本文關(guān)鍵詞：海洋石油降解固定化菌劑的研制及岸灘溢油現(xiàn)場修復(fù)

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【摘要】：近年來,由于各種自然或人為活動的原因,海洋溢油事故頻發(fā),帶來嚴重的海洋石油污染,嚴重影響了海洋生態(tài)環(huán)境。當(dāng)前已有眾多用于緩解和治理原油污染的方法,其中溢油生物修復(fù)策略由于具有環(huán)保、高效和成本低廉的優(yōu)點已成為最具發(fā)展?jié)摿Φ囊缬吞幚矸椒āＨ欢?在實際應(yīng)用中生物修復(fù)仍有很多問題需要克服解決,如外加菌降解活性的維系、提高細菌對海洋環(huán)境的適應(yīng)能力等。面對以上問題,固定化技術(shù)成為最好的解決途徑。利用高機械性能的PVA(聚乙烯醇)為主要材料,輔以海藻酸鈉和活性炭對石油降解菌Marinobacter sp PY97S進行包埋固定化研究。通過考察固定化菌劑的物理性能(機械性能、傳質(zhì)性能、粒徑及菌含量和操作難易等)以確定固定化材料最佳濃度配比。結(jié)果表明,PVA濃度為40-60 g/L,海藻酸鈉濃度為20-30 g/L時,固定化菌劑具有較佳的物理性能;且固定化菌劑內(nèi)部具有發(fā)達的孔狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以供微生物附著生長;在上述結(jié)果基礎(chǔ)上,以不同濃度的固定化材料制備三種類型的固定化菌劑,通過重量法和GC-MS評價石油降解效果。結(jié)果顯示在12 d內(nèi),三種固定化菌劑的石油降解率均在30%以上,實驗組S8(PVA濃度為60 g/L,海藻酸鈉濃度為20 g/L,活性炭濃度為5 g/L)的石油降解性能最為突出,相對于游離菌體,其石油降解率提高了近7%。GC-MS結(jié)果顯示S8組固定化菌劑對烷烴和芳烴降解效果顯著,降解率在30%-45%之間,且降解過程中固定化菌劑內(nèi)細菌的數(shù)量得到增加;通過室溫放置、4℃放置及冷凍干燥三種方式來保藏菌劑,確定菌劑的最佳保藏條件。定期取樣分析菌劑內(nèi)部細菌含量及其石油降解效果的變化。結(jié)果顯示在菌劑保藏30d內(nèi),各方式菌含量及石油降解效果比較穩(wěn)定,石油降解率在30%左右。之后室溫、4℃保藏菌劑方式菌含量及石油降解效果逐漸下降,而冷凍干燥方式菌含量及石油降解效果表現(xiàn)穩(wěn)定,石油降解率維持在40%以上。因而冷凍干燥方式對固定化菌劑的保藏比較有利。在現(xiàn)場試驗中,利用制備的固定化菌劑對黃島2013年輸油管道爆炸后溢油污染岸灘進行129 d生物修復(fù)試驗。利用重量法和GC-MS對岸灘溢油區(qū)域的修復(fù)效果進行評價。結(jié)果顯示固定化菌劑修復(fù)區(qū)域和未修復(fù)區(qū)沉積物中溢油含量均有下降趨勢,但修復(fù)區(qū)更為顯著。修復(fù)區(qū)原油含量30 d后降解率顯著提高,較對照提高近53.7%,第129 d降解率達67%,而對照區(qū)域降解率僅為46%;GC-MS檢測結(jié)果顯示石油烷烴和芳香烴在修復(fù)區(qū)和未修復(fù)區(qū)含量差異顯著;固定化菌劑內(nèi)部微生物多樣性分析顯示,菌劑內(nèi)部微生物在環(huán)境中多樣性增加,以變形菌門和擬桿菌門在石油污染降解過程中發(fā)揮重要作用。不同功能微生物在菌劑內(nèi)部良好的存在。盡管固定化目標(biāo)菌Marinobacter有流失,但仍能夠穩(wěn)定存在,說明微生物經(jīng)固定化后可以適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境,發(fā)揮長效溢油降解作用。綜上所述,本研究制備的固定化菌劑在物理性能和石油降解活性方面均表現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力;通過黃島岸灘溢油的生物修復(fù)實地應(yīng)用,制備的固定化菌劑能夠加速溢油的降解,促進環(huán)境好轉(zhuǎn)。
【關(guān)鍵詞】：石油降解細菌 固定化技術(shù) 固定化菌劑 岸灘溢油生物修復(fù)
【學(xué)位授予單位】：國家海洋局第一海洋研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X55;X172
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 前言12-26
• 1.1 海洋石油污染物12-16
• 1.1.1 石油資源簡介12
• 1.1.2 石油的組成12-14
• 1.1.3 海洋石油污染及其危害14-16
• 1.2 海洋石油污染處理的方法及面對的問題16-20
• 1.2.1 海洋石油污染處理方法16-17
• 1.2.2 石油污染處理面對的問題17-20
• 1.3 微生物固定化技術(shù)20-23
