外加碳源促进微生物群落降解土壤中的石油烃

为探究外加营养中碳源种类和碳源添加方式对石油污染土壤修复的影响,该文进行了为期80 d的石油污染土壤修复实验。考察了添加营养制剂后的石油烃生物降解效果,分析了石油降解菌数量、活性、群落结构以及功能基因预测。结果表明,双碳源（乙酸和葡萄糖）营养制剂对石油降解菌的刺激效果优于单碳源营养制剂,当营养制剂中作为碳源的乙酸和葡萄糖添加比例为3∶1时,强化了石油降解菌对碳源和氮源的利用,使其数量和活性快速恢复并进行石油烃降解,石油降解菌数量高达9.89 logCFU/g,活性高达为0.66 mol/kg,石油烃降解率高达77.5%。此外,双碳源营养制剂对土壤微生物多样性造成的负面影响低于单碳源营养制剂,并且促使形成以KCM-B-112属和Obscuribacterales属为主要优势菌属的石油降解菌群落,相关石油烃降解的功能基因丰度占比高,石油降解菌的代谢能力强。     

温和预氧化提高后续生物修复石油污染土壤

为得到一种能促进后期生物阶段高效降解石油烃(TPH)的温和Fenton预氧化方式,本文考察了不同Fenton预氧化过程中羟基自由基(·OH)特征、后续生物修复过程中营养消耗、土著菌活性(CO_2)以及TPH去除量的差异,结果表明,温和Fenton预氧化组(·OH存在时间:73 h;双氧水浓度:225 mmol·L~(-1))中·OH存在时间短H_2O_2用量少,残余细菌活性高,后续对石油的生物降解率高,不加菌就能够达到与加菌相同的修复效果(TPH去除率38%左右).且在不加菌的条件下,后期生物阶段TPH去除率,温和预氧化组(38%)要高于普通预氧化组(15. 32%～33. 15%).进一步分析各链烃的去除效果,发现在后续生物修复阶段,温和预氧化组能减少对链烃组分(C17～C21)的抑制;而对比各组的土著菌活性,发现温和预氧化可以适当刺激土著微生物生长并提高其活性,这些因素均有利于TPH的去除.温和预氧化在后期生物修复阶段对TPH的去除不加菌就能够达到与加菌相同的处理效果,是一种低成本可行的修复方式.     

邻苯二甲酸酯对土壤微生物生态质量的影响研究

文章从微生物群落差异角度研究了不同浓度的邻苯二甲酸酯(PAEs)对土壤质量的影响。结果表明:随着PAEs浓度的增加,变形菌门Proteobacteria、厚壁菌门Firmicutes的相对丰度降低,而酸杆菌门Acidobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes和绿弯菌Chloroflexi等菌门的相对丰度增加;Acidobacteria_Gp6、Acidobacteria_Gp4、Acidobacteria_Gp7等多种不动杆菌,假单胞菌属Pseudomonas,戈登氏菌属Gordonia和芽孢杆菌属Bacillus等常被报道具有降解PAEs功能菌属在样品中所占的丰度也随着PAEs的浓度增加而大幅上升;PAEs污染降低土壤中细菌群落的多样性,从而降低土壤的生态质量。     

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.     

株洲清水塘工业区周边土壤微生物群落特征

基于Illumina高通量测序技术分析了株洲清水塘工业区周边土壤的微生物群落特征,研究重金属污染对土壤微生物群落的影响.结果表明,土壤微生物群落的相对丰度和多样性变化趋势一致,均随着重金属污染程度增加而减小;稻田土壤平均相对丰度最高的门是变形菌门(49. 56%),其次为绿弯菌门(13. 07%)和酸杆菌门(8. 77%);较高重金属污染程度下伴随着更高丰度的变形菌门、绿弯菌门与更低丰度的硝化螺旋菌门、酸杆菌门; 4组样品的微生物群落结构相似性较高,OTU重叠度达52. 64%,丰度较高的OTU其微生物群落更趋向于相似;结合Spearman相关性分析,Cr与变形菌门显著负相关,与绿弯菌门显著正相关,Cd、Cu、Pb和Zn与硝化螺旋菌门显著负相关.以上结果表明,重金属污染是影响清水塘工业区周边土壤微生物群落结构的重要因素.     

