田蕴, 郑天凌[1]2004年在《海洋环境中降解多环芳烃的微生物》文中认为多环芳烃 ( polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是一类广泛分布于海洋环境中的含有两个苯环以上的有毒有害污染物 ,主要来源于人类活动和能源利用过程 ,如石油、煤、木材等的燃烧过程 ,石油及石油化工产品的生产过程 ,海上
马栋[2]2010年在《焦化工业场地土壤的PAHs污染特征及微生物修复应用》文中研究指明多环芳烃是在焦化工业场地中常见的一类持久性有机污染物,因其水溶性差且热稳定性好,这使得这类化合物可长期吸附在土壤颗粒中而难以降解。目前,多环芳烃污染土壤的修复已成为焦化类工业场地亟待解决的难题。本文在对焦化工业污染场地多环芳烃和微生物的赋存特征分析基础上,应用可高效降解多环芳烃的菌剂对焦化工业场地土壤进行了实验室效果验证和现场修复工程小试研究。本论文为建立焦化工业场地多环芳烃污染土壤的微生物修复提供技术支撑。主要研究结果如下：1.建立了工业污染场地土壤中多环芳烃和苯系物的检测方法。结果表明：针对焦化工业场地土壤中的多环芳烃可以采用超声提取-气质联用法进行检测,方法回收率高,操作简单易行,对土壤中的蒽,芴的提取效果较好；针对焦化工业场地苯系物浓度较高的土壤样品,可以采用静态顶空-气相色谱法,针对苯系物浓度较低的土壤样品,则推荐采用吹扫捕集-气相色谱法。2.揭示典型焦化类工业污染场地土壤中微生物和多环芳烃的赋存特征。结果表.明：焦化工业场地土壤中存在着严重的多环芳烃污染,污染范围延伸至地下12米,浓度最高可达666.74 mg/kg o土壤中多环芳烃以2～3环为主,不同深度土壤中,多环芳烃在2-20μm粒径的土壤颗粒浓度最高。0～7.5m的土壤中,20-200μm粒径的土壤颗粒质量百分比>70%,在10.5～12.0m的土壤中,>200gm的土壤颗粒质量百分比为85.93%。研究结果显示在土壤中存在着大量的土着微生物和苯系物降解菌。3.制备了降解多环芳烃的高效降解菌剂并研究其在液体和土壤体系中对多环芳烃的降解效果。结果表明：应用菌剂A、菌剂B和菌剂C降解处理的液体体系中总多环芳烃的浓度分别减少为221μg/kg,2354μg/kg和2315μg/kg,菌剂A对液体体系中多环芳烃,尤其是萘,苊,芴,菲和荧蒽的降解作用优于其他菌剂；在土壤体系中,在发酵液：固体载体=1：1时,Microbacterium菌剂对总多环芳烃的降解效果最优,在发酵液：固体载体=0.5：1时,菌剂B的降解效果最优,菌剂A在两种情况下降解效果较为稳定。4.评估多环芳烃降解菌在工业污染场地现场的应用效果。结果表明：Bordetella菌剂在现场的应用效果优于其他处理组,对0～20cm和20～40cm土壤中总多环芳烃的降解效率分别为95.25%和63.46%,菌剂A的降解效率分别为92.60%和52.52%。
孟晶[3]2012年在《利用生物柴油去除石油污染沙滩中多环芳烃的模拟实验》文中研究说明多环芳烃的污染已成为人类社会可持续发展中面临的重大问题，生物修复技术已经成为低碳环保、简单高效的治理多环芳烃污染的方法。海洋石油泄漏后，会对海滩造成严重的污染，经过长时间的风化作用，石油中的轻质组分和一些小分子物质会从中挥发掉，但是由于石油中的多环芳烃稳定性高而残留在沙滩中难以去除，而且多环芳烃的毒性较强，长期存在于沙滩中并持续的向环境中释放，对环境造成严重危害。在生物修复的过程中，残留在沙滩中的多环芳烃粘附在砂砾上，致使其与微生物的接触面大大减小，生物修复效率较低。需要添加增效剂使粘附在砂砾上的多环芳烃释放出来，但是化学增效剂的处理成本较高，具有一定毒性，且易产生二次污染，对生物修复存在一定的制约性。