菇渣和鼠李糖脂联合强化苜蓿修复多环芳烃污染土壤

采用植物生物量、多环芳烃含量、土壤微生物数量、土壤酶活性和土壤微生物功能多样性等多个指标,通过菇渣、鼠李糖脂和植物的单独及联合作用的盆栽试验,评价了菇渣和鼠李糖脂联合强化苜蓿修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的效果.结果表明,60d内,苜蓿单独修复(AL)的降解率仅为14.43%,菇渣、鼠李糖脂联合苜蓿修复(GZ+RH0.5+AL和GZ+RH1.0+AL)显著提高了PAHs降解率,达到了32.64%和36.95%,比AL处理提高了115.45%和156.06%.与AL相比,GZ+RH1.0+AL对植物生物量提高程度最大,地上和地下生物量分别达到了1.05g/盆和0.20g/盆.在修复过程,GZ+RH1.0+AL显著提高了土壤细菌和真菌的数量,分别达到了31.37×106CFU·g-1和5.86×106CFU·g-1,特别是多环芳烃降解菌数量达到了39.57×105MPN·g-1,分别是对照(CK)和植物单独处理(AL)的29倍和4倍.就土壤脱氢酶活性而言,菇渣和苜蓿联合作用(GZ+AL)处理的活性最高,GZ+RH0.5+AL和GZ+RH1.0+AL的活性次之,分别为90.57、67.56和21.02μg/(g·d).此外,与对照(CK)相比,菇渣、鼠李糖脂和苜蓿的联合作用(GZ+RH1.0+AL)显著提高了土壤微生物群落的功能多样性.因此,菇渣和鼠李糖脂联合强化苜蓿修复PAHs污染土壤达到了比较理想效果,大面积田间试验有待进一步验证该方法的可行性.     

土壤微生物群落对多环芳烃污染土壤生物修复过程的响应

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)方法,研究了土壤微生物群落多样性对生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的响应.结果表明,细菌群落的Shannon-Weaver指数修复前为3.17,修复后为3.24～3.45,多样性整体呈上升趋势,其中以植物-菌根真菌-降解菌处理最高,但各处理间无显著差异(P>0.05).聚类分析结果显示,植物、植物-鼠李糖脂、植物-菌根真菌和植物-菌根真菌-鼠李糖脂这4个处理的群落相似度在90%以上,植物-降解菌处理与这4个处理群落结构最近,此外,植物-降解菌-鼠李糖脂、植物-降解菌-菌根真菌-鼠李糖脂群落相似度在80%以上.通过测序比对,DGGE图谱上优势及特征性条带分别为Bacillus、Pseudomonas、Acidobacteria、Sphingmonas、Rhodopseudomonas、Firmicutes和Methylocytaceae等,可能是与PAHs降解密切相关的种属.生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复污染土壤过程中,在提高PAHs生物有效性基础上,改变了土壤微生物群落结构和丰度,从而可以有效提高PAHs的降解率.     

几种表面活性剂对柴油及多环芳烃的增溶作用

研究表面活性剂在多种柴油HOCs(疏水性有机物)组分共存条件下对PAHs(多环芳烃)的增溶作用.选用阴离子表面活性剂LAS(十二烷基苯磺酸钠)和SDS(十二烷基硫酸钠),非离子表面活性剂TX 100(曲拉通X-100)和TW 80(吐温80)及生物表面活性剂鼠李糖脂和烷基糖苷,评价表面活性剂对柴油的增溶效果,并筛选出LAS,TX 100和鼠李糖脂,进行柴油中PAHs的增溶试验.结果表明,表面活性剂对柴油增溶作用顺序为鼠李糖脂> TX 100 >烷基糖苷> TW 80> LAS>SDS.在多种柴油组分共存条件下,PAHs的表观溶解度与表面活性剂浓度具有良好的线性关系.表面活性剂对柴油中PAHs的增溶作用顺序为鼠李糖脂> TX 100 > LAS.鼠李糖脂具有较低的临界胶束浓度和较复杂的分子结构,能够形成更多、更大的胶束,有利于柴油及PAHs的增溶.      