牵牛花对石油污染盐碱土壤微生物群落与石油烃降解的影响

利用磷脂脂肪酸（PLFAs）生物标记法分析野生型牵牛花（Pharbitis nil （Linn.） Choisy）根际土壤微生物群落结构,探讨牵牛花生长对石油烃污染土壤微生物群落与石油烃降解的影响.结果表明,供试土壤微生物群落中,先后出现了24种PLFAs,包括标记细菌的饱和脂肪酸（SAT）、革兰氏阳性菌（G⁺）的末端支链饱和脂肪酸（TBSAT）、革兰氏阴性菌（G^-）的单不饱和脂肪酸（MONO）和环丙脂肪酸（CYCLO）、真菌的多不饱和脂肪酸（PUFA）和放线菌的中间型支链饱和脂肪酸（MBSAT）等六大类型.PLFAs的主成分分析（PCA）表明,牵牛花根际与对照组（未种牵牛花,CK）土壤微生物群落具有明显的差异,微生物多样性在春季增加83%、夏季增加140%、秋季增加50%;微生物的生物量在春季增加97.6%,夏季增加116.3%,秋季增加60.3%.牵牛花根际与对照组相比土壤中石油烃降解率明显提高,在春、夏、秋季分别提高了7.5%、34.2%和19.7%;并且,在牵牛花生长的不同季节石油烃的降解率有明显的差异,春季为22.3%,夏季为51.8%,秋季为38.0%.相关性分析表明,石油烃降解与土壤微生物总生物量具有中等程度的相关性（|r|=0.75）;与G⁺细菌、甲烷氧化菌的生物量具有高度相关性,相关系数|r|>0.8;与G^-的生物量具有中度相关性,相关系数为|r|=0.74;与真菌的生物量具有低度相关性,相关系数为|r|=0.36,与放线菌没有相关性,相关系数为|r|<0.30.     

牛粪还田对土壤微生物群落特征的影响

畜禽粪便还田对土壤质量产生了深刻影响,而土壤微生物是反映土壤质量的敏感指标.基于稀释平板计数和高通量测序技术,研究了牛粪还田区土壤微生物群落特征及其影响因素.结果表明,与对照点相比,牛粪还田区土壤微生物群落β多样性发生了显著变化;牛粪还田增加了变形杆菌门(Proteobacteria)的相对丰度,而减少了放线菌门(Actinobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度;牛粪还田显著改变了土壤微生物群落中的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、PLTA13属、MSB-4B10属、盐单胞菌属(Halomonas)、CCD24属、Gaiella属、节杆菌属(Arthrobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)和Entotheonellaceae属的相对丰度;影响牛粪还田区土壤微生物群落组成的重要因素是土壤含水量和放线菌数量;牛粪还田增加了假单胞菌属(Pseudomonas)、梭状芽孢杆菌属(Clostridium)和链球菌属(Streptococcus)等病原菌的相对丰度,对土壤质量存在一定的生物污染风险.研究结果可为深入认识牛粪还田对土壤质量的...     