所以，必须寻找一种二次污染小而又能促进多环芳烃释放到水相中的试剂。生物柴油容易降解，能增加石油的分散性和溶解性，是一种优良的溶剂。本文首先探讨了应用生物柴油促进油污砂砾中原油释放的可行性，然后通过沙滩模拟装置研究了不同生物柴油投加量下对油污砂砾中多环芳烃释放的影响。并研究了影响释放作用的环境因素；最后，通过沙滩模拟装置研究了施加生物柴油对微生物降解多环芳烃的影响，以及生物柴油联合营养盐对微生物降解多环芳烃的影响。研究中得到以下结论：(1)生物柴油的投加量越大，对油污砂砾中多环芳烃释放的促进作用越大。但是当投加量大到一定程度后，投加量的增加对释放量的增加不再明显，实验观察，最适投加量为污染砂砾中原油质量的1/4。(2)多种环境因素对生物柴油促进油污砂砾中多环芳烃释放的作用有较大的影响。高海浪频率，3%盐度，中性pH，较高的温度都有利于加强生物柴油的促进作用。(3)模拟油污海滩生物修复实验中，生物柴油大大增加了油污砂砾中多环芳烃的释放率，比无生物柴油投加时约提高了30%，同时也减少了微生物生长的适应期使微生物得以快速生长。(4)氮磷营养配比对生物修复效果的影响较大，在N浓度为10.6mg/L及P浓度为2.1mg/L即N/P为5:1时油污砂砾中多环芳烃萘、菲、蒽、芘的去除率最高，分别为96%、82%、80%、44%，生物修复的效果最好。
王春明[4]2007年在《多环芳烃降解菌分离、降解特性及在稠油微生物采油中的应用研究》文中指出多环芳烃具有致癌、致畸和致突变的特性，对生物体产生遗传毒性，而且能够通过食物链在生物体内富集，对人体具有潜在危害性。同时该类化合物还具有高度的稳定性，在环境中难以降解。随着石油开采和使用量的增加，大量的石油及其加工品进入环境，原油的采集、精炼、运输、燃烧等过程中伴随产生大量的多环芳烃，不可避免地对环境造成污染，多环芳烃的积累已经越来越严重地威胁着人类的健康，已成为世界各国共同关注的有机污染物。微生物在生物修复中具有不可忽视的作用，筛选高效功能菌株是生物修复的基础。作者以多环芳烃萘、菲、蒽、芘为筛选培养基，从石油污染土壤和油田外排水中筛选出18株多环芳烃降解菌，通过降解过程中细菌的生长现象和降解能力等复筛出4株多环芳烃高效降解茵。为确定这些菌株的分类地位，对这四株细菌进行了形态学观察、生理生化指标测定及分子生物学鉴定。16S rDNA序列分析显示，这四株细菌分别与Microbacterium、Cellulosimicrobium、Chelatococcus和Sphingopyxis四个属有较高的序列同源性，同源性分别为100％，97．8％、98．2％和99．0％。结合表型特征和16S rDNA序列分析，用DNAMAN构建系统净化树，并用Bootstraping法对其评价，初步将这四株多环芳烃降解菌分别归为属，命名为Microbacterium sp．3-28、Cellulosimicrobium sp．NF、Chelatococcus sp．EW和Sphingopyxis sp．EY。本文系统研究了单菌株3-28、NF、EW和EY对PAHs的降解能力和环境因子pH值、盐度、温度及振荡条件对这些多环芳烃降解菌的生长活性及其对PAHs降解的影响以及其对不同浓度PAHs的降解能力。