焦化厂多环芳烃污染土壤的强化微生物修复研究

从北京焦化厂采集了多个多环芳烃(PAHs)污染土壤样品,目的是从中分离出PAHs降解菌并确定其适宜的生存条件,进行富集培养后,应用于焦化厂污染土壤的强化微生物修复.分别以美国EPA优先控制的16种PAHs中的一种为唯一碳源,采用平板划线法对降解菌进行分离并通过基因分析方法确定其种属,共获得7种PAHs降解菌,这些菌混合在一起,在适当的浓度条件下,可对16种2～6环的PAHs进行降解.在液体培养基中16种PAHs总浓度(ΣPAH16)为17μg/mL时,单一菌即可生长良好且具有降解活性,但当ΣPAH16为166μg/mL时,不论是单一菌还是混合菌(7种PAHs降解菌),其生长和活性均受到抑制.针对北京焦化厂污染土壤,设计了5组处理,即对照(C)、添加营养物(N)、添加营养物和降解菌(N+B)、添加营养物和表面活性剂(N+S)、以及添加营养物、降解菌和表面活性剂(N+B+S).经过5周的实验,与C组相比,N+B组16种PAHs的去除率平均提高了32%,N+B+S组16种PAHs的去除率平均提高了46%(其中10种4～6环PAHs的去除率平均提高了52%).添加PAHs降解菌和表面活性剂可明显增强土壤中PAHs的降...     

生物源表面活性剂对焦化土壤中多环芳烃增溶效能研究

考察了单一生物源表面活性剂鼠李糖脂、黄腐酸、槐糖脂、烷基糖苷、无患子皂苷及鼠李糖脂与各非离子生物源表面活性剂复配体系对萘和菲的增溶效能,并将优选的淋洗剂体系应用于焦化场地土壤多环芳烃（PAHs）的去除.结果表明：相较其他生物源表面活性剂,鼠李糖脂和黄腐酸对萘的增溶效果更好;对于菲的增溶,槐糖脂的增溶效果更好,这与其较低的临界胶束浓度和多环芳烃的性质有关.生物源表面活性剂复配体系的增溶能力较单一表面活性剂明显增强,以3∶1复配时增溶效果最佳.60 mmol·L^-1的鼠李糖脂-黄腐酸复配体系（3∶1）对土壤中萘的去除率可达96.64%,分别是单一鼠李糖脂和黄腐酸的1.09倍和2.21倍;而对土壤中蒽、苯并（a）蒽和苯并（k）荧蒽的去除率远低于萘,分别为63.31%、42.51%和39.10%,这是由于PAHs与鼠李糖脂-黄腐酸复配体系的相互作用随苯环数的增加而减弱.本研究可为生物源表面活性剂及其复配体系高效修复PAHs污染土壤提供科学依据.     

通风及营养元素对多环芳烃污染土壤修复影响

文章在无外源接种体的条件下,评估了强制通风(通风量为1.51 L/min)与营养元素对土壤中多环芳烃(PAHs)降解的交互作用。结果表明:仅靠合适的营养液配方和长时间通风可以刺激污染土壤中的土著微生物生长,并影响微生物菌群的形成。通风同时添加营养液有利于好氧菌生长、加快PAHs的降解;与通风相比,添加营养元素是影响PAHs降解的主要因素。通风和添加营养元素对3环PAHs降解影响不显著,但可促进4环、5环和6环PAHs污染物降解。60 d内,仅通风、仅添加营养元素、同时通风和添加营养元素处理的PAHs分别降解了52%、59%、67%。     

发酵牛粪和造纸干粉对多环芳烃污染土壤菌根修复的影响

通过温室盆栽试验,研究了添加发酵牛粪和造纸干粉对菌根化紫花苜蓿修复多环芳烃(PAHs)污染农田土壤的影响.结果发现,添加0.5%～2.0%发酵牛粪对紫花苜蓿根系丛枝菌根(AM)真菌侵染率无明显影响,但均显著提高了紫花苜蓿的植株生物量(p<0.05),其中,添加1.0%和2.0%发酵牛粪处理的土壤PAHs含量较对照略有降...     

鼠李糖脂及其产生菌对原油生物降解影响研究

考察了外加鼠李糖脂生物表面活性剂和接种鼠李糖脂产生菌O-2-2对混合烃类降解菌降解原油的影响。结果表明,在降解体系中添加鼠李糖脂使原油20天的降解率由35.7%提高到57.6%。加入鼠李糖脂可同时提高烷烃和芳烃的降解率。在降解体系中接入菌株O-2-2能够快速利用石油烃中的烷烃类化合物并合成鼠李糖脂类生物表面活性剂,从而有效提高总石油烃的降解率。体系中菌株O-2-2的接入虽然使饱和烃的降解率大大提高,却降低了芳烃的降解率;这说明菌株O-2-2和其它烃类降解菌之间可能存在竞争生长关系。     

