石油污染土壤生物修复技术研究进展

石油对土壤的污染严重危害人类的健康,生物修复是改善污染现状最具潜力和生命力的技术。本文综述了微生物修复、植物修复以及联合修复技术的研究进展,认为目前国内外在生物修复应用中存在缺乏高效降解菌株、降解效率低下等问题,未来应向筛选高效降解菌株和提高降解效率等方向发展。     

环烷酸的生物降解技术

环烷酸具有来源广、毒性强、难降解等特点,是油砂热碱蒸汽提炼沥青产生的尾矿废水中的主要毒性物质。由于其很高的质量浓度（40～120mg／L）和复杂的环状及侧链结构,传统的理化降解如热解、臭氧氧化、催化氧化等处理方法具有很多弊端。生物降解技术由于其降解效率的高效性而且不会产生二次污染产物而被认为是最有前途的环烷酸污染治理技术。本文分类探讨了微生物降解具有不同碳原子数、环数和侧链分支程度的环烷酸的机理和效率,对影响环烷酸生物降解效率的微生物菌属、酶的活性、环烷酸种类和浓度以及微生态条件等因素进行了分析,得出不同微生物降解环烷酸的最适环境条件。植物修复不但能够改善景观,还可以和微生物联合作用,从而大大提高环烷酸的降解效率,因此降解环烷酸高效菌株的筛选培育、植物一微生物联合修复成为今后处理尾矿废水中环烷酸的研究重点。     

生物修复技术在污染环境修复中的应用研究

土壤、水体以及空气中有毒有害化学物质的污染加重是现阶段众多工业化国家面临的主要环境问题。随着污染的加重，寻找高效、经济，且对环境扰动小的治理方法逐渐成为人们关注的焦点。生物修复即利用微生物降解环境中有毒有害物质或者减少污染物浓度的一种修复方法。随着生物技术的不断发展，各国广泛开展生物修复技术治理污染环境的试验研究，并且应用于污染土壤、地下水、地表水的修复中。     

有机氯代烃污染地下水环境的治理与修复

讨论了国内外治理有机氯代烃污染地下水环境常用的物理化学、生物修复等技术,指出利用现代生物技术开发研究具有高效脱氯效率的微生物菌种将成为地下水环境治理与修复的重要方向．     

泥浆体系中的TNT生物降解研究

利用从火炸药厂排水沟底泥中筛选到的一株能高效降解三硝基甲苯(TNT)的S菌株,研究泥浆体系中S菌对TNT污染土壤的修复行为.结果表明:土著菌的存在对于S菌的优势生长和土壤修复具有一定影响,只有较高的接种浓度才能保证高效菌株的优势生长和修复效果;葡萄糖的加入促进了泥浆体系中S菌的TNT去除;随着土壤TNT浓度的增加,泥浆体系TNT去除率提高;丙酮加入促进了土壤TNT的解吸,生物修复明显改善.     

海洋石油污染生物修复的探讨

生物修复法治理海洋石油污染被认为是最经济、最彻底、最有效的恢复手段.通过海洋石油污染的来源、转化过程以及降解机理分析了海洋石油污染生物修复的影响因素.笔者认为,溢油生物修复的理论基础有待进一步完善,未来的生物修复技术应是多种方法的有机融合.     

16种EPA-PAHs复合污染土壤的菌群修复

通过富集筛选获得一组PAHs降解混合菌群和3株降解单菌,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析混合菌群的组成,对16种多环芳烃(PAHs)复合污染土壤进行生物修复,同时考察混合菌群和单菌株在PAHs复合污染土壤中的生物修复效果。结果表明:混合菌群主要由3株已分离获得的降解单菌和5株未可分离培养的单菌组成;经过30 d的生物修复,混合菌群对土壤中总PAHs的降解率(54.17%)高于单一菌株(28.40%,31.95%,24.64%),并且对高相对分子质量PAHs的降解表现出了较大的优势,4环、5环、6环PAHs的降解率分别可达到71.26%、39.76%和42.86%;利用混合菌群来修复16种PAHs复合污染的土壤,可以避免一些未可分离培养的关键菌株的丢失,使PAHs的降解更加全面有效。     

采用优势菌降解BTEX和石油烃的性能

针对石油开采对土壤的污染问题,采用从辽河油田石油污染土壤中筛选出的石油烃优势降解菌(B3、B6、F3)降解土壤中苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)。考察降解时间、通氧量、N/P比、pH、接种量和含油量等对菌株降解石油烃效果的影响。在BETX初始质量浓度分别为1.90、3.64、3.46、6.78(g·m-3)时,菌株对BTEX降解率分别为1.6%～16.8%、12.6%～18.7%、10.0%～13.3%、10.2%～21.1%。真菌曲霉属(Trichoderma sp.)F3菌株对BTEX降解效果最好。含油量对菌株降解石油烃效果影响最大。实验结果为微生物修复石油污染土壤提供一定理论依据。     

