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.     

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。     

石油污染海洋环境中的细菌群落

应用传统的微生物技术已经分离到多种石油烃降解菌,然而,由于生活在海洋环境中大多数细菌的不可培养性,大量石油烃降解菌尚未发现.文章对近年来国外在石油污染海洋环境中细菌群落组成方面的研究进行综述,以期对海洋石油污染的原位生物修复技术提供理论帮助.     

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。     

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.     

某污染场地地下水石油烃的健康风险评估及其微生物群落分析

有机污染场地地下水石油烃污染问题较为普遍,对周边环境和人体健康造成一定影响. 为探究污染场地地下水环境中石油烃含量、健康风险及其与微生物群落分布关系,对天津市某污染场地地下水石油烃开展健康风险评估调查,使用气相色谱法分析石油烃浓度,利用污染场地健康与环境风险评估软件进行健康风险评估,利用高通量测序技术进行地下水微生物群落特征分析. 结果表明:①5个监测井的石油烃污染情况有显著差异,A1～A4监测井石油烃浓度较低,健康风险处于可接受水平;A5监测井石油烃浓度是其他4个监测井的60～100倍,总石油烃危害商为44.990,为可接受值的45倍,健康风险较高. ②4个监测井地下水中均含有变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),说明这两种细菌对石油烃污染有一定耐受能力. A5监测井细菌Chao指数和Shannon-Wiener指数最高,说明细菌多样性和丰富度最高,且该监测井变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)绝对丰度均较高,说明一定浓度石油烃的存在会促进具有降解石油烃功能的细菌生长. 研究显示,一定浓度石油烃的存在使石油烃降解菌绝对丰度增加,从而增加了对石油烃的降解能力,增强了石油烃的自然衰减能力,有利于降低人体健康风险.      

电动微生物法修复石油和镍污染土壤的研究

针对石油-重金属污染的土壤日益严峻的现象及各种土壤修复技术存在的不足,采用快速、高效、对环境干扰较小的电动微生物法,对石油烃含量为16 000 mg/kg,镍含量为400 mg/kg的共污染土壤进行修复。在不同电压梯度下对土壤pH值、电导率和石油烃的降解和镍的去除效果进行研究,同时采用石油烃组分分析法和BCR法分步提取不同形态的镍,对不同组分的石油烃组分的降解和不同形态镍的迁移转化情况进行分析。实验结果表明,随着电压的增加,土壤中不同形态的镍去除效果明显,不同组分的石油烃的去除最佳电压值为1 V/cm。阴阳离子交换膜的使用和电解质的定期更换表明,阴阳离子交换膜的作用可以维持土壤pH值的稳定,从而增强微生物对石油烃的降解和电场对重金属Ni不同形态的迁移转化。在最佳修复电压值1 V/cm下,15 d后,石油烃的降解率达到了46.85%,镍的去除率达到了38.52%。因此,采用阴阳离子交换膜的电动微生物法,是修复混合污染土壤的理想的修复方法之一。     

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。     

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。     

不同电子受体对无分子氧环境中苯微生物降解的影响

为了考察提供氧分子以外的其它电子受体时微生物对石油污染的修复效果,在缺氧和厌氧条件下,采用批式试验方法研究了活性污泥在供给硝酸盐、亚硝酸盐、EDTA铁盐或硝酸盐+EDTA铁盐条件下对苯的降解效果,探讨了这些电子受体对缺氧和厌氧微生物降解苯的影响以及这些电子受体之间的相互作用.结果表明:①在供给硝酸盐时,苯的生物降解作用、硝酸盐还原和亚硝酸盐暂时累积现象同时出现;②当供给亚硝酸盐时,苯的生物降解作用不明显;③在供给EDTA铁盐为电子受体时,苯的生物降解作用明显,亚铁盐浓度逐渐升高;④当同时供给硝酸盐和EDTA铁盐时,苯的生物降解作用明显.并且没有出现明显的亚硝酸盐和亚铁盐累积现象.这表明,同时供给硝酸盐和EDTA铁盐时,伴随苯的降解首先硝酸盐和铁盐还原产生亚硝酸盐和亚铁盐,随后亚硝酸盐将亚铁盐氧化为铁盐.氧化产生的铁盐又继续作为苯降解的电子受体来降解苯;铁离子和亚铁离子之间构成的氧化还原循环,从而促进了苯的缺氧降解和硝酸盐还原.     