互花米草入侵对闽江口湿地土壤氨氧化微生物群落的影响

为了探究互花米草入侵影响下闽江河口湿地土壤中氨氧化微生物的群落结构及多样性特征,利用高通量测序技术对闽江河口互花米草不同海向入侵阶段湿地(BF:入侵前的光滩;SA M:入侵1～2年的互花米草湿地;SAM:入侵6～7年的互花米草湿地)土壤中的氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的群落结构及多样性进行了分析.结果表明:互花米草入侵影响下湿地土壤中AOA的OTUs、Chao1指数和Shannon指数均显著高于AOB.互花米草海向入侵降低了土壤中AOA的群落丰富度(OTUs和Chao1指数)和AOB的群落多样性(Shannon指数),但增加了AOA的群落多样性和AOB的群落丰富度.不同入侵年限土壤中的奇古菌门(Thaumarchaeota)均是AOA的绝对优势菌门,但AOB在BF和SA M土壤中均以泉古菌门(Crenarchaeota)占优(>90%),而在SAM中以变形菌门(Proteobacteria)占优;不同入侵年限土壤中的Nitrosopumilus均是AOA的优势菌属(>98%),而未分类菌属均是AOB的优势菌属(>90%).互花米草入侵增加了样本间微生物的...     

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.     

Fenton氧化处理爆炸物污染土壤的实验研究

采用摇瓶和玻璃柱试验考察了Fenton氧化处理爆炸物污染土壤中2,4-DNT、2,6-DNT以及COD等的去除效果及其最佳参数.当3%H2O2投加量达到26.46mmol、FeSO4和H2O2的物质的量之比约为1∶73.56时,2,4-DNT和2,6-DNT均可被完全氧化,COD去除率可达到87%.对于2,4-DNT和2,6-DNT,反应时间只需要2h,但要同时去除其它芳香族硝基化合物,则反应时间需要超过8h.土壤直接Fenton氧化的效果并不理想,而对洗出液进行Fenton氧化可以取得很好的效果.通过反应动力学分析和丙酮抑制试验得出,2,4-DNT比2,6-DNT容易氧化.GC-MS分析结果表明,不仅土壤中的2,4-DNT、2,6-DNT可被氧化,其它的硝基芳香族有机化合物也可被氧化去除.     

Fenton法降解高浓度偏二甲肼废水的研究

采用Fenton法降解高浓度偏二甲肼废水,以废水中UDMH的去除率作为检测指标,通过正交实验确定了该反应的主要影响因素以及最佳工艺条件,考察了最佳工艺条件下的降解效果,初步探讨了中间产物的变化规律以及反应过程中的动力学。实验结果表明:H2O2投加量为1.5Qth,初始pH为3,Fe2+/H2O2为1∶10,反应温度为40℃时,反应进行120 min后,偏二甲肼废水(1 000 mg/L)中UDMH的降解率达到98%以上,COD去除率达到96%以上,其对高浓度偏二甲肼废水具有较好的降解效果。     

土壤微生物对灭幼脲3号杀虫剂代谢作用的研究

从施药后的土壤中分离出的青霉菌、芽枝霉菌、木霉菌、曲霉菌均能降解灭幼脲3号.其中青霉菌可以裂解灭幼脲C—N键,产生新的代谢产物.经鉴定,其代谢产物为:对氯苯基脲、对氯苯胺,邻氯苯酰胺.探讨了青霉菌对灭幼脲3号的代谢途径和机理.试验说明青霉菌对氯苯基脲,对氯苯胺仍有降解代谢能力.     

土壤微生物对灭幼脲3号杀虫剂代谢作用的研究

从施药后的土壤中分离出的青霉菌、芽枝霉菌、木霉菌、曲霉菌均能降解灭幼脲3号.其中青霉菌可以裂解灭幼脲C—N键,产生新的代谢产物.经鉴定,其代谢产物为:对氯苯基脲、对氯苯胺,邻氯苯酰胺.探讨了青霉菌对灭幼脲3号的代谢途径和机理.试验说明青霉菌对氯苯基脲,对氯苯胺仍有降解代谢能力.     