结果表明，这些多环芳烃菌株能很好地利用不同分子量的PAHs-萘、菲、蒽、芘作为其生长的碳源和能源，经过一段时间的培养，3-28可分别将培养液中的萘、菲、蒽、芘降解100％、100％、97.54％和90.20％，NF、EW、EY可分别将培养液中的萘、菲、蒽、芘降解100％、100％、96.22％和87.00％，100％、100％、88.08％和69.20％以及100％、100％、94.34％和84.20％：单菌株作用于萘、菲、蒽、芘混合液中物质，3-28对混合液中萘、菲、蒽、芘的降解率分别是100.0％、100.0％、94.38％和86.40％，NF、EW、EY对混合液中萘、菲、的降解率分别是100.0％、100.0％、91.52％和77.40％，100.0％、100.0％、79.02％和61.20％，以及100.0％、100.0％、84.74％和72.60％。相同的培养时间多底物培养液中的菌群浓度高于单底物系。这些多环芳烃降解菌生长的最适pH值为7.0-8.0，在pH6.0-9.0的范围内可以良好的生长，培养液中pH值低于6.0和超过9.0都会抑制微生物的生长；在盐度为10-30的培养液中可以良好地生长，在盐度为40-50的培养液中生长明显受到抑制。浓度较低的PAHs培养中，降解菌生长快，培养液中的PAHs能在短时间内被迅速降解，碳源很快消耗，微生物的生长水平不高(D_(600nm)=0.60左右)；浓度为250-500mg／L的萘、菲和200～400mg／L蒽、芘是细菌降解的最适浓度，萘、菲浓度为1000mg／L和蒽、芘800mg／L以上会抑制微生物的生长，生物降解需要更长的时间。这4株细菌在静置缺氧条件下对PAHs仍具有较高的降解性能。为了进一步研究多环芳烃降解菌的降解途径，作者对降解过程中产生的酶和代谢产物进行了分析。研究表明，在多环芳烃降解过程中能够检测到脱氢酶和多酚氧化酶，这2种酶体系在多环芳烃降解过程中具有一定的作用，但对于多环芳烃的降解而言，不是主要的酶体系。双加氧酶在多环芳烃的开环过程中起主要作用，也就是说，本研究中菲、蒽、芘的代谢都是双加氧酶体系作用的结果，代谢产物中均检测到二羟基-PAHs的产生。微生物采油技术(MEOR)的主要机理之一就是利用微生物降解原油中的胶质、沥青质等重质组分，降低原油粘度和凝固点，以达到改善原油物化性质的目的。从多环芳烃降解菌中选育出一株能有效降解稠油中重质组分的菌种3-28。使用该菌株对渤海和新疆等油田的稠油进行微生物降解实验，分析了细菌降解对原油粘度等物理特征的改变以及饱和烃、芳烃以及胶质、沥青质各组分在原油中相对含量和内部组成的影响。结果表明，细菌作用引起原油性质发生明显变化，粘度降低20％以上，凝固点降低近10℃，原油中沥青质含量降低30％以上，其组成也发生了一定的变化，原油饱和烃轻重组分比值变大，大大改善了原油的物化性质。
王菲[5]2010年在《多环芳烃污染土壤的微生物修复对微生物种群的影响》文中研究表明本研究通过富集培养,从沈抚灌区石油污染土壤中分离到五株以菲、芘为惟一碳源和能源生长的细菌,定为PAHs高效降解菌。经过形态观察、生理生化实验分析鉴定分别为苍白杆菌(Ochrobactrum sp.)、荧光假单胞菌(Psedomonas fluorescens)、戈登氏菌(Gordona sp.)、芽孢杆菌(Bacillus sp.)和分枝杆菌(Mycobacterium sp.)。利用室内模拟方法,研究中、低浓度多环芳烃(PAHs)污染土壤的微生物修复效果,阐明了土壤微生物(接种和土着)与(PAHs)降解的关系,结果表明：投加PAHs高效降解菌可以促进土壤中PAHs的降解,2周内效果显着；典型PAHs降解的难易程度菲<蒽<芘<苯并(a)芘>蔰；细菌种群丰度和多样性均与PAHs降解呈负相关关系,同一处理细菌种群结构随时间变化不大。对于中、低浓度PAHs原位污染土壤,增强土着菌的活性是提高土壤PAHs降解率的有效途径之一。
