土壤芘降解菌的分离及特性研究

本研究分离纯化出芘的高效降解菌株,并探讨了菌株在土壤环境中对芘降解情况,主要结论如下：通过富集培养的方法分离得到2株对芘具有较强降解能力的菌株：芽孢杆菌B6和假单孢菌B17。2菌株对除能有效降解利用芘外,还能有效利用苯、萘、菲、甲苯、苯酚、邻苯二酚和1一萘酚等多种芳香类化合物,具有一定的应用前景。     

芘高效降解菌的分离鉴定及其降解特性研究

采用富集培养的方法从多环芳烃污染的土壤中分离到3株能高效降解四环芳烃芘的细菌J1、J2、J3,经形态观察、生理生化和16SrDNA鉴定,J1属于铜绿假单胞菌属(Pseudomonas aeruginosa),J2属于黄杆菌属(Flavobacterium mizutaii),J3属于短短芽孢杆菌属(Brevibacillus parabrevis).3株细菌均能以芘作为碳源生长,在含芘50、100、200、500、1 000 mg/L的无机盐液体培养基中培养7 d后细菌总数达到最高,在含芘200 mg.L-1的无机盐液体培养基中7d的降解效率分别达到53.04%、65.03%、51.02%.3株细菌对培养基具有较广泛的pH适应范围,在芘浓度200 mg/L,pH为4～9的液体条件下,均可生长,且对芘有很好的降解.虽然可以采用芘的二氯甲烷溶液或者N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液向培养液中添加芘,但是以N,N-二甲基甲酰胺添加的方式芘在水溶液中起到很好的分散作用,更有利于3株细菌对芘的降解.     

莲藕状固定化真菌(镰刀菌)对土壤中菲、芘的降解

采用莲藕状聚乙烯醇复合载体对镰刀菌(Fusarium sp.)固定化包埋,分别进行了不同接种量的固定化真菌对菲、芘的降解,固定化真菌对不同系列浓度菲、芘的降解试验,以及对固定化真菌在自然土壤中对菲、芘降解的各项参数作了测定,结果表明,固定化真菌具有较好的降解效果,同时用电镜观察研究了镰刀菌在固定化载体中的分布形态.自然土壤中固定化真菌在360h时,对菲、芘的降解效率分别为76.96%和20.69%,而土著菌仅达到33.37%和15.28%.     

两株降解芘的分枝杆菌的筛选鉴定及降解性能

为获得芘降解细菌,从中国南方地区采集了受PAHs严重污染的土壤与污泥样品.利用平板升华法,分离到2个菌株W52和W74.经形态观察、生理生化试验和16S rDNA的序列分析,2个菌株被鉴定为分枝杆菌属(Mycobacterium sp.).在含芘膜的固体平板上培养,W52和W74在23d中降解芘分别达到13.2Iμg和11.8μg.在含芘50mg·L-1和lOOmg·L-1的无机盐液体中培养,2d时W52的芘降解率达57.8%和20.5%.W74达19.2%和4.O%;随着培养时间的延长,芘降解率不断提高;在第10ci时W52的芘降解率分别达到96.3%和82.3%,W74达83.8%和64·5%.在固体和液体条件下降解芘的结果表明,W52降解芘的能力强于W74.鉴于W52和W74末端双加氧化酶中编码a大亚基的nida基因存在明显差异,推断二者降解芘的能力不同与它们的末端双加氧酶有关.     

1株铜绿假单胞菌对芘的降解特性及代谢途径

多环芳烃（PAHs）因其具有"三致"作用对生态系统产生潜在威胁.微生物降解是多环芳烃降解的主要途径之一,筛选出能高效降解多环芳烃的菌株是微生物修复技术的关键.本文采用富集培养的方法从多环芳烃污染的污泥中分离到1株以芘为唯一碳源的菌株LX2,经形态观察、生理生化和16S rDNA鉴定,LX2属于铜绿假单胞菌（Pseudomonas sp.LX2）.菌株在含芘浓度为50 mg·L^-1的无机盐液体培养基中培养21 d对芘的降解效率达32.1%.经GC-MS分析发现,Pseudomonas sp.LX2降解芘的中间代谢产物主要有4,5-二氢芘、2''-羟基苯丙酮、苯酚、原儿茶酚.基于鉴定的代谢产物得出芘通过"萘"和"邻苯二甲酸"两种不同的途径被铜绿假单胞菌（Pseudomonas sp.LX2）降解.     

