固定化耐低温混合菌对焦化土壤多环芳烃的降解研究

研究了固定化耐低温真菌-细菌混合菌在低温环境下,对焦化厂污染土壤中的菲(Phe)和苯并[b]荧蒽(BbF)降解的动态变化,利用高通量测序技术分析了降解过程中微生物群落多样性变化。结果表明:在低温条件下固定化混合菌对土壤中Phe、BbF的去除率远高于游离混合菌与固定化单菌,在60 d的降解周期下,固定化混合菌对土壤中Phe和BbF的降解率分别可达59.61%和45.24%。处理前,土壤中细菌与真菌初始Shannon多样性指数分别为2.79和0.33,细菌远高于真菌,土壤中土著微生物以细菌为主,高丰度的细菌抑制了真菌的生长代谢。处理后,细菌的Shannon多样性指数下降至1.33,真菌的Shannon多样性指数增加至1.01,Phe和BbF的降解与细菌多样性呈负相关,且细菌多样性的降低减少了其对真菌的抑制作用。对比分析了处理前后土壤中微生物群落组成的变化,结果表明:投加固定化混合菌后,固定化混合菌中的假单胞菌(Pseudomonas sp.)SDR4和高山被孢霉(Mortierella alpina)JDR7在低温下生长代谢良好,并成为降解过程中的优势菌,其物种相对丰度分别提高至79.84%与58.63%。固定化混合菌对低温环境有良好的耐性,固定化混合菌的投加提高了菌株对多环芳烃(PAHs)的生物利用有效性,改变了土壤中微生物群落的结构和丰度,可应用于低温土壤PAHs的原位修复。

不同载体材料固定化耐低温混合菌修复PAHs污染土壤

低温条件下,向受多环芳烃污染的土壤投加高效耐冷混合菌(SDR4+JDR7),可提高土壤中PAHs的去除率,但菌体流失快,重复使用性差,微生物固定化技术在一定程度上可克服这些弊端。考虑到载体选择的微生物亲和性、吸附能力、被富集污染物的生物有效性3个可行性评价参数,本研究选用玉米芯(Y)、花生壳(H)、蛭石(Z)和泥炭土(N)作为供试载体,吸附固定化PAHs高效降解混合菌,观测各处理组对土壤中菲(Phe)、芘(Pyr)、苯并[a]芘(BaP)的降解,并采用Michaelis-Menton和Monod动力学模型对降解结果进行拟合。结果表明:60 d后,4种载体材料固定化菌Y-(SDR4+JDR7)、H-(SDR4+JDR7)、Z-(SDR4+JDR7)、N-(SDR4+JDR7)的降解能力优于游离菌。Z-(SDR4+JDR7)的降解效果最优,其对Phe、Pyr和BaP去除率分别为64.38%、48.71%和40.19%,其次为Y-(SDR4+JDR7),去除率分别为58.49%、45.91%和37.07%。Y-(SDR4+JDR7)对Phe的降解速率最大,为0.60 d^(-1),较游离菌高7.7%;Z-(SDR4+JDR7)对Pyr和BaP的降解速率最大,分别为0.54和0.20 d^(-1),较游离菌分别提高11.83%、10.85%。Z-(SDR4+JDR7)对高环BaP的降解半衰期最短,为86.64 d。本研究可为北方寒冷地区PAHs污染的土壤修复提供借鉴。