陶宇[6]2016年在《沙蚕对翅碱蓬—降油细菌组合降解叁种多环芳烃效果的影响》文中进行了进一步梳理近几年,随着生活污水、工业污水等排放以及海上运输的泄漏导致大量持久性有机污染物输入到海洋,对滨海湿地造成严重污染,并进一步威胁到人类健康。本文选取了近岸大型优势底栖动物多毛类双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)以及盐沼先锋植物翅碱蓬(Suaeda heteroptera),应用微宇宙方法比较了沙蚕、翅碱蓬、降油细菌叁种修复生物不同生物修复组合对菲的降解效果,分析了不同生物修复组合对沉积质细菌数量的影响,并根据静态法研究沙蚕对菲的富集效果,揭示了沙蚕对翅碱蓬-降油菌去除菲(Phenanthrene)的强化效应;其次,比较了沙蚕-翅碱蓬-降油菌联合修复组合对不同浓度苯并(a)芘(Benzo(a)pyrene,B(a)P)、3-甲基菲(3-Methylphenanthrene)的去除效果,旨在为海洋污染沉积环境的生物联合原位修复提供理论依据。本论文主要研究结果如下:(1)双齿围沙蚕对菲的生物富集特征总体如下,0-9 d沙蚕体内菲蓄积量显着增加,其最大富集含量为11.1±0.5 mg kg-1;9-19 d时,沙蚕体内菲的排泄高于吸收,体内菲蓄积量呈现降低趋势,第19 d时沙蚕体内菲含量为2.14±0.2 mg kg-1,与对照组无显着差异;沙蚕对菲的生物富集参数K1为0.0197,K2为0.165。平衡条件下双齿围沙蚕对菲的生物富集系数(BCF)为0.12。(2)应用湿地微宇宙和慢性毒性实验方法,比较了沙蚕、翅碱蓬、降油细菌叁种修复生物不同生物修复组合对菲的降解效果。结果表明,不同生物组合对土壤菲的降解率存在明显差异,降解率从高到低依次为:沙蚕-翅碱蓬-降油菌>翅碱蓬-降油菌>沙蚕。其中,至实验30 d时,沙蚕-翅碱蓬-降油菌和翅碱蓬-降油菌两种生物组合对菲的总降解率分别达到97.02%和93.93%;不同生物组合平均降解率均随着时间的延长出现下降趋势;沙蚕对菲去除途径(翅碱蓬-降油菌交互作用、非生物损失)有显着的强化作用,最高强化贡献率分别达到14.32%、20.08%。在0-5 d沙蚕-翅碱蓬-降油菌组合中土壤降油菌数量显着高于翅碱蓬-降油菌组合;随着时间延长,两种生物组合降油菌数量均出现下降趋势,至实验20-30 d时均降至对照组水平。(3)在实验室条件下比较了沙蚕-翅碱蓬-降油菌联合修复组合对不同浓度苯并(a)芘、3-甲基菲的去除效果。结果表明,随着时间的延长,沉积物中苯并(a)芘浓度逐渐降低,降解速率逐渐降低。至5 d联合修复组合对不同底物浓度苯并(a)芘(70 mg kg-1、140 mg kg-1和220mg kg-1)降解率分别为65.71%、78.57%、73.64%,至30 d联合修复组合对苯并(a)芘总降解率分别为88.6%、92.1%、91.4%。低底物浓度组(<140 mg kg-1),苯并(a)芘难以降解;高底物浓度组(≥140 mg kg-1),底物浓度越低,苯并(a)芘降解率越高。随着时间的延长,沉积物中3-甲基菲浓度逐渐降低,降解速率逐渐降低。至5 d,联合修复组合对不同底物浓度3-甲基菲(1 mg kg-1、1.5 mg kg-1和3.5 mg kg-1)降解率分别为30.0%、33.3%和51.4%,实验30 d联合修复组合对3-甲基菲总降解率分别为63.0%、63.3%、77.1%。当3-甲基菲底物起始浓度低于3.5 mg kg-1时,联合修复组合对3-甲基菲污染物的降解率随着底物浓度升高而降低。总体而言,双齿围沙蚕对菲有很强的富集能力;沙蚕对各去除因子降解以菲为代表的多环芳烃(PAHs)有明显的强化作用,并对降油菌生长有促进效果;沙蚕-翅碱蓬-降油菌联合降解组合对3种多环芳烃的最高总降解率从大到小依次为菲>苯并(a)芘>3-甲基菲。