降解芘的分枝杆菌M11的分离鉴定和降解特性

从多环芳烃污染的土壤中分离到1株能高效降解四环芳烃芘的放线菌M11,经形态观察、生理生化和16S rDNA鉴定,属于分枝杆菌属(Mycobacterium sp.).菌株M11能以菲、蒽、荧蒽和芘为唯一碳源生长,在含芘50、100和200 mg/L的无机盐液体培养基中培养16 d降解率分别达到76.9%、91.8%和79.23%.菌株M11对芘的降解具有较广泛的pH范围,在芘浓度100 mg/L,pH为5～9的液体条件下,均可生长.根据已报道的芘降解菌的双加氧酶同源序列设计引物,PCR扩增出编码双加氧酶大亚基和小亚基的基因片段,序列分析表明与已知降解芘的分枝杆菌的双加氧酶基因具有高度同源性.     

一种动胶杆菌的固定化及其降解土壤中菲、芘的研究

 对一株经筛选后能高效降解菲、芘污染土壤的动胶杆菌进行固定化，实验结果表明，采用聚乙烯醇（PVA）100p/（g·L），海藻酸钠5p/（g·L），活性炭50p/（g·L）制得的固定化载体，机械强度好，对菲、芘的降解率10d分别可达87.48％和75.34％，明显高于游离菌对菲芘的降解率66.2％和54.49％.     

两株假单胞菌对蒽菲芘的降解作用

从污染污泥中分离出两株假单胞菌PCN5及PCB2。研究了它们对蒽、菲、芘的降解性能及生长繁殖情况。结果表明，单基质存在下，10h，PCN5对蒽的降解转化率为91．8％，芘为75．6％，菲仅为26．25％；相反PCB2对菲的降解效果最好，蒽最差；混合基质体系中，两菌株都有良好的降解效果，对芘的降解效果较差；130h，PCN5对蒽、菲、芘混合体系中的TOC去除率为38．9％，PCB2对相应体系的去除率为73．7％；混合体系中两株的生长曲张相似，细菌浓度均呈指数增长趋势，PCN5的最大浓度约是原加入量的10000倍，PCB2是原加入量的8000倍。     

土壤中酚类化合物降解菌筛选及应用

以苏州某化工场地污染土壤为菌源,以目标污染物为唯一碳源,通过连续培养、分离纯化筛选出高效酚类化合物降解菌。利用16S rDNA基因测序、构建基因树等分子生物学技术手段确定菌株种属,并研究了菌株对酚类化合物耐受性和降解效果。结果表明:以4-甲基苯酚(4-MP)和4-氯-3-甲基苯酚(4-C-3-MP)为唯一碳源筛选出了2株菌,分别为嗜麦芽窄食单胞菌(NM)和香茅醇假单胞菌(NCM)。菌株NM对4-MP耐受性良好,4-MP浓度为400 mg/L时仍能生长繁殖;菌株NCM对4-C-3-MP耐受性较差,4-C-3-MP浓度≥200 mg/L时,菌株NCM受到完全抑制,停止生长。菌株NM不能降解土壤中苯酚,对4-MP和4-C-3-MP去除效果良好,第20天时去除率分别达到43%和22%;菌株NCM对土壤中苯酚、4-MP和4-C-3-MP均有降解效果,第20天时苯酚、4-MP和4-C-3-MP去除率分别为20%、26%和28%,较第15天时去除率分别提高了18、3和6个百分点。     

一株苯并[a]芘降解菌-紫茉莉联合修复污染土壤的研究

从长期受多环芳烃(PAHs)污染的土壤中获得1株高效降解菌BB-1,经鉴定为巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium.为了考察菌株的降解特性,将10和20 mg·L~(-1)的苯并[a]芘(B[a]P)加入到培养液中并在30℃下振荡培养8 d.结果表明,BB-1对不同浓度的B[a]P的降解率分别为52.1%和23.5%,B[a]P浓度为10 mg·L~(-1)时降解效果更优.将不同重金属外加到培养液中,Cu2+(50 mg·L~(-1))和Cd2+(100 mg·L~(-1))能在一定程度上影响BB-1对B[a]P的生物降解作用,但菌株仍有很强的耐受性;Zn2+(200 mg·L~(-1))和Pb2+(300 mg·L~(-1))会显著影响降解效果.为了研究菌BB-1与植物的联合降解修复作用,通过对比研究将该菌株加入到种植紫茉莉的B[a]P污染土壤中,在未加入BB-1的污染土壤中,紫茉莉在开花期和成熟期对B[a]P的降解率分别为27.42%±1.99%和51.31%±3.06%,在加入BB-1的污染土壤中降解率分别为68.22%±1.21%和77.16%±0.62%,可见加入菌株BB-1后能显著提高紫茉莉对土壤中B[a]P的降解效率.为确定降解作用的菌株来源,分别对比了非根际和根际土壤中的B[a]P含量,发现在开花期和成熟期任何一种处理的根际土中B[a]P残留浓度都小于非根际土,说明土壤中B[a]P的去除主要是源于根际的作用.在植物修复的基础上,添加能耐受一定重金属浓度的高效B[a]P降解菌,能提高B[a]P降解率,有望为日后大规模田间应用提供可靠的技术参数.     

