降解聚丁二酸丁二醇酯菌株的诱变选育及降解性能

诱变选育是基因资源开发的重要手段之一,为了对降解聚丁二酸丁二醇酯(PBS)菌株的降解性能进行改良,选择具有一定降解PBS能力的尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)DSCF-8为出发菌株,分别研究了其在5种诱变途径下的突变效应及最佳诱变条件,测定了突变菌株D8B14在不同条件下的降解性能。结果表明,复合诱变途径的高效降解菌株获得率大于单因子诱变途径,分别达到了4.55%和1.30%,但突变株的降解特性遗传不稳定;硫酸二乙酯单因子诱变效应大于紫外线诱变和微波诱变,且得到的突变株较复合诱变得到的菌株具有更强的遗传稳定性,最佳诱变条件为5%的浓度处理40 min。硫酸二乙酯诱变得到的突变株D8B14传代稳定且降解性能优异,其对PBS薄膜的降解率较出发菌株提高了34.49%,粗酶液酶活性提高率为23.86%。该突变株在35℃条件下仍表现出较高的降解能力,对不同的初始pH条件亦具有更强的耐受能力,尤其在pH 4.0或pH 9.0的酸性和碱性条件下,降解率分别提高了13.26%和27.04%。     

厌氧菌群JAC1降解石油烃能力及其群落结构的解析

利用苯酚诱导获得厌氧菌群JAC1强化去除土壤中的石油烃，对其在厌氧条件下的石油烃降解条件进行了优化，得到最适降解条件为：pH 7.5～8.5,土壤总石油烃(TPH)质量浓度50 mg/kg, NaCl质量分数0.3%,JAC1接菌量0.15 mL/g。厌氧菌群JAC1对石油烃的降解符合一级动力学模型。通过气相色谱质谱联用仪分析，芳香烃较直链烷烃更难降解，推测部分长链烷烃在降解过程中会分解为短链烷烃后再进行降解。基于土壤宏基因组测序分析可知，土壤微生物群落多样性与TPH浓度呈负相关，投加JAC1后土壤中与石油烃降解有关的功能菌群相对丰度呈现出不同程度增高，说明JAC1有助于建立一个高效的微生物降解体系来强化石油烃降解。     

不同植物-微生物联合修复体系下石油烃的降解

石油烃作为环境中广泛存在的有机污染物之一,对人体健康造成严重的危害。以位于天津的大港油田原油污染土壤中筛选出的耐低温高效石油烃降解菌为供试菌株,以小麦、紫花苜蓿作为供试植物,比较不同类型植物以及不同的外源菌接种方式对石油降解的影响,并采用荧光素比色法分析荧光素二乙酸酯(FDA)酶活性随时间的变化规律。经过70 d的降解,原状土壤的总石油烃含量从30 720 mg·kg~(-1)下降为26 800 mg·kg~(-1),降解率为12.76%。相比于小麦,紫花苜蓿对石油烃的降解具有更好的促进效果,降解率为24.85%。接种菌悬液后再种植植物时,石油烃降解效果接近于单独接种菌悬液处理。小麦-固定化外源菌处理条件下,降解率为21.10%,实验后期石油烃的降解速率远远高于其他处理,表现出良好的修复潜力。FDA酶活性经历了先下降、后上升再下降直至平缓的过程,并且受到种植植物和投加外源菌的影响。     

石油污染土壤中高效石油烃降解菌Y-16的筛选及其降解性能

通过富集和驯化培养从石油污染的土样中筛选出一株高效石油烃降解菌Y-16,其对胜利原油7 d降解率达到51.98%。在好氧条件下,对Y-16菌株的最优降解条件进行了探索,结果表明,在pH值8.0,温度30℃,接种量10%,摇床转数160 r/m in和3 000~7 000 mg/L的底物浓度下,Y-16菌株的最高降解率可达到60.34%。通过Y-16菌株对石油烃降解规律的探索,发现Y-16菌株对石油烃的降解符合一级反应动力学模型。     

3种石油烃降解菌对石油烃的降解效果及其细胞表面疏水性

选取3种石油烃降解菌:假单胞菌(Pseudomonas sp.,DS-1)、铜绿色假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,DS-2)和无色杆菌(Achromobacter sp.,DS-3),研究其对石油烃的降解效果及其细胞表面疏水性。结果表明,经过6d的降解,3种石油烃降解菌对石油烃的降解率分别为99.08%、79.75%、84.34%。石油烃的黏附性测试和盐析聚集测试结果表明,3种石油烃降解菌均表现出较高的细胞表面疏水性,其规律为DS-1DS-3DS-2。其中DS-1的细胞表面疏水性最高,达65.90%。DS-1、DS-2和DS-3菌株发生盐析聚集所需最小(NH4)2SO4摩尔浓度分别为2.0、2.8、2.4 mol/L。菌株的细胞表面疏水性和降解有机物的能力有着较高的相关性。     

