【摘 要】
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本研究以山西某焦化厂土壤为菌源,筛选得到11株多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)降解菌,研究其培养条件和对各类PAHs的降解能力,并将菌株进行优化组合,构建降解菌菌群。添加金属离子、营养物质、表面活性剂等优化菌群培养条件,提升其对PAHs的降解能力。通过室内模拟培养和盆栽试验,分别对营养物质、表面活性剂及土壤-微生物-植物体系的强化措施进行研究,
【基金项目】
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山西省科技攻关项目“污灌区土壤联合修复技术研究”(项目编号:20110311021); 横向课题 “降解多环芳烃优势菌筛选与菌群的组建”( 项目编号:2016 HX19);
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本研究以山西某焦化厂土壤为菌源,筛选得到11株多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)降解菌,研究其培养条件和对各类PAHs的降解能力,并将菌株进行优化组合,构建降解菌菌群。添加金属离子、营养物质、表面活性剂等优化菌群培养条件,提升其对PAHs的降解能力。通过室内模拟培养和盆栽试验,分别对营养物质、表面活性剂及土壤-微生物-植物体系的强化措施进行研究,并在PAHs污染农田修复实践中进行应用效果验证,以期获得能够应用于PAHs污染农田修复实践的高效降解菌剂以及相应的应用技术。研究结果如下:(1)通过富集培养,从焦化厂PAHs污染土壤中分离筛选出11株以PAHs物质为唯一碳源的菌株。经形态观察、生理生化试验和16S r RNA鉴定:DJ-3为假单胞菌属(pseudomonas sp.),DJ-10为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),其余9株为克雷伯氏菌属(Klebsiella sp.)。其中DJ-3、DJ-8、DJ-10对PAHs总量的降解率分别为49.1%、44.5%、53.9%,显著高于其他菌株。(2)以DJ-3、DJ-8、DJ-10作为供试菌株进行后续的关于培养条件和外源物质对其降解能力的影响研究,发现三株菌之间两两组合及三株菌组合均无拮抗反应;任一单菌株对菲的降解能力远大于芘,三株菌组合PKB(DJ-3+DJ-8+DJ-10)对菲芘的降解率大于单个菌株;金属离子对供试菌株的生长和其对PAHs的降解能力都有显著影响,其中Mg SO4.7H2O最适加入量为0.15 g/L,Co Cl2为0.2 g/L,Fe SO4.7H2O为0.4g/L,Mn SO4.H2O为0.15 g/L。外加碳源、氮源、磷源都可以显著增加降解菌的数量,降解菌组合PKB的最适培养温度为37℃,培养液最适初始p H为7,接菌量为1~2%,装液体积为发酵容器体积1/2~2/3,在此条件下降解菌组合PKB培养液OD600最高,为0.50,对菲芘的降解能力最强,菲的降解率为95.1%,芘的降解率为75.4%,对PAHs的降解率为85.3%。(3)在污染土壤-微生物生物反应器体系中,加入适量碳源、氮源、磷源不仅有利于降解菌的生长,也有利于PAHs的降解;鸡粪可以替代外加营养物质和微量元素,能够有效促进降解菌生长繁殖和对土壤PAHs的降解效率,污染土壤和鸡粪的最适比例为5:1。反应体系的最适接菌量为10%,最适湿度为50%,最适培养温度为37℃;培养60d后污染土壤中PAHs降解率最大为50.11%。(4)黑麦草和鼠李糖脂均可以有效增强降解菌组合PKB对土壤中PAHs的降解能力,黑麦草+降解菌菌剂+鼠李糖脂的处理对土壤PAHs的降解效果显著,主要提高了对四环、五环及以上PAHs的降解,培养60d对土壤PAHs的降解率达到了61.1%,其中对四环、五环以上PAHs的降解率分别为60.36%、35.39%。(5)选择草炭和干化鸡粪(腐熟灭菌干化)对降解菌组合PKB进行吸附固化,菌液:草炭:鸡粪比例为1:8:1,另辅以0.5%的生物表面活性剂鼠李糖脂,制成的含水量在15%左右,有效菌数大于10~8CFU/g的PAHs降解菌剂。在PAHs污染农田土壤-微生物-植物体系中,PAHs降解菌剂对苊、荧蒽、苯并(a)芘等污染物的降解作用显著,种植三年土壤中苊、荧蒽、苯并(a)芘含量分别降低37.76%、19.41%、15.66%。玉米+菌剂+干化鸡粪强化处理MFC对苯并(a)芘的降解率为12.46%,是常规施肥处理CKC的11.7倍;黑麦草+菌剂+干化鸡粪强化处理MFL对苯并(a)芘的降解率为15.6%,是常规施肥处理CKL的3.7倍;其中对PAHs高环类物质作用显著。
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