李作扬[7]2016年在《石油降解细菌的分离、筛选、鉴定及其对多环芳烃降解性能研究》文中认为本研究从盘锦“红海滩”地区采集翅碱蓬及根系土壤,进行常规细菌分离,并采用柴油为唯一碳源的培养基从中筛选具有降油性能的菌株;对筛选到的菌株进行降油性能测定,研究其在不同作用时间(3d、5d、7d)内对柴油的原始降解率;选择在3个时间段降油性能均较高的菌株作为目的菌进行形态学观察、生理生化鉴定以及16S rDNA序列分析并测定其生长特性;选取降油效果较好的2株代表菌,以及实验室前期从辽宁盘锦沿海滩涂土壤分离的恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)Y3菌株,采用GC-MS法测定3株菌在添加不同浓度葡萄糖(0、0.5、1、1.5 g/L)作用7d后对萘、菲、惹烯、苯并[α]芘4种多环芳烃的降解性能;对3株菌的石油降解酶相关功能基因进行了扩增:结果显示:共分离纯化到28株细菌,其中具有降油性能的细菌7株,编号分别为S1、G3、G4、G9、G10、G11、G12;7株菌对柴油的原始降解率如下,3d分别为34.21%、3.68%、18.40%、18.95%、0.52%、9.47%、21.05%;5d分别为44.06%、3.19%、23.90%、24.70%、31.47%、25.90%、46.22%;7d分别为41.09%、1.49%、14.36%、28.22%、14.36%、29.70%、31.68%,其中S1、G11和G12菌株具有较高降油率;经鉴定S1菌株为微杆菌属(Microbacterium),与Microbacterium saperdate的同源性为98.7%;G11和G12皆属于刘志恒菌属(Zhihengliuella),与Zhihengliuella halotolerans的同源性为99.8%,3株菌最适生长温度范围皆为15℃~30℃,最适生长NaCl浓度分别为0%、2%和2%,最适pH分别为pH5、pH7和pH7;在4种多环芳烃(萘、菲、惹烯、苯并[α]芘)无机盐培养基中,自然降解率分别为5.49%、8.57%、7.52%、6.84%,在添加不同浓度的葡萄糖后,分别接种3株菌作用7d,对4种目标化合物的降解率均有不同程度的增加,其中对萘的降解率表现为,3株菌在无糖情况下的降解率差异不显着(P>0.05),1%浓度葡萄糖组降解率最高,Y3、G12、S1分别为70.56%、67.82%、57.46%,3株菌无显着性差异;对菲的降解情况为,1.5%浓度葡萄糖时3株菌降解效果在所有组中最高,与无糖组和0.5%糖浓度组差异显着(P<0.05),与1%浓度组差异不显着(P>0.05),3株菌间降解率差异不显着(P>0.05),Y3具有最高降解率,达到63.20%,其次为S1 60.90%,G12 60.33%;对惹烯的降解率为,无糖对照组,G12最高达到10.22%,其次为Y3和S1,降解率分别为:5.18%、0.05%,差异显着(P<0.05),各浓度组以1%葡萄糖时降解性能最佳,与无糖组和0.5%浓度组差异显着,与1.5%浓度组差异不显着,Y3降解率最高达到66.49%,其次为G12 66.42%、S1 66.18%,3株菌间降解率差异不明显(P>0.05);对苯并[α]芘的降解情况为,葡萄糖添加量1%时,3株菌的降解能力最强,与无糖组和0.5%糖浓度组差异极显着(P<0.01),与1.5%浓度组差异不显着(P>0.05),Y3降解率最高达到71.43%,其次为S1 71.91%,G12 70.50%,略低于S1;3株菌降解率仍无明显差异(P>0.05)。仅从S1菌株基因组上扩增得到了大小为691bp的烷烃羟化酶基因alkB部分的DNA片段,经NCBI blastx比对,结果与Rhodococcus qingshengii和Rhodococcus erythropolis的烷烃单加氧酶同源性高达98%。