两种石油烃降解菌的鉴定及其对石油烃底物的降解

采用16SrDNA技术对石油污染场地筛选出的两种单菌(A6菌和A10菌)进行鉴定,并对两种单菌及其混合菌降解石油烃各组分的效果进行了研究。结果表明,两种单菌分别为假单胞菌(Pseudomonas sp.)和无色杆菌(Achromobacter sp.)。两种单菌及其混合菌对石油烃的降解有所差异,其降解效果依次为混合菌A6菌A10菌。其中A6菌和A10菌对石油烃底物降解的组分大致相同,两者均能完全降解大部分直链烷烃、环烷烃和支链烷烃,部分降解C9~C27正构烷烃。从降解程度来看,A6菌优于A10菌。两种单菌的混合菌在降解石油烃底物时,具有协同降解作用,对石油烃底物降解的组分及降解程度均优于两种单菌;混合菌除了能完全降解大部分直链烷烃、环烷烃和支链烷烃外,还对A6菌和A10菌不能彻底降解的支链烷烃(3,8-二甲基癸烷和2-甲基-十二烷)完全降解。     

利用生物炭负载微生物修复石油烃-镉复合污染土壤

自四川省长宁某石油烃-重金属镉复合污染土壤中,筛选出1株具有重金属镉(Cd)抗性和石油烃降解能力的菌株,采用吸附法将菌株固定于玉米芯生物炭上制备成固定化微生物,并探讨固定化微生物技术(IMT)对土壤石油烃的降解效率以及重金属固定化效果。鉴定结果表明,成功筛选出的具有Cd抗性的石油烃降解菌经鉴定属于柠檬酸杆菌属(Citrobacter sp.)。实验结果表明：固定化微生物修复石油烃-重金属镉复合污染土壤60 d后,固定化微生物对石油烃降解率达51.25%,显著高于游离菌组(40.44%)、生物炭组(31.11%)和空白组(15.18%)(P<0.05);同时,固定化微生物能够高效固定土壤重金属Cd,使其从可交换态、有机结合态向残渣态转变,可使其残渣态与初始土壤相比增加6.68倍;固定化微生物组的土壤pH较初始出现轻微下降,但维持于8.42~8.75;此外,固定化微生物可显著增加土壤细菌数量(2.48×10⁸ cfu·g⁻¹)(P<0.05),土壤脱氢酶活性、过氧化氢酶活性以及多酚氧化酶活性(P<0.05)。因此,采用生物炭固定化微生物技术,可在高效降解石油烃的同时,提高重金属Cd固定化效果。该研究结果可为IMT技术修复石油烃-镉复合污染土壤提供参考。     

石油降解菌群的筛选、构建及其降解特性研究

为了构建高效石油降解混合菌群,从潜江某油田采集8个石油污染土样(分别记为S1~S8)和2个石油污染水样(分别记为W3、W4),以石油为唯一碳源进行富集驯化培养;采用外观评分、石油降解率、石油3组分降解率、饱和烃中正构烷烃色谱分析等方法筛选石油降解优势菌群,构建石油降解混合菌群;采用正交试验研究混合菌群最佳降解条件。结果表明,富集的10个石油降解菌群中S3、S4、S5、S6、S8为优势菌群,培养30d后的石油降解率分别为21.67%、22.34%、27.23%、20.46%、19.99%;菌群W3、W4对石油乳化效果较好;混合菌群M3(S3+S4+S5+S8+W3+W4)为石油降解优势混合菌群,其最佳降解条件为35℃、pH7.60、含油率1.70%,在最佳条件下培养30d后,混合菌群M3对石油降解率达30.71%,比最优菌群S5的石油降解率提高了12.78%。     

用于石油污染土壤降解的高效降解菌的筛选及其降解条件优化

经过富集、分离优选出高效石油降解菌L-1,根据形态观察和生理生化特征初步鉴定为琼氏不动杆菌;采用单因素花盆实验模拟微生物原位修复并对其降解条件进行优化。结果表明,将高效石油降解菌应用于修复石油污染土壤,适宜接种量、表面活性剂浓度、CNP比、翻耕频率分别为15%、0.1%、100∶10∶1和1 d 1次;在该降解条件下修复28 d,可达到16.80%的石油降解率,远远高于土著微生物6.92%的降解率。     