红球菌在石油烃类物质降解中的作用

红球菌属是有机污染物降解的重要微生物之一。由于红球菌能够适应各种各样的底物环境,具有极强的有机溶剂耐受性和很宽的降解谱,同时它们还能通过产生表面活性剂和改变细胞表面组成结构来提升自身对于疏水性环境的适应能力,因此,红球菌在石油污染物降解及石油污染的生物修复等领域有着极其重要的应用价值。文章基于近年来在红球菌降解石油烃方面的研究进展,从红球菌适应疏水性环境的机制、石油烃中烷烃、环烷烃、芳香烃的降解途径等几个方面进行综述,同时对今后研究的方向进行了展望。     

低能离子诱变产表面活性剂的烃降解菌研究

为有效治理石油污染土壤,从长期遭受石油污染的土壤中筛选出一株烃降解菌8-11作为出发菌,利用低能N+注入烃降解菌进行诱变,在能量为20 keV、剂量为90×2.6×1013ions/cm2条件下筛选出一株高效烃降解菌——诱变菌23。原油摇瓶发酵实验表明诱变菌对原油的降解率达到74%;降解后原油的全烃气相色谱图显示,经过7 d的作用,原油中的正构烷烃完全降解。诱变菌23能够产生大量的生物表面活性物质,傅里叶红外光谱分析表明其产生的生物活性物质为糖脂类化合物,该糖脂类生物表面活性剂能使发酵液的表面张力从空白对照的56.1 mN/m降低为29.3 mN/m。研究表明诱变菌23具有较高的烃降解能力,能有效降低表面张力,具有较大的应用潜力。     

酵母菌-细菌联合修复石油污染土壤研究

采用室内模拟方法研究热带假丝酵母菌(Candida tropicalis)和粪链球菌(Streptococcus faecalis)对石油污染土壤的联合修复,并监测修复过程中土壤脱氢酶活性、石油污染组分的变化. 结果表明:酵母菌-细菌混合菌剂在对石油烃的去除中表现出协同作用,连续培养32 d后混合菌处理组对总石油烃(TPH)的去除率达到29.9%,较单菌处理组高约50%;混合菌处理组脱氢酶活性高于单菌,并与石油烃去除率呈很好的相关性;前期低分子量烷烃降解效果明显,对于C15～C21的高分子量烷烃的降解效果主要在第32天时显现.      

鼠李糖脂及其产生菌对原油生物降解影响研究

考察了外加鼠李糖脂生物表面活性剂和接种鼠李糖脂产生菌O-2-2对混合烃类降解菌降解原油的影响。结果表明,在降解体系中添加鼠李糖脂使原油20天的降解率由35.7%提高到57.6%。加入鼠李糖脂可同时提高烷烃和芳烃的降解率。在降解体系中接入菌株O-2-2能够快速利用石油烃中的烷烃类化合物并合成鼠李糖脂类生物表面活性剂,从而有效提高总石油烃的降解率。体系中菌株O-2-2的接入虽然使饱和烃的降解率大大提高,却降低了芳烃的降解率;这说明菌株O-2-2和其它烃类降解菌之间可能存在竞争生长关系。     

分离海洋不动杆菌及其对石油烃降解性能研究

石油降解菌在石油污染生物修复技术中起到非常重要的作用。本研究分别以渤海湾油污区采集的水样,油样,水油泥混合样为材料富集分离石油降解菌,对其进行生理生化及分子生物学鉴定,并采用GC-MS测定烷烃、环烃、芳香烃等石油烃组分的变化。其中3株菌具有较高石油烃降解能力,16SrRNA序列分析表明该3株菌均与不动杆菌属（Acinetobacter）有99%序列相似性,可初步鉴定为不动杆菌属（Acinetobacter）。3株菌的石油烃降解能力依次为Tust-DM21＞Tust-DC12＞Tust-DW04,对原油成分的降解效果依次为烷烃＞芳香烃＞环烃。其中菌株Tust-DM21为一株高效石油烃降解菌,28℃于富集培养基培养10 d后,对烷烃（C10~C30）的降解率可达98%,对芳香烃和环烃的降解率达88%。研究表明,Tust-DM21菌株对烷烃,环烃,芳香烃都有较强的降解能力,是一株具有较好开发前景的石油降解菌。     

石油污染土壤生物修复的中试系统构建与运行效果

构建了石油污染土壤生物修复中试系统,考察了中试规模下石油烃生物降解效率、矿化过程在生物降解中的作用.揭示生物修复过程中的系统微生物特性及其降解活性的关系,为现场污染土层生物修复工程评价和关键技术参数选择提供技术依据.结果表明,经过93d的运行,石油烃去除率达25.8%,其中典型轻质组分烷烃生物降解率最高,可达43.12%.中试系统运行稳定后,与现场调研的土壤微生物相比,其数量提高了1个数量级,活性提高了1.5倍.     

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.