邱金泉, 王静, 张辉, 张雨山[8]2010年在《海洋中多环芳烃生物降解与修复研究进展》文中认为在人为活动和自然活动的影响下,海洋中多环芳烃(PAHs)的污染急剧加重,引起了广泛的关注。在简要介绍PAHs的特点、来源、分布以及海洋中PAHs污染的基础上,论述了海洋中PAHs微生物降解的最新研究进展,阐述了PAHs生物降解的途径和机制,归纳了微生物修复技术在海洋PAHs污染治理方面的应用以及红树林在去除PAHs中所发挥的作用,最后对海洋中PAHs的生物降解与修复技术发展前景进行了展望。
刘娜[9]2017年在《人类活动影响下江苏省典型海岸带多环芳烃分布特征研究》文中研究指明本研究对江苏省典型海岸带多环芳烃分布特征进行研究,并通过来源解析探讨了其与经济发展、人口密度及土地利用方式变化等的关系来描述了人类活动影响下江苏省海岸带环境变化特征,结果表明,低环多环芳烃为该地区多环芳烃污染的重要原因。其主要来源可能与江苏省繁忙的海上交通运输产生的原油泄漏等具有重要的关系,并将海洋沉积物中多环芳烃这一典型有机污染物作为人类活动的一个重要化学指标。连云港海岸带表层沉积物中多环芳烃含量范围为3.37 ng/g~118.82 ng/g,平均值为43.28 ng/g,与国内其他海岸带多环芳烃含量相比属于较低水平。该地区多环芳烃含量较高的站点主要位于经济发达,人口密集,人类活动比较活跃的东西连岛海岸带附近,道路交通产生的汽车尾气,海上航运及捕捞船只产生的发动机引擎产生的尾气以及航运过程产生的原油泄漏等都是导致该地区多环芳烃污染的显着原因。同时生态风险评价结果表明,连云港海岸带表层沉积物中多环芳烃污染水平不会对该区域生态系统产生危害。盐城海岸带表层沉积物中多环芳烃含量范围为17.07 ng/g~4426.14 ng/g,平均值为788.75 ng/g,与国内其他海岸带多环芳烃含量相比属于较高。主要来源为石油源,但同时化石燃料燃烧以及煤炭、草木燃烧等也占有较高的比重。由于该地区海岸带在江苏省海岸带中所占面积最广,滩涂资源最为丰富,因此该地区多环芳烃污染较连云港及南通均较严重,且由于盐城地区河流广布,大量污染物通过河流携带进入到海岸带生态系统中,同时沿海大量建筑用地增加,大面积围垦,导致该地区生态环境破坏严重对污染物的降解能力减弱,这也是该地区多环芳烃污染的重要原因。生态风险评价结果表明,盐城海岸带表层沉积物中多环芳烃污染水平有部分站点二氢苊及苊含量可能会对生态系统产生潜在危害。南通海岸带表层沉积物中多环芳烃的总含量为1.4 ng/g~87.09 ng/g,平均含量为19.88 ng/g。所研究站点中萘、菲及二苯并(a,h)蒽叁类多环芳烃的平均浓度最高,苊未检出。与国内外典型海湾、潮间带多环芳烃含量相比,江苏南通污染状况处于低污染水平。运用源解析法确定了南通表层沉积物中多环芳烃主要来源为化石燃料燃烧源及石油源。南通周边快速发展的经济使得大量陆源污染物随大气沉降作用直接或间接进入表层沉积物中,同时长江入海口周边各港口船舶的运输以及周边车辆的尾气排放也有可能导致多环芳烃污染的加剧。生态风险评价分析发现南通表层沉积物中多环芳烃含量对环境危害很低。选取了人类活动扰动较小的海岸带柱状样品,分析了其近叁十年来多环芳烃含量变化,得出海岸带沉积物多环芳烃与能源利用、土地利用方式及经济发展等人类活动对多环芳烃污染状况有重要影响,随着经济的发展,多环芳烃含量增加明显,而人口密度增加对多环芳烃污染影响虽并不明显,但整体呈现人口增加污染加重趋势。