污染水体的原位生物修复研究初探

采用环境友好型生物激活剂-BZ对某受污染水体进行静态修复试验,结果表明,BZ剂的加入可以促进水体中污染物CODCr、NH3 N和TP的降解。在不曝气的条件下,当BZ剂投加量为4 0mg/L·d时,对水质的净化效果最好,投加10天后,水样中CODCr、NH3 N和TP的降解率分别为23 8%、78 2%和23 9%。在曝气条件下,以上指标的变化规律和降解率与没有曝气时基本相近。在有/无曝气条件下,BZ剂加入均会使水样的pH值略为增高,且其对NH3 N降解的促进作用最为显著。     

Use of two-surfactants mixtures to attain specific HLB values for assisted TPH-diesel biodegradation

In a surfactant assisted biodegradation process, the choice of surfactant(s) is of crucial importance. The question is: does the type of surfactant(i, e. chemical family) affect the biodegradation process at fixed hidrophillic-lypofillic balance(H/B) values? Microcosm assessments were developed using contaminated soil, with around of 5000 mg/kg of hydrocarbons as TPH-diesel. Mixtures of three nonionic surfactants were employed to get a wide range of specific HLB values. Tween20 and Span20 were mixed in the appropriate proportions to get HLB values between 8.6 and 16.7. Tween/Span60 mixtures reached HLB values between 4.7 and 14.9. Finally,Tween/Span80 combinations yielded HLB values between 4.3 and 1.5. TPH-diesel biodegradation was measured at the beginning, and after 8 weeks, as well as the FCU/grsod, as a measure of microorganisms‘ development during the biodegradation period. A second aim of this work was to assess the use of guar gum as a biodegradation enhancer instead of synthetic products. The conclusions of this work are that surfactant chemical family, and not only the HLB value clearly affects the assisted biodegradation rate. Surfactant‘s synergism was clearly observed. Regarding the use of guar gum, no biodegradation enhancement was observed for the three assessed concentrations,i.e., 2, 20, and 200 mg/kg, respectively. On the contrary, TPH-diesel removal was lower as the gum concentration increased. It is quite possible that guar gum was used as a microbial substrate.     

硝酸盐对沉积物中有机物氧化减量及微生物群落结构的影响

通过投加硝酸钙为电子受体,促进厌氧环境中有机污染物降解转化的方式已被广泛应用于沉积物的污染修复,然而目前有关硝酸盐对复合污染沉积物中有机污染物的减量特点及其微生物响应的了解极少.本研究通过在实验室模拟条件下添加硝酸盐到河涌沉积物中,采用极性和非极性逐步分离萃取、GC-MS相对含量测定,以及PCR-DGGE分子生态学分析手段相结合,研究硝酸盐对河涌沉积物中有机污染物降解转化和微生物菌群结构特点的影响.结果表明,硝酸钙的投加可有效提高有机物的去除效果.沉积物TOC以及总有机物的去除率比未添加硝酸盐的对照组分别高出47.25%、29.55%.各类有机物的去除效果由高到低依次为含硅有机物、烷烃、多环芳烃、杂环、烯烃类、苯系物、极性物质、邻苯二甲酸酯类、醛酮和烷酸酯类物质.其中含硅有机物、持久性有机污染物多环芳烃、苯系物以及杂环物质的去除率比对照组分别高出46.73%、36.25%、23.19%、35.92%.细菌16S rDNA V3区PCR-DGGE图谱显示,硝酸盐添加前后沉积物中的微生物群落结构存在显著差异.其中10个主要条带中4条归属于变形细菌(Proteobacteria)的δ和γ两个亚群,2条归属于放线菌门(Actinobacteria),1条归属于梭菌纲(Clostridia),1条归属于绿弯菌门(Chloroflexi),1条归属于新发现的细菌门(Caldiserica),1条为未培养微生物.本研究结果将为利用硝酸盐促进厌氧沉积物的污染治理提供科学依据和理论指导.     