陕北地区高效石油降解菌的筛选及其对油污土壤的修复研究

通过筛选陕北地区的高效石油降解菌,为后续的土壤修复提供优良的菌种资源。本研究的石油降解菌分离来自延安市延长县某油井的土壤样品,通过以石油为唯一碳源,进行筛选、富集培养和平板划线分离,得到可降解石油的菌株,并采用紫外可见分光光度法测量其对富集培养基中的石油降解率。利用PCR扩增技术对筛选的石油降解菌的16S r DNA序列进行扩增,通过对16S r DNA序列的测定和NCBI数据库集进行基因序列比对确定其种属;在被石油污染过土壤中加入筛选出的石油降解菌进行修复试验,经50 d的修复反应,测定石油降解菌对油污土壤中石油的降解效率;最后通过种植小麦检验石油降解菌的降解效果。共筛选出3株高效的可降解石油的菌株:W1、W3、N4,三株菌均可以在以石油为唯一碳源的环境中生长,它们在富集培养基中的石油降解率分别为42. 55%,37. 18%和33. 57%,利用分子生物学技术对三株菌进行鉴定,结果是W1菌株为假单胞菌属,W3菌株为芽孢杆菌属,N4菌株为红球菌属。在菌株对油污土壤修复的研究中,菌W1和菌W3分别对油污土壤进行50 d的降解,土壤中石油量得到很大程度的降解,W1菌株的降油率为52. 20%,W3菌株的降油率为47. 84%,修复后土壤的质量对于小麦的生长没有影响。通过本研究课题,为陕北地区石油污染土壤修复提供了优良的菌种资源,同时为陕北地区的石油污染土壤的微生物修复提供了一定的科学依据。     

难降解有机污染物生物处理技术的研究进展

从共基质条件下的微生物降解处理、厌氧-好氧发酵工艺、固定化生物催化剂技术、膜生物反应器以及基因工程技术等方面综述处理难降解有机污染物的降解原理及研究进展。认为目前对难降解有机污染物的生物处理存在的关键问题是技术不够成熟,降解效率还不高。提出今后应该在筛选高效降解菌及基因工程菌,探明高效降解菌株的代谢动力学和代谢机理,创建新的技术手段和多种技术的联合使用,将现有的技术成果转化为实用技术等方面进行深入的研究。     

海洋石油烃降解菌的降解性能与固定化研究

对2株海洋石油烃降解菌(HD-1和HD-2)进行了研究;采用气相色谱法分析了这2株菌对正构烷烃组分的降解情况。结果表明HD-1菌株对正构烷烃的降解性能优于HD-2菌株。碳链的长度对降解率有显著影响。C11能分别被HD-1和HD-2降解90.9%和73.8%,但C25却只能被降解73.3%和27.7%。采用麦饭石、孔质砂和稻壳碳固定混合菌液后,对培养液中柴油的去除率都明显高于未固定化的菌液的去除率,其中麦饭石固定化菌的去除率最高,达到98%。     

酸性红壤中热研2号柱花草高效固氮根瘤菌的筛选

为筛选酸性红壤中适合热研2号柱花草的高效固氮根瘤菌菌株,在土培中将19个根瘤菌菌株分别接种到热研2号柱花草,通过株高、茎叶干重、茎叶氮含量、茎叶磷含量等指标确定酸性红壤中接种不同根瘤菌对柱花草的影响,并通过主成分分析确定酸性红壤中与热研2号柱花草搭配的高效根瘤菌菌株.结果表明：酸性红壤中与热研2号柱花草匹配的高效菌株为RJS9-1、BS2-2、 ZJ2-2、FS3-1-1、RJS9-2及BS1-1;接种后不利于柱花草生长的菌株为LY1、NN1-1-2及SM5-1.本实验结果为实际生产中通过接种氮高效根瘤菌提高柱花草产量提供了一定参考.     

H4菌株对环己烷的降解性能

为了应对石油污染问题,研究获得高效降解石油烃菌株.分析高效降解菌株H4的降解性能,确定了H4菌株对环己烷的最佳降解条件,在环己烷初始质量浓度为2.49 g/L,培养温度为28℃,pH为6,液体培养基菌体浓度约为9×105个/mL,液体培养基体积为100 mL,摇床转速为120 r/min的条件下,环己烷96h的降解率为70.1％.     