而由于江苏省海岸带工业用地较少,土地利用主要方式为耕地、草地和其他建设用土地,因此该地区并未有较大的多环芳烃污染源,因此海上交通及低温燃烧产生的低环多环芳烃污染物在该地区占有较大的比重,可通过多环芳烃污染物的组成、含量特征及来源指示人类活动对环境变化的影响。且通过对江苏省海岸带典型柱状样中多环芳烃含量估算出整个江苏省海岸带多环芳烃通量,由此得出海岸带沉积物是多环芳烃的重要汇。本研究针对江苏省典型海岸带多环芳烃的污染问现状对江苏省海岸带污染现状提出湿地利用、植被修复、新能源利用及土地利用细化等一系列现实可行的污染治理措施,为海岸带沉积物中多环芳烃污染治理与修复提出建设化意见,为海岸带保护提供了范例。
崔志松[10]2014年在《海洋专性解烃菌Cycloclasticus spp.的代谢特性及协同降解高分子量多环芳烃的研究》文中研究说明解环菌属细菌是近十年来在世界范围不同海域陆续发现的一类能够以多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，简称PAHs）为唯一碳源和能源生长的海洋“专性解烃菌”（the obligate hydrocarbonoclastic bacteria，简称OHCBs）。它们在海洋溢油的自然生物降解过程中发挥着极其重要的作用。然而，解环菌属细菌的生长特性非常独特，其分离培养也非常困难，因此有关其纯培养菌株生长及降解特性的研究也较少。本文重点研究了从黄海沉积物中分离到的3株解环菌属细菌Cycloclasticus sp. NY93E, Cycloclasticus sp. PY97M和Cycloclasticus sp. PY97N的PAHs代谢特性以及在高分子量多环芳烃（high-molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons，简称HMW PAHs）降解过程中解环菌属细菌和其它菌株之间的相互作用。首先，通过对多个站位的海洋沉积物样品进行选择性碳源富集以及可培养细菌分离，从海洋环境中共获得了120余株可培养细菌。根据其16S rRNA基因序列完成了上述菌株的初步系统发育学分析，发现这些菌株基本上属于α-变形菌纲和γ-变形菌纲。其中包括了约25株海洋专性解烃菌，它们分别隶属于解环菌属、食烷菌属和海杆菌属等。其次，从细胞形态观察、系统发育学分析、PAHs代谢特性研究、PAHs双加氧酶基因同源性分析等多个方面对3株解环菌属细菌进行了较全面的研究比较，丰富了对解环菌属细菌特性的认识。分离自黄海沉积物的3株解环菌属细菌区别于该属其它菌株的主要特点是对HMW PAHs的降解能力，它们均能够以4环PAHs芘和荧蒽作为唯一碳源和能源生长，并且具有更强的PAHs代谢活性。它们对0.02gL-1芘、荧蒽21d后的降解率分别为51.65%～63.43%和49.32%～65.21%。采用简并引物从3株解环菌属细菌的基因组DNA中分别克隆到编码其PAHs双加氧酶的大小亚基基因phnA1A2（约1.9kb）。该基因片段与Cycloclasticus sp. A5中相应基因的整体相似度为98%，而与Cycloclasticus sp. P1中相应基因的整体相似度为99%。最后，通过石油烃降解能力测定、培养物表面张力测定等，获得了多个种属、具有不同石油烃及PAHs降解能力的降解菌以及生物表面活性剂产生菌约46株，这些菌株可用于与解环菌属细菌构建共培养体系以提高其对HMWPAHs的降解率。