石油降解菌的筛选优化及其对油污土壤的修复特性

分别以牛肉膏蛋白胨-布氏哈斯培养基、蓝色凝胶培养基作为初筛和复筛培养基,从石油污染土壤中筛选出2株可产生微生物表面活性剂的石油烃降解菌。并将菌株投加到油污土壤中进行修复研究,考查了不同影响因素对修复效果的影响。研究结果表明,(1)2株菌对中度石油污染土壤有较好的修复效果,向油污土壤中直接投加菌株修复70 d时对石油烃的去除率为52%;(2)向油污土壤中投加降解菌并同时补充氮营养液,修复70 d时对土壤中总石油烃的去除率可达到75%;对土壤中正构烷烃的去除率为66%;(3)与土壤的含水率及土著菌的降解效果相比,向油污土壤中投加降解菌以及补充氮磷营养液是影响石油污染土壤修复效果的关键因素。     

钒氧化物对过硫酸盐降解2,4-二硝基甲苯的影响

钒是土壤中普遍存在的微量元素,钒氧化物对过硫酸盐(PS)降解有机污染物的影响及作用机制目前还不明确。以三氧化二钒(V₂O₃)、二氧化钒(VO₂)和五氧化二钒(V₂O₅)为研究对象,探究了不同PS/钒氧化物体系对2, 4-二硝基甲苯(2, 4-DNT)的降解性能和相关机理。结果表明：不同PS/钒氧化物体系对2, 4-DNT的降解性能具有显著差别,其中PS/V₂O₃体系表现出较强的氧化能力;在反应10 h后,PS/V₂O₃体系中2, 4-DNT的降解率为77.2%,且准一级动力学模型可以很好地描述PS/V₂O₃体系对2, 4-DNT的降解过程。电子自旋共振分析和自由基淬灭实验结果表明,羟基自由基是降解2, 4-DNT的主要自由基。V₂O₃浓度、PS浓度和初始pH是影响PS/V₂O₃体系降解2, 4-DNT的重要因素。2, 4-DNT的降解率随V₂O₃含量升高而先升高后降低,在V₂O₃ 为5.0 mmol·L⁻¹时,2, 4-DNT的降解率最高(91.70%);随着PS浓度的升高,在PS/V₂O₃体系中2, 4-DNT的降解率亦显著提升;当初始pH分别为3.0、5.0、7.0和9.0时,反应10 h后,V₂O₃活化PS对2, 4-DNT的降解率分别为85.91%、80.07%、80.72%和85.72%。以上研究结果可为进一步明确土壤和地下水基质对过硫酸盐原位化学氧化的影响提供参考。     

微生物燃料电池修复石油污染盐碱土壤

生物电化学技术修复石油污染土壤并同步产出电能是一种新兴的污染土壤生态修复技术。对石油污染土壤通过其微生物燃料电池的构造,利用电化学阻抗谱分析了土壤的欧姆内阻,拟合估算了土壤的电导率,并考察了土壤微生物燃料电池的产电性能和修复效果。结果表明：采用丙酮清洗过的阳极并有水封的情况下,土壤微生物燃料电池的欧姆内阻下降了52%,电导率升高了1倍;在启动后的120 h内,最大电压和累计产出电量分别达189 mV和36 C,与对照相比分别增加了20和29倍。输出电压随着阴极与阳极之间距离的增大而减小。经过30 d的生物电化学处理,土壤中的总石油烃去除率是开路对照的3.3倍。该研究是石油污染盐碱土壤生物电化学修复的初步探索,以为污染土壤的生态修复提供新的思路。     

油浸泥土热脱附修复小试实验条件的探索

针对油浸泥土中石油烃去除机制不清的问题,利用自制热解炉小试装置,研究了不同条件下油浸泥土中石油烃的处理效果,通过调节加热温度、时间、初始含油率和初始含水率等参数,模拟油浸泥土热脱附过程。结果表明：利用小试装置,当初始含油率为11.3%、初始含水率为20%时,热脱附温度300 °C、热脱附时间4 h为最佳处理工艺,处理后油浸泥土中的含油率可降低至0.7%,远低于《油气田含油污泥综合利用污染控制要求》(DB 65/T 3998-2017)中2%的修复标准,石油烃的去除率可达到93.8%;在常见油浸泥土含水率20%及最佳处理工艺下,随着初始含油率的升高,热脱附处理后的固相含油率逐渐升高,但石油烃去除率基本保持不变。适中的油浸泥土含水率有利于热脱附处理,最佳初始含水率为10%~20%。     