高效石油降解菌的筛选及石油污染土壤生物修复特性的研究

从陕北石油污染土壤中富集分离、优选出7株菌株,并进一步研究了7株菌的生理生化特性.菌株鉴定结果表明,SY21为不动细菌属,SY22为奈瑟氏球菌属,SY23为邻单胞菌属、SY24为黄单胞菌属、SY42为动胶菌属、SY43为黄杆菌属、SY44为假单胞菌属.7株菌的降油试验结果表明,降解8d后,加菌试样的石油烃降解率均达到80%左右,7株菌的石油烃降解速率高于目前已有的报道.接种量越大,石油菌数量越多,石油烃降解率随接种量的增加而提高.采用SY43和SY23菌株对土壤进行生物修复,试验结果表明,投加高效菌株SY43和SY23均可在较短的时间内将土壤中的石油污染物去除,去除率可达88.4%和73.4%,其中菌株SY43的修复效果优于SY23.     

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.     

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.     

铝和锰对外生菌根真菌生长、养分吸收及分泌作用的影响

在强酸性土壤和铝锰矿墟上,铝和锰是影响森林生长和植被恢复的主要限制因子,研究它们对外生菌根真菌的影响,筛选优良的抗性菌株,可为开展污染土壤生物修复提供技术支撑及理论依据.试验采用纯培养技术研究了Al3+、Mn2+单独或共存对褐环乳牛肝菌13(Suillus luteus 13,Sl 13)、土生空团菌04(Cenococcum geophilum 04,Cg 04)、彩色豆马勃715(Pisolithustinctorius 715,Pt 715)这3株外生菌根真菌生长、养分吸收、有机酸分泌的影响.结果表明,Mn2+使Sl 13、Cg 04、Pt 715的生物量分别降低了70.35%、52.44%和18.55%;Al3+使Sl 13的生物量下降50.74%,但增加Cg 04的生物量;Al3+和Mn2+共存对3种菌株生长均有协同抑制作用,但对Pt 715的抑制最小,表明Cg 04抗铝,Pt 715对铝、锰的单独污染和复合污染均有较强的抗性.Al3+和Mn2+抑制外生菌根真菌吸收养分,对Sl 13的抑制作用显著大于Pt 715和Cg 04;但提高3个菌株的草酸和H+分泌速率,增加其分泌量,两者共存对Cg 04草酸分泌速率具有协同促进效应,Pt 715不仅能分泌草酸而且还分泌丁二酸.因此,抗性强的外生菌根真菌可通过分泌较多的有机酸络合Al3+和Mn2+而缓解其毒害.     

好氧反硝化菌及其在生物处理与修复中的应用研究进展

好氧反硝化菌因其生长特性与同步异养硝化好氧反硝化功能,为环境生物脱氮提供了崭新的技术思路.综述了已分离获得的好氧反硝化菌类群及其生长特性,重点阐述了好氧反硝化菌生物脱氮性能、影响因素与好氧反硝化机理,探讨了好氧反硝化在环境生物修复领域的应用.已有研究表明,好氧反硝化菌在环境生物脱氮方面具有明显的技术优势,但有关好氧反硝化反应机理、影响因素等仍待解析,以期为好氧反硝化菌固定化、活性持留以及受污染环境水体修复等研究提供理论依据.     

黑臭河道生物修复中氧化塘应用研究

氧化塘技术是有机废水、特别是生活污水处理的有效手段,在城市黑臭河道治理中,对于暂时无法截污的城郊河道,利用废弃的鱼塘,将其改造成氧化塘,对上游污水进行预处理。研究表明,生物氧化塘对上游黑臭水体具有较高的处理效率,在污水进水量为4320t/d以内(即污水停留时间为1.4d以上,容积负荷为CODcr:0.11kg/(d·m3)以下),O2:15.6kg/h的增氧曝气条件下,CODcr除去率在50%以上,NH3-N除去率在40%以上,经处理的黑臭水体在氧化塘出水口已形成由藻类、原生动物、浮游动物、鱼类等参与的多级食物链组成的复杂生态系统。在黑臭水体预处理基础上,通过底泥生物氧化、水体增氧、水体生态恢复等技术手段,对河道进行生物修复,能有效地消除水体黑臭、提高河涌水体自净能力,为城市黑臭河涌治理和养护提供了切实可行的方法。     

多环芳烃生物修复中的表面活性剂

由于其致癌、致突变和致畸性，多环芳烃(PAHs)成为环境中一类重要的有机污染物。生物修复是一种经济和有效的修复污染土壤的方法。由于PAHs低的水溶性、强的吸附性，使其生物可利用性降低，不利于生物修复。添加表面活性剂是一种常见的加强PAHs生物利用性的方法。文章概述了近年来在多环芳烃生物修复中关于表面活性剂的研究进展。