与此同时，还对这些PAHs降解菌中的3个海杆菌属新种Marinobacter sp. PY97S、Marinobacter nanhaiticus D15-8WT和Marinobacteraromaticivorans D15-8PT进行了分类学鉴定。基于上述研究结果，结合对PAHs降解菌群结构的分析和认识，初步确定了在共培养体系中与解环菌属细菌协同降解HMW PAHs的菌株，并构建了共培养体系。首先，在所构建的以解环菌属细菌和其它种属细菌为成员的所有共培养体系中，最具有代表性的是在HMW PAHs降解过程中表现出明显协同效应的菌群PY97M+D15-8W（解环菌属细菌+海杆菌属细菌）。菌群PY97M+D15-8W对芘、荧蒽的降解率相对于解环菌的纯培养处理PY97M分别提高了20.30%和20.29%，达到67.40%和62.79%（初始碳源浓度为0.1g/L，25℃，21d）。其次，在HMW PAHs共底物（即芘+荧蒽）存在时，菌群PY97M+D15-8W对芘、荧蒽的降解率更高。在接种量、初始碳源质量浓度、温度、转速等实验条件均相同的情况下，菌群PY97M+D15-8W对混合碳源中芘、荧蒽的降解率在更短时间内分别达到71.05%和67.36%（初始碳源浓度均为0.1g/L，25℃，14d）。基于发光细菌法的生物毒性测试也显示，降解菌群PY97M+D15-8W除了可以有效提高对HMW PAHs混合物的降解率，还可以同时降低其急性毒性和遗传毒性。最后，在较低温度条件（初始碳源浓度为0.02g/L，20℃，21d）下的HMW PAHs降解实验显示，该降解菌群的处理相对于降解菌PY97M纯培养的处理具有更高的荧蒽降解率，其对荧蒽的降解率可以从65.21%提高到83.03%。同时，该降解菌群的处理相对于降解菌PY97M纯培养的处理具有更高的芘降解率，其对芘的降解率可以从63.43%提高到75.50%。综上所述，上述研究结果对于深入理解HMW PAHs的生物降解机制具有重要意义，本研究所发明的降解菌群PY97M+D15-8W可用于包括HMW PAHs在内的持久性有机污染物（persistent organic pollutants，简称POPs）污染的海岸线或滩涂地带进行生物修复。
参考文献：
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[2]. 焦化工业场地土壤的PAHs污染特征及微生物修复应用[D]. 马栋. 华中农业大学. 2010
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[4]. 多环芳烃降解菌分离、降解特性及在稠油微生物采油中的应用研究[D]. 王春明. 四川大学. 2007
[5]. 多环芳烃污染土壤的微生物修复对微生物种群的影响[D]. 王菲. 中国海洋大学. 2010
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[7]. 石油降解细菌的分离、筛选、鉴定及其对多环芳烃降解性能研究[D]. 李作扬. 大连海洋大学. 2016
[8]. 海洋中多环芳烃生物降解与修复研究进展[J]. 邱金泉, 王静, 张辉, 张雨山. 化学工业与工程. 2010
[9]. 人类活动影响下江苏省典型海岸带多环芳烃分布特征研究[D]. 刘娜. 青岛大学. 2017
[10]. 海洋专性解烃菌Cycloclasticus spp.的代谢特性及协同降解高分子量多环芳烃的研究[D]. 崔志松. 中国海洋大学. 2014
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