐殖质占HA荧光...