石油污染土壤生物修复中外源微生物的影响

在室外条件下采用正交盆栽试验设计,以污染水平、细菌接种量、真菌接种量和有机肥添加量为调控因子,研究了石油污染土壤生物修复过程中外源专性微生物(细菌和真菌)接种对土壤中矿物油和美国EPA 16种多环芳烃(PAHs)降解的作用.结果表明,经过一个生长季(150d)各处理土壤中的细菌总量、真菌总量、PAH-降解细菌和PAH-降解真菌数量不受外源专性细菌和真菌初始接种量的影响(p＞0.05);有机肥促进土壤微生物数量的增长,其添加量与土壤细菌总量、真菌总量和PAH-降解细菌数量显著正相关(p＜0.05);实验结束时矿物油的去除率为58.8%～88.3%,PAHs的去除率为91.7%～97.8%,外源专性细菌和真菌的接种对矿物油和PAHs的降解无明显促进作用.     

过硫酸钠对我国典型土壤中多环芳烃氧化降解效果的影响

过硫酸钠是污染土壤化学氧化修复技术中应用较为广泛的氧化剂.为研究过硫酸钠对不同土壤中PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃）的修复效果,以我国多种典型土壤（黑土、潮土、黄土、紫色土、褐土、砖红壤）为试验样本,以萘、菲、蒽、芘、苯并[a]芘5种PAHs为目标污染物,分析活化过硫酸钠对人为老化的降解率;此外,通过对氧化前后土壤pH、w（有机碳）等土壤性质变化的比较和分析,探讨氧化修复过程对土壤性质的影响.结果表明:当活化过硫酸钠用量为0.8 mmol/g、温度为25℃时,PAHs污染土壤中萘、菲、蒽、芘、苯并[a]芘的降解率最高,分别为87.82%、79.68%、87.93%、83.40%、94.31%.随着温度的升高,PAHs降解率逐渐升高,当温度达到25℃时,PAHs的降解率（85.69%）达到最高,随后随着温度的继续升高,总PAHs的降解率没有明显增加;随着pH的升高,PAHs的降解率逐渐升高,当pH达到6~7时,PAHs降解率维持在一个较高水平;随后随着pH的继续升高,总PAHs的降解率逐渐降低.随着温度以及pH的变化,5种PAHs的降解率与总PAHs的降解率变化趋势一致. w（有机碳）越低,PAHs环数越高,PAHs降解率越高;高环（5~6环）、中环（4环）、低环（2~3环）PAHs降解率与总PAHs降解率变化趋势一致.此外,过硫酸钠氧化修复后土壤结构遭到一定程度的破坏,土壤的pH、w（有机碳）和土壤肥力会有不同程度的下降,对土壤的再次利用有较大影响.研究显示,过硫酸钠可有效氧化降解不同性质土壤中PAHs,在氧化修复PAHs污染土壤方面具有较好的应用前景.      

苜蓿对多环芳烃菲污染土壤的修复作用研究

采用盆栽试验方法,研究了苜蓿(Medicago sativa L.)对多环芳烃菲污染土壤的修复作用.结果表明,多环芳烃菲对苜蓿的生长具有抑制作用,土壤中菲初始浓度越高抑制作用越明显.445.22 mg/kg条件下苜蓿茎叶和根的生物量最小,仅为无污染对照土壤的57.31%和31.20%.经过60 d的修复试验,苜蓿能够明显促进土壤中菲的降解.根际和非根际土壤中菲的去除率分别为85.68%～91.40%和75.25%～86.61%.同处理中根际土壤中菲残留浓度低于非根际土壤,而脱氢酶活性高于非根际土壤.无论是在非根际还是根际土壤中随着菲初始浓度增大,菲降解率和脱氢酶活性降低.脱氢酶活性与降解率的关系表明,脱氢酶活性与菲降解率显著正相关.所以植物根系的存在能够有效促进土壤中多环芳烃菲的降解.     

产物接种对生活垃圾水解/好氧复合生物预处理的影响——微生物及水解酶活性变化

以高含水率混合收集生活垃圾为处理对象,研究了接种和不接种(对照)情况下,水解/好氧复合生物预处理过程中微生物数量及水解酶活性的变化.结果表明,在复合生物预处理过程中,产物接种加剧了水解阶嚣的酸化抑制效应(水解阶段结束时.接种组和对照组的pH分别为5.2和5.9),减少了细菌数量和降低了相关水解酶活性;产物接种可促进纤维素分解菌的生长繁殖,提高CMC酶、滤纸纤维素酶的活性,从而有利于难降解生物质的分解;接种组和对照组总水分去除率分别为63.7%和77.7%,产物接种并没有提高复合生物预处理过程的水分去除效率.     