多环芳烃降解菌的筛选及其对芘的降解研究

以焦化厂排水沟底泥为菌源驯化筛选出6株多环芳烃降解菌。实验结果表明:各菌对芘均有一定的降解能力,不同菌体表面疏水性不同,这种不同可以影响到反应初期菌株对芘的表观降解率,菌体的疏水性表面较亲水性表面对芘有更强的吸附性;保存的一组天然混合菌对芘降解率较低,没有表现出优于单个菌株的协同作用;多环芳烃降解菌在芘培养液中生长快慢和降解能力没有必然联系。对两株菌体表面疏水性相差较大的菌株在不同条件下的芘降解性能研究结果表明:2#菌降解芘的最佳温度是30℃,9#菌降解芘的最佳温度是40℃;Mn2+对2#降解芘有促进作用,对9#菌几乎无影响,Cu2+对各菌芘降解均有不同程度的抑制作用;外加葡萄糖对于2#菌和9#菌的芘降解有促进作用。     

芘在土壤中的长期吸附和解吸行为

研究了芘在6种不同性质土壤中长期吸附解吸及不可逆吸附行为.实验结果表明:长期实验中芘在土壤中的吸附和解吸都存在快过程和慢过程2个阶段.不同吸附平衡时间下,有机质含量高于1%时,不同土壤的吸附平衡常数随有机质含量的增加而增加;有机质含量低于1%时,黏粒含量对土壤的吸附能力有着重要影响;平衡时间由2d增加到180d后,6种土壤的Kd值增加了35.1%～557.9%,其中土壤有机质对Kd值有不同程度的影响,而黏粒对Ka值影响最大,平衡时间对部分土壤Kd值影响不容忽视.长期解吸过程中,6种土壤慢解吸部分占总解吸量的12.05%～41.00%,有机质含量越高,慢解吸对解吸过程的贡献越大.不考虑老化的影响,有机质含量对不可逆吸附容量的贡献明显高于黏粒的贡献,与有机质对慢解吸过程的影响有一致性.     

氧化程度不同的土壤对芘的吸附作用

将北京东灵山和云南曲靖采集的山地土壤样品分别用芬顿试剂和次氯酸钠梯度氧化后,进行芘的批量吸附实验.用O/C极性指数和TOC覆盖指数并辅助电镜扫描图对吸附系数进行拟合和解释.次氯酸钠氧化后云南土壤的O/C指数在高平衡浓度下(c=0.1c<,s>,c=0.5c<,s>)与lgK<,OC>显著相关,R<'2>达到0.752 ...     

金属离子对蒽、菲、芘生物降解过程的影响

对驯化筛选的多环芳烃(PAHs)高效降解菌CN4与CN2进行了深入研究,澄清了金属离子对其降解多环芳烃的作用,得出结论:对于CN2、CN4降解菌,Mn2+与常量Ca2+、Mg2+同时存在于降解体系中时,对蒽和菲降解起到明显促进作用。Cu2+和常量元素Ca2+、Mg2+混合对菲降解也起到促进作用,但没有Mn2+的促进作用明显。不加任何常量和微量金属元素离子的体系对蒽、菲、芘的降解作用仅次于含Mn2+的降解体系,加入Cu2+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Zn2+对CN2降解蒽、芘产生抑制作用,加入Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+对CN2降解菲产生促进作用。Mn2+主要是在降解过程中发挥作用的,外加不同浓度的Mn2+制备的菌悬液,对芘的降解作用基本没有差别。在制备菌悬液时加入Mn2+,菌体对Mn2+有富集作用,但Mn2+的存在与否并不影响菌体的生长繁殖状况。降解体系中加入Mn2+能够有效促进降解过程的进行,加入0.5 mmol/L的Mn2+对CN4菌株降解芘的促进作用最大,而在降解体系中一次性加入5.0 mmol/L的Mn2+则会对降解产生抑制作用。     

