【摘 要】
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多环芳烃(PAHs)由于其高毒、疏水性及不易被降解等特点,呈现出极强的“三致作用”,已经逐渐成为广为关注的热点。研究表明我国许多地区土壤中都存在不同程度的多环芳烃污染,其中石油开采区附近土壤中多环芳烃污染尤其严重。因此,如何有效治理多环芳烃污染土壤已成为当前生态建设亟需解决的问题。微生物因具有数量庞大、分布广泛及多样性丰富等特点,在多环芳烃的生物修复中起到了重要作用。微生物种类不同,其可以利用的碳
【基金项目】
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国家自然科学基金“土壤体系中外源氮转化机制及石油烃生物降解强化原理(52070154)”;
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多环芳烃(PAHs)由于其高毒、疏水性及不易被降解等特点,呈现出极强的“三致作用”,已经逐渐成为广为关注的热点。研究表明我国许多地区土壤中都存在不同程度的多环芳烃污染,其中石油开采区附近土壤中多环芳烃污染尤其严重。因此,如何有效治理多环芳烃污染土壤已成为当前生态建设亟需解决的问题。微生物因具有数量庞大、分布广泛及多样性丰富等特点,在多环芳烃的生物修复中起到了重要作用。微生物种类不同,其可以利用的碳源也不相同。从受污染体系中筛选降解菌株是微生物修复技术得以实施的关键环节。本论文以L9作为培养基,以典型多环芳烃芘为唯一碳源,利用传统富集培养、平板划线法从陕北石油污染土壤中筛选出5株多环芳烃降解菌(序列号:MT065748~MT065752)。对5株菌进行理化鉴定以及16S rDNA序列分析。结果表明,筛选出的5株菌均为革兰氏阳性菌,其中4株为芽孢杆菌属(Bacillus),1株为香味菌属(Myroides)。5株菌和混合菌都能够对液相中的芘起到降解作用,混合菌株的降解效率好于单株菌,在降解35 d时对50 mg/L的芘降解率达到43.1%。加入葡萄糖作为共代谢基质对芘的降解起到促进作用,5株混合菌在有葡萄糖存在的条件下对芘的降解率达到55.2%。建立了流式细胞术快速检测液相降解体系中活性多环芳烃降解菌的方法。利用SG/PI双染法进行染色,利用FL1和FL3通道,细胞流速为33 mL/min,计数率保持在1000 cells/s以下,设定阈值为600,对总降解菌数量进行测定,所得降解菌数量测定结果与平板计数法的相关系数为0.9742~0.9962。利用NaClO对细菌灭活划分阴性控制区,根据阳性及阴性对照在流式细胞仪检测面板中的出现位置确定右侧上部区域为死细菌区,右侧下部区域为活细菌区,通过划分区域确定活性细菌数量。对液相中芘的降解实验结果表明,各体系中活性降解菌数量在降解7 d时均增加,其中混合菌活菌数达到最大,为4.26×10~8cells/mL。此后降低,在21 d时趋于平稳,活性菌数量为1.54×10~8cells/mL。外加葡萄糖基质对PAHs降解菌的生长有明促进作用;在降解7 d时混合菌活菌数达到了4.53×10~8cells/mL。降解菌可以利用多环芳烃芘作为碳源进行生长代谢,对降解7 d时细菌总数和活菌数进行相关性分析,结果表明各体系中总菌数与活菌数呈显著正相关,细菌总数随活菌数增长而增加。向人工配制PAHs污染土壤以及油污土壤中接种混合降解菌株进行修复处理90d,土壤中PAHs降解率分别达到28.2%、40.5%、35.0%和16.6%。未接种降解菌的土壤中多环芳烃降解率为20.0%、27.8%、26.1%和9.4%,接种混合降解菌能促进土壤中PAHs和总石油烃的降解。加入葡萄糖作为共代谢基质时,土壤中PAHs降解率分别为29.0%、45.6%、39.6%和17.7%。加入葡萄糖作为共代谢基质可以促进PAHs的降解。在修复初期(0-45 d),各降解体系中污染物的降解速率较大,随修复进程的延长逐渐变慢,最后趋于稳定。对人工配制PAHs污染土壤(100 mg/kg)进行灭菌和未灭菌接种修复实验结果表明,土著微生物和外来菌源之间无竞争、协同关系。功能性降解基因测定结果表明,土壤中功能性多环芳烃降解基因越多,PAHs降解效果越好。对人工配制污染土壤中微生物活性变化进行分析,结果表明土壤微生物代谢活性均在0-24 h内随培养时间的延长而增强,此后处于稳定且较高的水平。在生物强化修复多环芳烃污染土壤60 d,以多环芳烃为底物代谢时:100 mg/kg污染浓度土壤微生物活性>200 mg/kg污染浓度土壤微生物活性>500 mg/kg污染浓度土壤微生物活性,表明PAHs的降解与降解菌株的活性有一定相关关系。
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