苯甲酸降解途径及转化生产粘康酸的研究进展

苯甲酸是多种芳香化合物生物代谢的重要中间物,对微生物降解苯甲酸的生物化学和遗传学研究,有利于阐明芳香化合物的生物降解机制,分离和培育出降解谱广和降解性能高的菌株应用于废水处理、环境修复和生物转化。苯甲酸的儿茶酚邻位裂解(ortho-cleavage)途径会产生粘康酸,后者是一种潜在的平台化合物,用于生产新型功能树脂、生物塑料、食品添加剂等产品。本文综述了微生物降解苯甲酸和转化生产粘康酸的研究和进展,并提出该领域研究今后的发展方向,为后续研究提供有价值的参考。     

不同收获期海州香薷铜吸收的动态变化规律

随着不同处理中Cu质量分数的提高,海州香薷植物体内Cu质量分数呈现2个斜率递增的阶段,海州香薷植株内Cu质量分数对外界Cu质量分数的响应曲线以0.02%为转折点,当Cu质量分数大于0.02%时曲线斜率显著增加。在开花初期,Cu400处理污染土壤中Cu清除量达到最大值27.2 mg/pot,其污染土壤重金属去除率仅为4.95%。而盛花期,各处理污染土壤中海州香薷植物内重金属含量均明显高于开花初期,Cu400处理污染土壤中Cu清除量达到最大值143 mg/pot,其污染土壤重金属去除率达26.0%,与开花初期差异显著(P<0.05)。     

烷烃和丁二腈高效降解菌混合降解性能研究

将已得到的烷烃高效降解菌C-14-1,C-14-2和丁二腈高效降解菌J-13-1混合,对其在多元基质混合体系中的降解性能进行了研究.结果表明：C-14-1,C-14-2和J-13-1菌株之间无拮抗性,可以混合应用;在培养基混合体系中,由于分解阻遏效应和降解产物的协同效应,有利于丁二腈的降解而对烷烃降解不利;在腈纶废水中,由于存在一些抑制因素,使混合菌的降解能力有所下降.废水中烷烃质量浓度低,烷烃降解菌不能发挥其高效的降解作用,丁二腈质量浓度较大,降解效果明显,9 h降解率可达到100%;腈纶废水经混合菌9 h处理后,CODCr去除率仅为29%,说明实际废水是个很复杂的体系,仅依靠个别高效菌株难以达到理想的整体处理效果,必须构建更多种类的具有协同作用的高效菌群,才能在实际应用中取得满意的结果.     

Sequence modification of merB gene and high organo-mercurial resistance of transgenic tobacco plants

Mercury pollution has caused severe damage to environment and great attention has been paid to its control. Phytoremediation may become one of the most efficient measures to recover the polluted soil since it is economical, highly efficient and friendly to environment. In this report, plant genetic engineering methods were employed to modify the DNA sequence of merB genes that catalyze the conversion of organomercurals into ionic mercury. The modified merBhe genes were introduced into tobacco by Agrobacterium, and the resultant transgenic plants were verified by Southern and Northern hybridization. High level of organomercurial resistance was detected on progenies of transgenic plants, some of which were resistant to PMA (phenyl mercury acetate) of 2.5 ?mol/L whereas 0.1 ?mol/L PMA killed the seedlings of wild-type tobacco in soiless culrure. With the increase of PMA concentration, the inhibition of the seedling growth became apparent. This result makes it possible to breed mercury-resistant tobacco for phytoremediation of mercury-polluted soil.     

多株吡啶高效降解菌的降解性能与生物膜形成特性的研究

以吡啶为目标污染物, 考察从焦化废水处理系统中分离的 12 株高效吡啶降解菌对吡啶的降解性能和生物膜形成特性, 以期为在废水处理系统中构建降解型生物膜提供理论参考。结果表明: 12株菌都具有较高的吡啶降解活性, 其中代表性菌株Pseudomonas sp. ZX01和Arthrobacter sp. ZX07降解吡啶的最适温度是35oC, 最适pH是7.0, 在初始吡啶浓度为100~2000 mg/L的范围内, 降解率均达到100%。不同菌株的生物膜形成能力差异明显, 胞外蛋白分泌量、胞外多糖分泌量和由鞭毛参与的游动能力与各株菌的生物膜形成能力之间存在显著的正相关关系。     

Degradation Performance and Biodiversity of an Anaerobic Polyvinyl Alcohol-Degrading Microbial Community

Polyvinyl alcohol( PVA) is a water-soluble synthetic polymer that is hard to biodegrade. PVA-degrading microorganisms were previously reported as unitary bacteria and most of them have been identified as aerobes. In this work,a microbial community was cultured anaerobically and its degradation performance and biodiversity were analyzed. The microbial community was cultured for more than 40 d,which represents a highly efficient degradation performance with a chemical oxygen demand removal efficiency of 88. 48%. Operational taxonomic unit-based analysis of the sequences revealed a highly diverse community in the reactor. To note,metagenome 16s rDNA sequencing delineated 19 phyla and 41 classes. Specifically, proteobacteria, chlamydiae, bacteroidetes,firmicutes,and planctomycetes play key roles in the biodegradation processes. Moreover,the betaproteobacteria class belonging to the proteobacteria phylum was the predominant bacterial members in this community. Our results demonstrated that anaerobic treatment of PVA wastewater is feasible and confers degradation by a highly diverse microbial community.