耐熱石油降解混合菌群降解特性及多環(huán)芳烴共代謝作用的研究.pdf

1、近年來(lái),隨著石油的勘探開(kāi)發(fā)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,我國(guó)石油污染問(wèn)題日益凸顯,土壤污染日趨嚴(yán)重,成為制約社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要影響因素。因此,對(duì)石油污染土壤進(jìn)行修復(fù),恢復(fù)其生態(tài)功能迫在眉睫。生物修復(fù)技術(shù)被認(rèn)為是目前最具有生命力的治理技術(shù),具有廣闊的發(fā)展前景。針對(duì)克拉瑪依油田等中國(guó)西北地區(qū)油田氣候環(huán)境獨(dú)特、石油污染源分散的狀況,本文從當(dāng)?shù)厥臀廴就寥乐泻Y選獲得一組高效耐熱石油降解混合菌群,考察降解菌群的各種特性,為高溫干旱地區(qū)石油污染土壤生物修復(fù)

2、的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供技術(shù)保障和理論基礎(chǔ)。主要研究成果和結(jié)論如下:
　　 (1)克拉瑪依油田土壤受到不同程度的石油污染,土壤含油率在3.13％～10.88％之間,石油污染使微生物種群趨于單一化和功能化,微生物種群多樣性降低,常見(jiàn)的石油烴降解菌的存在為微生物修復(fù)技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中種源的選擇提供參考;氮磷營(yíng)養(yǎng)、水分含量和石油污染程度是石油降解菌生長(zhǎng)繁殖的限制因素,因此在生物修復(fù)過(guò)程中應(yīng)予以改善;
　　 (2)從克拉瑪依油田石油污染土壤中

3、篩選獲得一組石油降解混合菌群K05.2,溫度耐受范圍為30～65℃,包含來(lái)自6個(gè)不同的菌屬的12株可分離培養(yǎng)的單菌,其中有8株具有降解原油的能力,與單菌株相比,KO5-2對(duì)原油的降解效果更好;菌株KO5-2-9為表面活性劑產(chǎn)生菌,屬于Pseudomonas sp.,所產(chǎn)表面活性劑主要成分為鼠李糖脂,在高溫、高鹽度以及高pH等極端環(huán)境下仍具有較高的表面活性和乳化能力;混合菌群KO5-2的最佳培養(yǎng)條件為:初始pH值為8、培養(yǎng)溫度30℃、N:

4、P為10:1、培養(yǎng)時(shí)間10d,接種量1.5％(v/v);
　　 (3)混合菌群KO5-2對(duì)Ci9以前的飽和烴組分能夠完全降解,對(duì)C20～C33的長(zhǎng)鏈飽和烴降解效果也很明顯,隨著碳原子數(shù)的增加對(duì)原油中正構(gòu)烷烴的利用率逐漸降低,KO5-2降解原油四個(gè)組分的相對(duì)能力為:飽和分＞芳香分＞膠質(zhì)和瀝青;KO5-2對(duì)芴的降解效果最好,菲次之,對(duì)芘的降解效果最差,隨著苯環(huán)數(shù)的增加對(duì)PAHs降解效率逐漸下降;
　　 (4)采用PCR-DG

5、GE技術(shù)考察混合菌群KO5-2在不同碳源條件下群落結(jié)構(gòu)變化表明,KO5-2在分別以原油和飽和烴為碳源的培養(yǎng)條件下菌群組成大致相同,但在以飽和烴為碳源的培養(yǎng)條件下存在優(yōu)勢(shì)菌——芽孢桿菌(Bacillus sp.);在三種不同PAH為碳源的培養(yǎng)條件下,混合菌群的群落結(jié)構(gòu)存在差異,其中以菲為碳源時(shí),混合菌群的組成最為豐富,而以芘為碳源時(shí),群落結(jié)構(gòu)變的單一,其中鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonassp.)是降解芳香族化合物的主要菌屬,蒼白桿

6、菌(Ochrabaclrum sp.)是降解菲的功能菌;
　　 (5)混合菌群KO5-2通過(guò)多種代謝途徑降解單一PAH(芴、菲和芘),在多個(gè)位點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行單加氧和雙加氧反應(yīng);混合菌群KO5-2共代謝三種混合PAHs表明,芴和菲的存在能促進(jìn)了芘的完全快速的降解和芘代謝產(chǎn)物的去除,并且芘的存在也促進(jìn)了芴和菲的降解和代謝產(chǎn)物的去除;經(jīng)過(guò)30d的生物修復(fù),混合菌群KO5-2對(duì)土壤中總PAHs的降解率為54.17％,對(duì)4環(huán)、5環(huán)、6環(huán)PAH

7、s的降解率分別可達(dá)到71.26％、39.76％和42.86％,土壤中的PAHs得到有效降解;
　　 (6)將混合菌群KO5-2制備為粉末狀微生物菌劑應(yīng)用于石油污染土壤室內(nèi)生物修復(fù),通過(guò)單因素試驗(yàn)獲得生物修復(fù)的優(yōu)化條件為:土壤孔隙度為55％、含水率為25％,固體菌劑添加量為5％(w/w)、氮磷比為10:1、生物表面活性劑添加量5％(v/w);在此優(yōu)化條件對(duì)石油污染土壤進(jìn)行60d的生物修復(fù),原油中C27以前的正構(gòu)烷烴得到明顯降解,土