Fenton试剂氧化降解紫丁香醇的研究

在自制的圆柱型双层玻璃反应器中,以木素类模型物紫丁香醇(SL)为目标化合物,考察Fenton试剂对紫丁香醇的降解效果,研究溶液的pH值、H2O2的用量、Fe2+的用量、紫丁香醇溶液初始浓度、反应时间、紫外光照射等因素对紫丁香醇降解的影响。实验结果表明:在室温条件下,当体系pH值为3.0时,加入两倍理论用量的H2O2,Fe2+与H2 O2的物质的量之比为1︰50,反应60 min后,50 mg/L的紫丁香醇的去除率可达87.5%;当体系中引入紫外光后,Fenton试剂的氧化性明显增加,反应速度显著加快,30 min后紫丁香醇可完全矿化。     

有机氯农药污染土壤的Fenton氧化修复研究

研究了Fenton氧化对某实际有机氯农药污染场地土壤的修复效果。结果显示:Fenton氧化能够快速有效地降解污染土壤中的六氯和DDTs。当Fe2+浓度为80 mmol/L,Fe2+与H2O2的摩尔浓度比为1∶5,水土比10∶1时,反应6 h,土壤中六氯和总DDT的去除率分别为:96.7%和78.2%。每方土的修复成本估算为951元。     

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1.5×109CFU/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。     

均相Fenton氧化降解苯甲酸废水的研究

采用均相Fenton高级氧化技术对苯甲酸废水进行降解,考察了p H值、H2O2投加量、Fe~(2+)的用量、苯甲酸溶液的初始浓度等因素对苯甲酸降解的影响。结果表明:在室温条件下,最佳初始pH=3,H_2O_2最佳的经济投加量(Qth)为12.3 mmol/L,Fe~(2+)最佳投加量为0.41 mmol/L(即c(H_2O_2)∶c(Fe~(2+))=30∶1);经60 min反应后,100 mg/L苯甲酸基本可完全去除,TOC去除率也可达41.9%以上;当苯甲酸浓度为200 mg/L时,TOC去除率最大,可达45.4%;当苯甲酸浓度高于200 mg/L时,可以采取分批投加H_2O_2的方式以获得较高的去除率。     

抗坏血酸还原降解土壤中的阿特拉津

研究了抗坏血酸还原降解土壤中阿特拉津的效率、影响因素和途径。结果表明:抗坏血酸能有效降解土壤中阿特拉津。当抗坏血酸浓度为20 mmol/L,初始pH为7. 0,温度为20℃时,土壤中阿特拉津降解率达到85. 5%,降解速率为0. 117 d-1。氧气会增加抗坏血酸的消耗量,从而抑制土壤中阿特拉津的降解。在20～50℃内增加反应温度能促进土壤中阿特拉津的降解,抗坏血酸降解土壤中阿特拉津的表观活化能为22. 6 k J/mol。抗坏血酸在碱性条件下降解阿特拉津的效率显著高于中性和酸性。抗坏血酸降解阿特拉津的途径主要包括脱氯、脱烷基和羟基化反应。     

锰砂活化过硫酸钠降解苯酚研究

通过锰砂活化过硫酸钠产生的自由基降解苯酚,探究反应时间、锰砂与过硫酸钠的投加比、药剂投加量、pH、苯酚浓度对反应体系的影响。结果表明:在时间为15 min,催化剂与氧化剂的投加比为1∶5,锰砂投加量为0.2 g/L,过硫酸钠投加量为1 g/L,pH值为2,苯酚浓度为250 mg/L时,苯酚的去除率可达84.18%。通过自由基的鉴定试验发现,锰砂/过硫酸钠体系中产生了硫酸根自由基和羟基自由基参与苯酚的氧化。反应动力学结果表明:锰砂去除苯酚、过硫酸钠氧化苯酚以及锰砂活化过硫酸钠降解苯酚的反应均符合二级反应动力学,且锰砂活化过硫酸钠产生的自由基明显加快了苯酚降解的反应速率。经研究验证,锰砂活化过硫酸钠是一种高效可行的苯酚去除方法。     

多种染料的微生物脱色研究

从印染、毛纺等废水处理场的生物膜和活性污泥中分离到13株对36种染料有脱色能力的细菌。其中三株转化单胞菌D_(32),D_(33),D_4分别对29种染料有良好的脱色作用,其完整细胞对单一染料的脱色活力达2.6mg·g~(-1)(细胞湿重)·h~(-1)。对脱色反应的条件和机理进行了初探。