嗜麦芽窄食单胞菌J12对芘的降解特性

从前期实验中得到1株对芘具有降解能力的嗜麦芽窄食单胞菌,将其命名为J12。采用摇床振荡培养的方法,研究了不同实验条件(降解体系芘初始浓度、初始pH、投菌量)对J12降解芘的影响。结果表明:最佳降解条件为芘初始浓度20mg/L、投菌量2g/L、pH为7.0左右。在最佳降解条件下,研究了金属离子Fe3+、Mn2+、Mg2+对J12降解芘的影响,结果表明一定浓度Fe3+、Mn2+的投加对J12降解芘具有促进作用,而Mg2+则表现为轻微的抑制作用。向反应体系中添加鼠李糖脂,结果表明鼠李糖脂的添加对J12降解芘有一定的促进作用,其中在反应的后期促进作用较明显。对J12胞外酶和胞内酶粗酶液进行考察,结果表明在J12降解芘过程中起主要作用的为胞内酶,J12对芘的降解酶主要分布在胞内。     

酸性土壤环境石油烃生物降解效应

污染场地酸性土壤环境和生物修复土壤酸化,使得酸性土壤环境石油烃生物降解效应影响与有效调控成为污染土壤修复的重要内容.本文通过监测酸性和偏碱性土壤中微生物数量、活性以及石油烃含量变化,探讨酸性环境对除油微生物及烃降解效率的影响.通过投加富集菌液和生物载体,调控酸性土壤微生态环境,揭示微环境调控对于烃生物降解效应影响.研究结果表明,pH为5.4～5.7的酸性土壤,对土著除油微生物活性和数量具有显著抑制性,烃降解处于停滞状态.投加富集菌液未能有效地减弱酸性环境对除油微生物的强烈抑制作用.微生物数量在14d内从10⁶个/ g减至0,微生物FDA(FluoresceinDiacetate)活性很低,约0.10Abs/g .生物载体的投加,能有效改善介质界面微生态环境,明显减弱酸性环境的抑制效应,减缓除油微生物死亡速率.19d时土壤中降解微生物由原来的2×10⁶个/g下降到2.2×10²个/g ,第49d石油烃的生物降解率为13.02%.     

短短芽胞杆菌及其芽胞对芘的降解

考察短短芽胞杆菌(Brevibacillus brevis)菌体及芽胞对四环多环芳烃芘的降解性能.结果表明,菌体5 d内对1 mg·L-1芘的降解率可达53%.菌体和胞内酶降解芘过程中检测到1-羟基芘、9-羟基菲、α-萘酚和β-萘酚这4种单羟基降解产物,在完整菌体降解体系中,产物呈现先积累后下降的趋势,而在胞内粗酶液降解体系中,大分子代谢产物表现为一直积累的趋势,说明B.brevis完整菌体在降解初期并不具备一些中间产物的降解酶,但随着时间推移,可被诱导产生相关酶对生成的新产物进行进一步降解.芽胞悬液在添加芘的无机盐培养基中5 d内萌发生成的营养细胞可达到1.5×109个·L-1,对1 mg·L-1芘的降解率达到15%.     

包气带土层中石油污染物的微生物降解研究

在包气带土层中污染物的生物降解过程中,营养物水平是重要的限制性因素.笔者通过测定土层中的氮和磷组分的含量,以及生物降解速率的实验研究,测得淄河河滩土层每kg干土中可生物利用的氮为0.814 7 g,可生物利用的磷为36.9 mg,相对微生物的生长来说二者均严重不足,无法满足生物降解要求.研究表明,翻耕供氧,大大强化了生物降解过程.同时,根据柱层析分析结果确定三种石油组分降解速率分别为:芳香烃>脂肪烃>胶质.      

土壤经不同氧化剂梯度氧化后吸附芘的模型拟合

使用芬顿试剂(F)和次氯酸钠(Na)2种氧化剂对北京东灵山(DL)和云南曲靖(YN)2种山地土壤进行梯度氧化控制,并将氧化前后的土壤进行芘的批量吸附实验.实验结果用6种土壤吸附疏水性有机污染物(HOCs)拟合模型进行拟合,利用判定系数R2和加权方差MWSE判定拟合优劣程度.Polanyl-Manes模型(PMM)在各氧化梯度下具有较小的1-R2和MWSE值.模型模拟得到饱和吸附容量(Q0),次氯酸钠氧化的YN土壤的Q0大于芬顿试剂氧化的YN土壤的Q0,DL则与之相反;次氯酸钠氧化的YN土壤的Q0大于其氧化的DL土壤Q0.2种氧化剂条件下,TOC含量较高的DL土壤(0～2.5%)对芘的最大吸附容量与TOC的含量呈正相关.相反,TOC含量较低的YN土壤(0.1%～0.5%)对芘的最大吸附容量则与TOC含量呈负相关,2个分别被芬顿试剂和次氯酸钠氧化后的梯度组吸附容量不由TOC含量主导.4个氧化梯度组中有效吸附潜力均和TOC之间存在线性相关关系,DL土壤被次氯酸钠氧化后有效吸附潜力与TOC呈负相关,其余3个组呈正相关.