Effect of biochar on the fate of volatile petroleum hydrocarbons in an aerobic sandy soil

Biochar addition to soil is currently being investigated as a novel technology to remediate polluted sites. A critical consideration is the impact of biochar on the intrinsic microbial pollutant degradation, in particular at sites polluted with a mixture of readily biodegradable and more persistent organic pollutants. We therefore studied the impact of biochar (2% on dry weight basis) on the fate of volatile petroleum hydrocarbons in an aerobic sandy soil with batch and column studies. The soil-water partitioning coefficient, K(d), was enhanced in the biochar-amended soil up to a factor 36, and petroleum hydrocarbon vapor migration was retarded accordingly. Despite increased sorption, in particular of monoaromatic hydrocarbons, the overall microbial respiration was comparable in the biochar-amended and unamended soil. This was due to more rapid biodegradation of linear, cyclic and branched alkanes in the biochar amended soil. We concluded that the total petroleum hydrocarbon degradation rate was controlled by a factor other than substrate availability and the reduced availability of monoaromatic hydrocarbons in the biochar amended soil led to greater biodegradation of the other petroleum compounds.     

强化生物通风修复过程中柴油衰减规律及其影响因素研究

强化生物通风技术对于修复因地下储油罐泄漏引起的土壤污染具有很大的应用前景。通过室内土柱模拟柴油泄漏污染土壤,从土柱中总石油烃（total petroleum hydrocarbon,TPH）剖面分布随时间的变化及降解模式角度,分析了其自然衰减和强化生物通风过程。结果表明：初始柴油浓度直接影响着各柱在自然衰减和强化生物通风过程中柱内的残余TPH平衡分布曲线的形状和浓度峰值位置;在前期自然衰减过程中（约1个月）,当土壤中的柴油浓度为5 000～40 000 mg油/kg土时,整个柱内TPH变化的主要原因是重力扩散迁移的结果;当土壤中的柴油浓度≤5 000 mg油/kg土时,其TPH的变化不仅是重力扩散迁移作用的结果,生物降解作用也存在;通风约2个月后,抽提作用对于保持土柱上部柴油浓度稳定变化的意义较为突出。     

Comparative toxic and genotoxic effects of chloroacetanilides,formamidines and their degradation products on Vibrio fischeri and Chironomus riparius

Toxic and genotoxic effects of alachlor, metolachlor, amitraz, chlordimeform, their respective environmentally stable degradation products 2,6-diethylaniline, 2-ethyl-4-methylaniline, 2,4-dimethylaniline, and two other related compounds, 3,4-dichloroaniline and aniline were compared. Acute toxicity tests with Chironomus riparius (96 h) and Vibrio fischeri (Microtox) and genotoxicity tests with a dark mutant of V. fischeri (Mutato) were carried out. Our results demonstrate that toxicity and genotoxicity of the pesticides are retained upon degradation to their alkyl-aniline metabolites. In the case of the herbicides alachlor and metolachlor, the toxicity to V. fischeri was enhanced upon degradation. Narcosis alone explains toxicity of the compounds to the midge, but not so for the bacteria suggesting a disparity in the selectivity of the test systems. All compounds showed direct genotoxicity in the Vibrio test. but amitraz and its metabolite were genotoxic at concentrations 10(3)-10(5) lower than all the other compounds. The observations indicate that stable aniline degradation products of the pesticides may contribute considerably to environmental risks of pesticides application and that genotoxic effects may arise upon degradation of pesticides.     

CuO活化过硫酸盐对孔雀石绿的降解

为研究CuO在活化过一硫酸氢盐（PMS）与过二硫酸盐（PS）降解染料时的差异,通过单因素控制实验,探究PMS/PS浓度、CuO投加量、初始pH和氯离子对CuO/PMS和CuO/PS体系降解孔雀石绿染料（MG）的影响。结果表明：常温常压下,在MG初始浓度为10 μmol·L-1,PMS浓度为250 μmol·L-1,CuO投加量为200 mg·L-1的条件下,60 min后CuO/PMS体系对MG的降解率为86.73%;当MG初始浓度为10 μmol·L-1,PS浓度为200 μmol·L-1,CuO投加量为200 mg·L-1时,60 min后CuO/PS体系对MG的降解率为79.07%,过量的CuO和过低的pH均会降低体系的氧化能力。当MG初始浓度为10 μmol·L-1,氧化剂浓度为200 μmol·L-1,CuO投加量为200 mg·L-1时,CuO/PMS体系与CuO/PS体系对MG降解率分别为80.35%和79.07%,降解效果大致相当。在地下水/工业废水中氯离子普遍存在情况下,CuO/PS体系由于不产生硫酸根自由基,则避免了氯代副产物的生成,因而相对硫酸根自由基氧化体系具有一定优势。动力学分析显示,两种体系中MG的降解均遵循一级反应动力学模型。     

