發(fā)布時(shí)間：2020-10-19 15:29

　　 近年來,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)過程中的作用;其次,采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±0.04 g/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KLA14-2-2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機(jī)理為苯甲基琥珀酸鹽合成反應(yīng)和苯甲酸鹽合成反應(yīng),代謝產(chǎn)物有苯甲基琥珀酸和苯甲酸;厭氧降解萘的主要代謝機(jī)理為羧基化反應(yīng)和甲基化反應(yīng),主要代謝中間產(chǎn)物有2-萘酸、萘基-2-甲基琥珀酸、5,6,7,8-四氫-2-萘酸、十氫萘酸、cis-2-羧基環(huán)已醋酸等。
【學(xué)位單位】：中國(guó)石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：X172
【部分圖文】：

培養(yǎng)基平板（無(wú)硫酸亞鐵） 厭氧瓶（含硫酸亞鐵）圖 3-3 菌株 KLA14-2-1 在培養(yǎng)基平板（無(wú)硫酸亞鐵）和厭氧瓶（含硫酸亞鐵）上的形態(tài)特征Fig. 3-3 The morphology of strain KLA14-2-1 on the medium plate(non ferrous sulfate) andanaerobic bottle(ferrous sulfate)

圖 3-4 厭氧降解混合菌 KLA14-2 的相差顯微e micrograph of the anaerobic degradation mix，厭氧降解混合菌 KLA14-2 主要為桿菌大小均一，表明在這組混合菌中桿菌是

3.3.5.2 掃描電鏡觀察為了進(jìn)一步分析厭氧降解混合菌 KLA14-2 中菌株的表型特征，對(duì)混合菌 KLA14-2進(jìn)行了掃描電鏡分析，結(jié)果如圖3-5所示。從圖中可以看出在掃描電鏡下混合菌KLA14-2在高溫條件下大部分的微生物以桿菌形態(tài)存在，此外存在一定數(shù)量的球菌，其中圖 C和圖 D 為混合菌 KLA14-2 中部分球菌和桿菌的放大圖像。第07期 吳偉林：石油烴厭氧降解菌的篩選及其降解特性研究 B027-13-45
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