【摘要】：石油在開發(fā)、運輸和使用過程中引起的環(huán)境污染日益嚴重,石油污染不僅影響土壤結構、土壤養(yǎng)分等理化性質,污染物通過土壤進入生物鏈對整個生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構成威脅。微生物可以將烷烴類化合物徹底轉化為二氧化碳和水,被認為是降解烴類污染的有效方法之一。本文研究了幾株高效石油降解菌對原油的降解效果,并將不同組合石油降解菌添加到人工污染土壤中,比較研究了污染土壤在自然條件及添加石油降解菌強化修復的石油降解效果;同時采用高通量測序技術研究了土壤污染及生物修復過程中細菌區(qū)系多樣性變化。主要研究結果如下:紅平紅球菌(Rhodococcus erythropolis)KB1、銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)1217、鮑氏不動桿菌(Acinetobacter baumannii)YM122和嗜油不動桿菌JC3-1(Acinetobacter carbophilus)4株高效石油降解菌株在單獨培養(yǎng)時7 d內對原油的降解率分別為42.99%、20.73%、19.75%和22.87%。分別將上述4種菌株兩兩等細菌數(shù)量混合,發(fā)現(xiàn)KB1和1217、KB1和YM122、KB1和JC3-1、JC3-1和1217、1217和YM122菌株組合的降解率分別為49.21%、32.90%、31.01%、35.18%、32.68%。其中KB1和1217混合組降解率最高。人工構建一定濃度的石油烴污染黃土,靜置后測定四氯化碳萃取土壤石油濃度值為2929.22 mg·kg-1,不添加菌劑定期加水翻耕,40 d后降低至2077.50 mg·kg-1,土壤自身對石油的降解率為29.08%,加菌強化修復70 d后,未添加菌劑的自然降解修復組土壤中石油濃度值為912.12 mg·kg-1,石油降解率為56.10%。表明人工污染土壤通過加水翻耕后對石油污染物有一定降解能力。分別將1217菌劑、KB1菌劑及二者混合菌劑一次性添加到石油污染土壤中,研究不同菌劑對土壤的強化修復作用,發(fā)現(xiàn)添加單一菌種及混合菌劑后,都能明顯降低石油污染物在土壤中的含量。添加1217菌劑、KB1菌劑及混合菌劑的土壤石油濃度分別降至421.65 mg·kg-1、339.28 mg·kg-1和248.04 mg·kg-1,對石油污染物的降解率分別為79.70%、83.67%和88.06%。較自然降解修復組分別提高了23.60%、27.57%和32.96%,且混合菌劑的強化修復效果比單一菌劑好。用GC-MS分析了石油污染及強化修復過程中石油主要組分的變化,強化修復70 d后,加入混合菌劑修復組土壤檢測不到烷烴組分,添加1217菌劑修復組、KB1菌劑修復組的土壤中分別只剩下3,7-二甲基十一烷和2,6,10-三甲基十四烷一種支鏈烷烴,而自然降解修復組土壤中石油組分還剩余有植烷、3-乙基-5-(2-乙基丁基)十八烷等多種長支鏈烷烴。采用高通量測序技術對石油污染土壤及石油降解菌強化修復土壤的細菌群落多樣性進行了分析。發(fā)現(xiàn)污染前土壤細菌多樣性豐度較高,包括34門、70綱、90目、192科、657屬,主要優(yōu)勢菌群依次為變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)、擬桿菌門、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、浮霉菌門(Planctomycetes)、厚壁菌門(Firmicutes)、綠彎菌門(Chloroflexi)、疣微菌門(Verrucomicrobia);優(yōu)勢菌屬依次為GP6、芽單胞菌屬(Gemmatimonas)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)、節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)、GP4、Aridibacter、斯科曼氏球菌屬(Skermanella)、Povalibacter。隨著石油污染物的添加和加入時間的延長,土壤中細菌門水平組成上,由34門減少為29門,豐度變化差異性顯著,在石油污染40 d時放線菌門豐度變?yōu)樽畲?酸桿菌門、擬桿菌門、芽單胞菌門和浮霉菌門豐度顯著下降。110 d時變形菌門再次成為豐度最大菌門,Candidatus Saccharibacteria門豐度逐漸變大,約由0.4%增加到1.0%,其他主要菌門維持在相同水平上。而在屬水平上組成變化顯著,由657個屬減少為約500個屬,優(yōu)勢菌屬依次變化為鞘氨醇單胞菌屬、假單胞菌屬(Pseudomonas)、GP6、GP16、微小桿菌屬(Exiguobacterium)、氣微菌屬(Aeromicrobium)、Iamia和類諾卡氏菌屬(Nocardioides)。分別在石油污染土壤40 d后加入1217菌劑、KB1菌劑以及兩菌株的混合菌劑生物修復70 d。高通量測序結果表明,各實驗組細菌分別分布在31、29、32門的471、473、474屬,在菌門組成和豐度上差異不顯著。主要優(yōu)勢菌門依次為變形菌門、放線菌門、酸桿菌門、擬桿菌門、芽單胞菌門、浮霉菌門、厚壁菌門、綠彎菌門、疣微菌門和Candidate division WPS-1。在種屬組成上差異亦不顯著,在豐度上變化顯著,添加銅綠假單胞菌1217實驗組主要優(yōu)勢屬依次為鞘氨醇單胞菌屬、Alglcola,假單胞菌屬、Iamia,類諾卡氏菌屬,Perlucidibaca,微小桿菌屬、GP4、Aridibacter和芽單胞菌屬;添加1217和KB1混合菌劑組的優(yōu)勢菌屬為鞘氨醇單胞菌屬、Iamia、假單胞菌屬、GP6、芽單胞菌屬、Aridibacter、Perlucidibaca,Aquihabitans、微小桿菌屬;添加紅平紅球菌KB1組的優(yōu)勢菌屬依次為鞘氨醇單胞菌屬、Iamia、假單胞菌屬、GP6、類諾卡氏菌屬、Aridibacter、GP4、芽單胞菌屬、Perlucidibaca、氣微菌屬。
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【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X172;X53

【參考文獻】

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本文編號：2292400