生物修复对石油污染土壤微生物活性的影响

以陕北地区石油污染土壤为研究对象,利用微生物修复法对油污土壤进行了修复处理,对修复过程中不同组分烃浓度的变化、土壤四种酶活(多酚氧化酶、过氧化氢酶、脱氢酶、脂肪酶)、微生物对不同组分烃的代谢活性等生物因素进行了测定,并利用SPSS软件对不同组分烃的浓度变化及土壤生物性因素进行相关性分析。研究结果表明,微生物修复技术可有效去除土壤中不同组分烃,修复进行11周,土壤中烷烃、多环芳烃去除率分别为46.8%和39.9%。修复处理可提高土壤过氧化氢酶、脂肪酶活性,以及土壤微生物对烷烃、多环芳烃的代谢能力,土壤多酚氧化酶和脱氢酶活性呈先升后降的趋势。相关性分析结果表明,烷烃的降解与微生物对烷烃的代谢活性、土壤脱氢酶和过氧化氢酶活性相关,多环芳烃的生物降解与脱氢酶和过氧化氢酶活性相关;微生物修复作用可提高土壤中不同组分烃与微生物活性之间的相关关系。

生物修复对黄土壤中石油烃的去除作用及影响因素

利用微生物法对石油污染黄土壤进行实验室模拟修复研究,通过测定修复过程中的不同组分烃、不同形态氮和有效磷含量,石油烃降解菌数量对修复效果及影响因素进行了评价。结果发现,经过5周的修复处理,生物刺激法处理的土壤中总石油烃、烷烃、多环芳烃的去除率分别为14.54%、21.98%、33.14%,土壤铵态氮含量由初始添加的210.4 mg·kg-1降低至97.2 mg·kg-1,土壤硝态氮含量在修复过程中基本保持不变。经过生物刺激修复的土壤中石油烃、烷烃、多环芳烃降解菌数分别为1.60×105、3.09×105、7.08×103,而未经修复处理的土壤中三种烃降解菌数量分别为2.69×10~4、2.57×10~4、4.07×103。结果表明利用生物刺激法可有效去除黄土壤中的石油烃。影响石油污染黄土壤生物修复作用的限制性因素为土壤中铵态氮和有效磷含量,与未经修复处理的石油污染土壤相比,生物刺激处理使土壤中烃降解菌数量增加。

微生物修复油污土壤过程中氮素的变化及菌群生态效应

对陕北地区石油污染土壤进行了微生物修复研究,利用气相色谱-质谱联用技术(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)测定土壤中烷烃和多环芳烃的含量变化,采用高通量测序技术研究微生物修复对油污土壤微生物群落多样性的影响,对修复过程中土壤不同形态氮含量变化进行了分析测定.结果表明,经过18周的修复,土壤中烷烃含量由初始时的25 987.8mg·kg^(-1)降低为12 788.6 mg·kg^(-1),多环芳烃含量由初始时的5 322.9 mg·kg^(-1)降低为2 917.2mg·kg^(-1).高通量测序结果表明,经过微生物修复处理的土壤微生物群落结构发生了较大变化,一些可降解烃类的菌群如厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacterodetes)、迪茨氏菌属(Dietzia)、不动杆菌属(Acinetobacter)所占丰度增加.经过修复处理的土壤中总氮、氨氮含量呈降低趋势,硝态氮含量在修复前期呈降低趋势,修复后期基本保持不变.研究结果表明,微生物修复处理可去除土壤中的大部分烷烃和多环芳烃,烷烃和多环芳烃的降解效果与土壤中硝氮含量和烃降解菌所占丰度相关.

堆肥-生物强化对重度石油污染土壤的修复作用

为解决微生物强化修复油污土壤过程中降解菌在低温环境下活性较低的问题,利用有机堆肥作为固体培养基对降解菌进行扩大培养,将获得的降解菌-堆肥制剂施入油污土壤中进行修复研究.利用重量法和GC-MS分析土壤中石油烃含量变化,利用Illumina Mi Seq对土壤微生物群落结构进行分析.结果表明,利用堆肥作为固体基质可对降解菌进行扩大培养.低温环境下利用堆肥-降解菌制剂对油污土壤修复30 d,土壤中石油烃、烷烃、多环芳烃去除率分别为27.0%、19.6%、10.0%;自然放置的土壤中3种烃去除率分别为4.5%、9.5%、2.3%.加入降解菌-堆肥制剂进行修复的土壤香农指数和Ace指数分别由4.42和1718.5增加为5.30和2170.5;土壤中变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)所占丰度由53.4%和25.9%分别降低至48.9%和14.1%,拟杆菌门(Bacteroidetes)所占丰度由5.0%增加至24.5%.属水平上,不动细菌属(Acinetobacter)和假单胞菌属(Pseudomonas)所占丰度由0.02%和3.4%分别提高至15.2%和4.6%.研究结果表明,在低温条件下向石油污染土壤中施入降解菌-堆肥制剂可提高土壤中的石油烃去除率,并使土壤微生物群落结构发生明显变化.

基于高通量测序分析的生物修复石油污染土壤菌群结构变化

利用高通量测序技术对微生物修复石油污染土壤过程中的微生物群落结构变化进行研究.结果表明,经修复处理的土壤微生物群落结构及多样性发生明显变化.利用生物强化修复处理(BA)的土壤中,微生物丰富度与均匀度明显降低,土著菌群受到抑制,外加变形菌门(Proteobacteria)成为主要的优势菌门,相对丰度由修复前的37. 44%增加为87. 44%.假单胞菌属(Pseudomonas)成为土壤中的优势菌属,丰度由2. 99%增加为76. 37%;进行生物刺激修复处理的土壤(BS)菌群丰富度和均匀度与原污染土壤相比略有降低.菌群结构组成上,原优势菌门变形菌门(Proteobacteria)丰度由37. 44%降低为10. 90%,厚壁菌门(Firmicutes)丰度由9. 16%增加为35. 32%,属水平上,原优势菌属微小杆菌属(Exiguobacterium)和原小单胞菌属(Promicromonospora)丰度由8. 49%和18. 96%分别降低为2. 19%和14. 97%,诺卡氏菌属(Nocardioides)和芽孢杆菌属(Bacillus)丰度由5. 56%和0. 29%分别增加至28. 95%和22. 70%,成为主要优势菌属.生物强化修复处理引起土壤菌群多样性和结构发生明显变化,生物刺激修复处理可基本保持土壤菌群结构多样性不被破坏,土壤菌群结构的稳定有利于石油烃的生物降解.