盐酸羟胺和酒石酸强化Fe2+/Na2S2O8体系降解双酚A

Fe2+/Na2S2O8（persulfate,PS）体系中存在Fe2+易发生沉淀且Fe3+无法还原的问题,以典型的持久性有机污染物双酚A（bisphenol A,BPA）为研究对象,分别考察络合剂酒石酸（tartaric acid,TA）和还原剂盐酸羟胺（hydroxylamine,HA）强化Fe2+/PS体系对双酚A降解过程的影响。在Fe2+/TA/PS体系、Fe2+/HA /PS体系及Fe2+/TA/HA/PS体系中分别考察了盐酸羟胺投加量、酒石酸投加量、体系pH作用范围等因素的影响,同时对氧化作用机理加以分析。研究表明：酒石酸和盐酸羟胺均能提高双酚A在Fe2+/PS体系中的去除率,且均具有最优值;络合剂酒石酸起到长期促进作用,而还原剂盐酸羟胺起到短期促进作用。探针实验表明络合剂和还原剂共同强化的体系中·OH和SO4·-仍然是主要的氧化物种。当PS投加量均为2.64 mmol·L-1时,30 min内Fe2+/TA/HA/PS体系中SO4·-的生成量为11.3 μmol·L-1,而Fe2+/PS体系中SO4·-的生成量为1.4 μmol·L-1,表明体系通过加速了自由基生成速率从而加快了双酚A的降解。研究结果表明Fe2+/TA/HA/PS体系在中性条件下实现了对双酚A的强化降解,显著优于Fe2+/PS体系。     

陕北石油污染对土壤球囊霉素含量的影响

球囊霉素（Glomalin）是丛枝菌根真菌产生的一种糖蛋白,总球囊霉素代表土壤长期积累的糖蛋白总浓度,易提取球囊霉素则反应近期分泌的浓度值。本研究以陕北川口采油厂油井土壤和安塞原油泄漏土壤为研究样地,采集石油污染土壤样品,测定丛枝菌根真菌孢子密度,土壤总球囊霉素、易提取球囊霉素的含量和土壤理化性质,并进一步分析球囊霉素与各类因子的相关性。结果表明,陕北土壤石油污染为点污染,10个样点中有5个点土壤石油烃含量超过500 mg·kg-1达到污染。由泄漏事故造成的原油污染最高达到16 980.0 mg·kg-1,远远超过日常生产带来的危害。川口油井旁样点0~20 cm土层孢子密度为0.48~4.8个·g-1干土,安塞样点0~20 cm土层孢子密度为2.5~10.1个·g-1干土,川口和安塞都是荒地对照点6点的孢子密度显著较高。川口油井旁样点0~20 cm土层总球囊霉素的含量在1.02~2.73 mg·g-1,0~20 cm土层易提取球囊霉素的含量在0.31~0.85 mg·g-1;安塞样点中0~20 cm土层总球囊霉素的含量在1.05~2.77 mg·g-1,0~20 cm土层中易提取球囊霉素的含量在0.14~0.88 mg·g-1,都是显著低于当地无污染对照土样。土壤总球囊霉素和易提取球囊霉素均与AM真菌孢子密度极显著正相关,并与土壤速效氮、土壤脲酶和酸性磷酸酶活性呈显著正相关。易提取球囊霉素与土壤石油烃浓度负相关,说明近期土壤中丛枝菌根真菌的活性和次生代谢受到石油污染的显著抑制。     

堆置法处理油污土壤参数的优化

为了探究堆置法处理油污土壤的作用效果,采用单因素实验确定石油初始浓度、温度、土壤含水量、有机质含量、土壤C/N、菌剂浓度相关因素的水平取值范围。以石油烃降解率为评价指标,再通过正交实验进一步优化相关参数,确定最佳条件。结果表明：以石油初始浓度2%、温度35℃、土壤C/N 10∶1为控制变量;以菌剂浓度（X）、有机质含量（Y）、土壤含水量（Z）为变化因素设计正交实验组合L9（34）。可以得出,堆置法处理油污土壤的最佳水平组合为X2Y2Z3,即菌剂浓度5×109 cfu·kg-1,有机质含量为5%,土壤含水量为60%。