生物修复技术处理石油钻采废物的实践经验

生物修复技术处理石油钻采废物及油污土壤,效率高、费用低、对环境影响小,该技术在国外已得到广泛应用,而中国还处于起步水平。美国雪佛龙-德士古公司(Chevron Texaco)在生物处理石油钻采废物方面积累了大量经验,可使我们对该技术有更深入的了解,对其操作性有更清晰的认识,且可省去前期调研的时间和费用,进而加快此项技术的应用进程。     

菌根真菌重金属耐性机制研究进展

菌根真菌在自然界中广泛存在,能与大多数陆地植物形成共生体,菌根共生体系对于植物适应各种逆境胁迫具有重要意义.在重金属污染土壤中通常也能发现菌根真菌,某些菌根真菌对重金属表现出较强的耐受性,在污染土壤修复方面显示出应用潜力.本文从生境选择、生理适应、功能基因表达调控等层面综述了菌根真菌重金属耐性机制方面的最新研究进展,并对今后的研究方向进行了展望,旨在推进相关机制研究及菌根技术在重金属污染土壤修复中的应用.     

维生素B12对脱氯功能蓝藻降解2,4,4’-三氯联苯的促进作用研究

多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)是环境中典型的持久性氯代有机污染物.PCBs污染的生物修复问题是当前环境科学领域的热点.以维生素B12(VB12)为实验材料,应用无氯培养体系,研究了VB12对脱氯功能蓝藻Nostoc PD-2脱氯降解2,4,4’-三氯联苯(PCB28)和降解过程基因表达的影响.结果表明,添加不同浓度的VB12能够促进Nostoc PD-2对PCB28的降解,添加浓度分别为10、100和1000μg·L-1的维生素B12时,与未添加VB12组相比,其7 d脱氯百分比分别提高了11.0%、19.7%和21.9%;添加10μg·L-1和100μg·L-1维生素B12条件下,PCB28的降解半衰期从5.53 d缩短至3.08 d.添加维生素B12后,细胞色素b6f复合体铁硫蛋白基因和双加氧酶基因的表达量均与PCB28的降解效果呈现显著相关性,铁硫蛋白基因表达量与PCB28降解效果的相关性更高.上述结果表明添加VB12能够有效促进脱氯功能藻种PD-2对PCB28的降解,并在基因水平上影响功能藻种的降解活性,这能够为开发高效生物降解PCBs的技术和脱氯功能藻种降解PCBs的机制提供科学依据.     

原位生物修复提高多环芳烃污染土壤农用安全性

为了减少多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)在作物体内的富集,降低食源性PAHs对人类的潜在风险,提高PAHs污染土壤的农用安全性,在受到PAHs污染的麦田中施用类球红细菌(Rhodobacter sphaeroide)菌剂(RS)进行原位修复.以叶面喷施(B)和根部喷施(D)50倍稀释的RS两种方式处理,以喷施等量清水的处理为对照(A),不做任何处理的麦田为空白(CK),从小麦苗期开始处理,到小麦成熟期测定了土壤和小麦籽粒中PAHs含量以及根际土壤微生物群落结构的变化,探讨了施用RS对PAHs污染土壤的强化修复作用.结果表明,施加RS的B区、D区与空白(CK)区相比,标识土壤微生物的磷脂脂肪酸(PLFAs)种类均有29.6%变异率;土壤PAHs的去除率分别提高了1.59倍和1.68倍;富集因子分别降低了58.9%和62.2%;50穗小麦籽粒的干重分别提高了8.95%和12.5%.RS的施用改变了土壤微生物群落结构,活化了土壤微生物的代谢活性,从而加快了土壤PAHs的降解;同时,RS的施用也降低了PAHs在小麦籽粒的富集量,提高了小麦的产量,显示出RS在提高PAHs污染土壤的农用安全性方面具有应用潜力.     

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.     

外源微生物对植物根系修复十溴联苯醚污染底泥的强化作用

十溴联苯醚(BDE-209)作为溴系阻燃剂的主要代表之一,所造成的沉积物环境污染问题日益引起人们的重视.本研究利用河边常见植物再力花(Thalia dealbata)作为修复植物,引入外源微生物短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)和铅黄肠球菌(Enterococcus casselifavus)以强化修复效果,通过盆栽试验模拟沉积物环境,考察了外源菌对植物根际修复沉积物中BDE-209的强化作用效果,以及不同处理组,沉积物中微生物数量、有机酸含量和微生物碳源利用能力的变化.结果发现,外源菌处理组中BDE-209的去除率高于相应的对照组,其中以加入B.brevis根际处理组BDE-209的去除率最好(66%),大于非根际处理组和无植物处理的对照组(37.93%和39.27%).植物的根际作用可以提高底泥中BDE-209的去除率、微生物的数量、有机酸含量和碳源利用能力.     

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.     

五溴联苯醚环境修复技术研究

五溴联苯醚是一种典型的持久性有机污染物,其广泛使用对环境造成的污染以及对生物产生的毒性越来越严重,因此研究五溴联苯醚的修复技术具有重要意义.结合当前国内外的研究进展,综述了污染环境中五溴联苯醚的多种修复方法,包括物理修复、化学修复及生物修复等,并介绍了修复技术的机理及影响因素.今后发展的主要方向是寻求多种方法协同作用,以达到快速、彻底的对五溴联苯醚进行降解的效果.     

Molecular and functional characterisation of cadmium-resistant Proteus vulgaris strain KNP3 to unravel its resistance mechanistic

Cadmium-resistant Proteus vulgaris strain KNP3 was originally isolated from the soil of Panki Thermal Power Plant, Kanpur, India. The strain was effective under in situ conditions for improving the physiological parameters of soybean plants. Nevertheless, the concentration of cadmium was significantly decreased in both plants and soil in the presence of this bioinoculant. Moreover, to unravel the mechanism involved in cadmium resistance, plasmid DNA was isolated from the strain and subjected to amplification of the czc gene, which is responsible for the efflux of three metal cations, viz. Co, Zn and Cd, from the cell. Further, the amplicon was cloned into pDrive cloning vector and sequenced. When compared with the available database, the sequence homology of the cloned gene showed the presence of a partial czcA gene sequence, thereby indicating the presence of an efflux mechanism for resistance in the strain. These results were further confirmed by atomic absorption spectroscopy, scanning electron microscopy and EDAX analysis.     

Reduction of hexavalent chromium using fungi and bacteria isolated from contaminated soil and water samples

The reductive adsorption of hexavalent chromium (Cr⁶⁺) using six indigenous microorganisms isolated from contaminated soil and water samples was investigated. Quantification of Cr⁶⁺ reduction was determined using the 1,5-diphenylcarbazide method followed measuring the absorbance at OD₅₄₀. Bacterial isolates identified as Klebsiella pneumoniae, Bacillus firmus and Mycobacterium sp. were capable of absorbing Cr⁶⁺ efficiently into their biomass, whereas the fungal isolates, Aspergillus flavus, Aspergillus sp. and A. niger were capable of transforming Cr⁶⁺ to Cr³⁺ relative to cell-wall-binding properties. Infrared spectral analysis of functional groups showed that ?OH, ?NH₂ and C?O with conjugated ?NH were the binding groups responsible for adsorption of Cr⁶⁺ within the biomass of isolates. The data highlight the promising biotechnological application of these isolates in removing carcinogenic and mutagenic Cr⁶⁺ from contaminated ecosystems.