金发草对土壤中菲、芘的修复机制

采用盆栽试验法,研究岩生植物金发草(Pogonatherum paniceum L.)对土壤中芘、菲的去除效果与修复机制.结果显示,在试验浓度范围(20～322 mg·kg^-1)内,种植金发草能有效去除土壤中芘、菲污染. 70 d后,菲、芘去除率分别为50.97%～86.77%、 46.45%～76.7%;比对照1(加0.1% NaN₃)高63.56%、 58.6%,比对照2(无NaN₃)高46.09%、 42.92%.金发草能吸收、富集部分菲和芘,根、茎叶组织中菲、芘含量随菲、芘添加浓度的升高而增大,且根部大于茎叶部、芘大于菲,但生物浓缩系数却逐渐减小.修复过程中,非生物因子、植物代谢、富集、微生物降解对菲的去除率分别为5.1%、 0.32%、 4.22%、 17.47%,对芘的去除率分别为2.56%、 4.27%、 2.01%、 15.68%;植物-微生物间的交互作用对菲、芘的去除率分别为41.56%、 36.64%.说明植物-微生物交互作用是金发草修复土壤中菲芘污染的主要机制.     

氮素对苜蓿植物修复垃圾堆场镉-多环芳烃复合污染土壤及土壤细菌群落结构的影响

面向我国村镇垃圾存量治理的需求,非正规垃圾填埋场的治理是关键.但目前对富含氨氮的垃圾堆场重金属有机污染物复合污染土壤植物修复效率的研究尚少见报道.选取耐性植物紫花苜蓿,通过盆栽试验研究不同施N水平处理（0、10和50 mg ·kg^-1）对Cd-PAHs复合污染土壤植物生长、污染物的去除及土壤细菌群落结构的影响,以此评估N在植物修复垃圾堆场污染土壤过程中的作用.结果表明,高污染条件下［ω（Cd）为10 mg ·kg^-1和ω（PAHs）为400 mg ·kg^-1］,苜蓿生物量随施N水平的提高而增加,分别为不加N处理的6.0和6.3倍;低污染条件下［ω（Cd）为1 mg ·kg^-1和ω（PAHs）为100 mg ·kg^-1］,低N水平处理能促进苜蓿的生长,但差异不显著,而高N水平处理显著抑制其生长.植物修复中,苜蓿对低污染组中Cd的修复效率在5.58%~7.49%,N的添加显著提高高污染组中苜蓿修复效率,由0.95%提高至3.02%;与菲（Phe）相比,N对土壤中芘（Pyr）去除的促进作用更明显.此外,苜蓿可促进土壤中Phe和Pyr的去除,其中通过促进微生物对PAHs的降解作用占主导地位,而植物吸收作用的贡献小于0.21%.基于Bray-Curtis距离的冗余分析（db-RDA）显示PAHs和Cd是影响土壤微生物群落结构的主要因素,高N水平处理对单一Cd污染和高污染组中细菌群落分布影响更大,促进具有生物修复作用的菌属成为土壤优势细菌群落,如节杆菌属（Arthrobacter）、细杆菌属（Microbacterium）和新鞘脂菌属（Novosphingobium）等.研究结果可为我国垃圾堆场和非正规填埋场污染土壤生态修复提供理论依据.     

Effects of cowpea (Vigna unguiculata) root mucilage on microbial community response and capacity for phenanthrene remediation

Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) is normally limited by their low solubility and poor bioavailability. Prior research suggests that biosurfactants are synthesized as intermediates during the production of mucilage at the root tip. To date the effects of mucilage on PAH degradation and microbial community response have not been directly examined. To address this question, our research compared 3 cowpea breeding lines (Vigna unguiculata) that differed in mucilage production for their effects on phenanthrene (PHE) degradation in soil. The High Performance Liquid Chromatography results indicated that the highest PHE degradation rate was achieved in soils planted with mucilage producing cowpea line C1, inoculated with Bradyrhizobium, leading to 91.6% PHE disappearance in 5 weeks. In root printing tests, strings treated with mucilage and bacteria produced larger clearing zones than those produced on mucilage treated strings with no bacteria or bacteria inoculated strings. Experiments with ¹⁴C-PHE and purified mucilage in soil slurry confirmed that the root mucilage significantly enhanced PHE mineralization (82.7%), which is 12% more than the control treatment without mucilage. The profiles of the PHE degraders generated by Denaturing gradient gel electrophoresis suggested that cowpea C1, producing a high amount of root mucilage, selectively enriched the PHE degrading bacteria population in rhizosphere. These findings indicate that root mucilage may play a significant role in enhancing PHE degradation and suggests that differences in mucilage production may be an important criterion for selection of the best plant species for use in phytoremediation of PAH contaminated soils.