• 1.3.1 固定化技術(shù)簡介20
• 1.3.2 固定化技術(shù)的方法20-22
• 1.3.3 固定化技術(shù)的應(yīng)用22-23
• 1.4 本研究的目的、內(nèi)容23-26
• 1.4.1 研究目的23
• 1.4.2 研究內(nèi)容23-26
• 第二章 石油降解固定化菌劑的研制26-38
• 2.1 引言26
• 2.2 實驗材料26-28
• 2.2.1 實驗菌株26-27
• 2.2.2 藥品及試劑27
• 2.2.3 常用溶液及培養(yǎng)基27-28
• 2.2.4 實驗儀器28
• 2.3 實驗方法28-30
• 2.3.1 石油降解菌培養(yǎng)及構(gòu)建28-29
• 2.3.2 細菌固定化菌劑制備材料組成研究29
• 2.3.3 細菌固定化菌劑微球物理性能評價29-30
• 2.4 細菌固定化微球微觀結(jié)構(gòu)觀察30
• 2.5 結(jié)果與討論30-36
• 2.5.1 細菌固定化菌劑制備材料選擇30-31
• 2.5.2 細菌固定化菌劑制備31-33
• 2.5.3 細菌固定化菌劑微球性能分析33-35
• 2.5.4 細菌固定化菌劑微球電鏡形態(tài)觀察35-36
• 2.6 小結(jié)36-38
• 第三章 固定化菌劑石油降解性能研究38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 實驗材料38-39
• 3.2.1 實驗菌株38
• 3.2.2 藥品及試劑38
• 3.2.3 常用溶液及培養(yǎng)基38-39
• 3.2.4 實驗儀器及分析軟件39
• 3.3 實驗方法39-42
• 3.3.1 石油降解菌培養(yǎng)及構(gòu)建39
• 3.3.2 細菌固定化菌劑制備39-40
• 3.3.3 石油吸附性能分析40
• 3.3.4 石油降解性能分析40-41
• 3.3.5 細菌固定化微球重復(fù)利用性分析41
• 3.3.6 石油降解過程細菌固定化菌劑微觀結(jié)構(gòu)觀察41
• 3.3.7 石油降解過程細菌固定化菌劑活性檢測41-42
• 3.4 結(jié)果與討論42-49
• 3.4.1 石油吸附性能42
• 3.4.2 固定化菌劑的石油降解率42-43
• 3.4.3 固定化菌劑石油烴降解特性分析43-46
• 3.4.4 細菌固定化菌劑重復(fù)利用性分析46-47
• 3.4.5 細菌固定化菌劑電鏡形態(tài)觀察47-48
• 3.4.6 石油降解過程細菌固定化菌劑活性檢測48-49
• 3.5 小結(jié)49-50
• 第四章 固定化菌劑保藏技術(shù)研究50-56
• 4.1 引言50
• 4.2 實驗材料50
• 4.2.1 實驗菌株50
• 4.2.2 藥品及試劑50
• 4.2.3 常用溶液及培養(yǎng)基50
• 4.2.4 實驗儀器及分析軟件50
• 4.3 實驗方法50-52
• 4.3.1 石油降解菌培養(yǎng)及構(gòu)建50
• 4.3.2 細菌固定化菌劑制備50-51
• 4.3.3 菌劑保藏方式51
• 4.3.4 固定化菌劑菌落計數(shù)51
• 4.3.5 石油降解性能分析51-52
• 4.4 結(jié)果與討論52-54
• 4.4.1 固定化形態(tài)觀察52
• 4.4.2 固定化微球中菌含量變化分析52-53
• 4.4.3 菌劑石油降解能力分析53-54
• 4.5 小結(jié)54-56
• 第五章 固定化菌劑溢油生物修復(fù)現(xiàn)場應(yīng)用56-72
• 5.1 引言56
• 5.2 實驗材料56-57
• 5.2.1 實驗菌株56
• 5.2.2 藥品及試劑56-57
• 5.2.3 常用溶液及培養(yǎng)基57
• 5.2.4 實驗儀器及分析軟件57
• 5.3 實驗方法57-59
• 5.3.1 石油降解菌培養(yǎng)及構(gòu)建57
• 5.3.2 細菌固定化菌劑制備57
• 5.3.3 岸灘油污現(xiàn)場修復(fù)試驗57-58
• 5.3.4 溢油生物修復(fù)效果評價58
• 5.3.5 固定化菌劑微觀結(jié)構(gòu)觀察58-59
• 5.3.6 溢油生物修復(fù)過程細菌的多樣性分析59
• 5.4 結(jié)果與討論59-69
• 5.4.1 溢油生物修復(fù)效果評價59-66
• 5.4.2 固定化菌劑生物修復(fù)過程電鏡分析66-67
• 5.4.3 固定化菌劑中微生物菌群變化67-69
• 5.5 小結(jié)69-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 總結(jié)72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻74-80
• 在讀期間發(fā)表論文80-82
• 致謝82-83

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本文編號：743822