石油烴厭氧降解菌的篩選及其降解特性研究.pdf

1、近年來(lái)，石油污染對(duì)環(huán)境、人類的生產(chǎn)和生活造成了嚴(yán)重的影響，石油污染的治理，特別是土壤和地下水的生物修復(fù)技術(shù)已經(jīng)成為了研究熱點(diǎn)。生物修復(fù)技術(shù)包括原位和異位生物修復(fù)，對(duì)于石油污染源比較分散的土壤和地下水環(huán)境，采用原位生物修復(fù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，由于土壤和地下水的缺氧特性，特別是在高溫干旱等極端環(huán)境下，使得原位厭氧生物修成為可能。本文首先通過(guò)分析16個(gè)月原位強(qiáng)化修復(fù)石油污染土壤的理化性質(zhì)和縱向分布特征，探討厭氧降解在原位修復(fù)過(guò)程中的作用；其次，采

2、集克拉瑪依油田的污染土壤樣品，選擇合適的電子受體，篩選土著嗜熱石油烴厭氧降解菌，并對(duì)可培養(yǎng)的單菌進(jìn)行了分子生物學(xué)鑒定，確定了厭氧降解混合菌KLA14-2的最佳培養(yǎng)條件；對(duì)混合菌KLA14-2進(jìn)行環(huán)境影響因素考察，分析兩種不同性質(zhì)原油的降解特性；最后，在底物降解范圍和群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究的基礎(chǔ)上，選擇單環(huán)芳烴甲苯和多環(huán)芳烴萘為模式物，考察KLA14-2對(duì)甲苯和萘的降解特性，利用紫外、紅外和GC-MS等方法對(duì)甲苯和萘代謝產(chǎn)物進(jìn)行了分析，推測(cè)可

3、能的代謝途徑，得到以下幾個(gè)結(jié)論：
　　 (1)經(jīng)16個(gè)月原位強(qiáng)化修復(fù)后各土層的石油烴得到一定程度的去除，表層土飽和分和芳香分去除率最高；底層土IN-1處于缺氧環(huán)境，存在硫酸鹽還原和反硝化作用，使得土壤pH值從7.86±0.03降低至7.27±0.03，土壤總氮從2.53±0.13g/kg降低至0.77±0.04g/kg；厭氧菌數(shù)量與膠質(zhì)和瀝青質(zhì)去除率之間成正相關(guān)關(guān)系，對(duì)于污染源較為分散的污染區(qū)域，采用原位生物強(qiáng)化修復(fù)時(shí)可以考慮引

4、入?yún)捬跣迯?fù)；
　　 (2)克拉瑪依石油污染土壤硫酸鹽含量豐富，硫酸鹽適合做為石油烴厭氧降解菌的電子受體；經(jīng)過(guò)初篩和復(fù)篩，得到一組穩(wěn)定、降解效果較好的厭氧降解混合菌KLA14-2；經(jīng)多次分離、純化共獲得四株可培養(yǎng)厭氧單菌，分子鑒定表明KLA14-2-1和KLA14-2-3分別屬于地衣芽胞桿菌屬(Bacillus licheniformis)和熱嗜淀粉芽孢桿菌屬(Bacillus thermoamylovorans)，而KLA14-

5、2-2和KLA14-2-4只能初步判斷分別與可培養(yǎng)的脫硫腸狀菌屬(Desulfotomaculum)和鐵細(xì)菌的親緣關(guān)系較近，4株單菌的原油降解能力均較差，混合菌對(duì)原油的降解具有優(yōu)勢(shì)；
　　 (3)過(guò)低的接種量不利于KLA14-2降解原油，最佳接種量為2％；混合菌可以在50～60℃的溫度下保持較好的原油降解能力，最適pH值范圍為6～8，低于CMC濃度的表面活性劑(50mg/L)可以一定程度上促進(jìn)混合菌KLA14-2對(duì)原油的降解；硫

6、酸鹽還原作用對(duì)厭氧降解原油的貢獻(xiàn)最大，在三種電子受體共同存在時(shí)，三價(jià)鐵能夠促進(jìn)厭氧降解混合菌KLA14-2的降解，硝酸根會(huì)抑制KLA14-2的降解；KLA14-2對(duì)不同性質(zhì)原油具有不同的降解特性，能夠利用稠油中的膠質(zhì)等難降解組分；
　　 (4)混合菌的底物利用能力要強(qiáng)于單菌，其中混合菌KLA14-2對(duì)低濃度的8種石油烴化合物均具有較好的利用能力；PCR-ARDRA分析結(jié)果表明KLA14-2種群結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可培養(yǎng)和分離的微生物只占到

7、了21.1％；在原油條件下，混合菌KLA14-2的群落結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單，優(yōu)勢(shì)菌的種類發(fā)生變化，含量也由63.75％提高到73.75％；
　　 (5)混合菌KLA14-2對(duì)萘的耐受能力要差于甲苯，萘和甲苯的厭氧降解符合非競(jìng)爭(zhēng)性底物抑制模型，各種混合電子受體條件下KLA14-2對(duì)甲苯和萘的降解能力普遍好于單一的電子受體，一定量的外加碳酸氫鹽可加速萘的降解進(jìn)程，對(duì)甲苯影響不大；
　　 (6)KLAL14-2厭氧降解甲苯主要代謝