生物强化和生物刺激对土壤中PAHs降解的影响

采用生物强化(农田土中添加PAHs污染土或污泥)和生物刺激(PAHs污染土中添加(NH4)2HPO4)2种措施,研究了土壤中13种PAHs的降解及CO2的释放量.结果显示,农田土壤中的微生物对2～5环的PAHs都有较强的降解能力,添加污染土显著增强了对5环PAHs的降解,表明污染土中的微生物对高环PAHs的降解能力更强;添加污泥对促进PAHs降解的作用不明显,可能是好氧培养条件不适合厌氧菌的生长.添加N、P营养盐可显著提高污染土中3～4环PAHs的降解,但5环PAHs在添加和未添加N、P中的降解率始终较低,均小于10%.CO2的释放呈现先增加再降低,再略微增加直至平稳的过程,且与PAHs的降解高度响应,说明PAHs的降解与微生物活性密切相关.

厦门西海域表层水中PAHs污染与PAHs降解菌分布的关系

在厦门西海域设置6个站位,于2001年7月和10月两个航次对各站位表层水中多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)的含量及几种常见PAHs的降解菌的数量进行调查,结果表明:表层水中PAHs的含量很不稳定,存在明显的时间变化。在7月的调查中,表层水中能检测到的PAHs以2—3环的为主,而在10月以4—6环的为主。低分子量的PAHs—芴和菲的含量与其降解菌的数量之间具有明显的正相关,而高分子量的PAHs—荧蒽和芘的含量与其降解菌的数量之间没有表现出相关性。

不同污染强度下PAHs降解基因在土壤-根表-植物系统中的分布

[目的]本文旨在解析植物-微生物联合修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的分子机制,并为在PAHs污染区生产安全的农产品提供技术支持和理论依据。[方法]以紫花苜蓿为供试植物,以菲和芘作为供试PAHs,以PAHs降解菌株Sphingobium sp.RS2为供试菌株,在根箱装置中进行温室盆栽试验,通过高效液相色谱技术和实时荧光定量PCR技术,研究不同PAHs污染浓度对种植紫花苜蓿的土壤-根表-植物系统中PAHs降解基因丰度和分布的影响。[结果]高浓度PAHs污染对紫花苜蓿的生长有抑制作用,而接种功能菌株RS2可以促进紫花苜蓿的生长。与未接种RS2的对照组相比,接种RS2的处理组紫花苜蓿生物量平均增加约22.4%。根际土壤中PAHs残留量显著低于非根际土壤。随PAHs污染浓度增加,降解基因丰度也增加。根表部位降解基因丰度最高,各层室土壤次之,植物根部和茎叶部丰度最低;在同一采样区域中,phe基因丰度显著高于nahAc和nidA基因。菲、芘残留量与nahAc基因丰度呈显著正相关。[结论]在土壤-根表-植物系统中,PAHs降解基因的丰度受PAHs浓度的影响,且根表环境中PAHs降解基因丰度最高,是PAHs代谢最为旺盛的区域。根表的PAHs代谢在去除土壤PAHs污染以及减低植物PAHs污染风险中起着不可替代的作用。

PAHs降解功能菌的识别与生物强化修复PAHs污染土壤研究进展

多环芳烃(PAHs)是有毒有机污染物,具有致突变、致畸和致癌性作用,广泛存在于被污染的土壤环境中,对人类健康构成了严重威胁。生物强化(BA)是一种经济有效的去除土壤中PAHs的环境修复技术,筛选和识别能够降解PAHs的功能菌是该技术研发与应用的首要任务。综述了富集培养法和稳定同位素探针(SIP)技术对PAHs降解功能微生物发掘的研究进展,分析了BA修复技术应用局限及对应策略,以期为BA技术进步与应用推广提供借鉴与参考。

TiO2光催化氧化脱盐电池系统去除海水中PAHs效果研究

针对海水PAHs污染严重、PAHs难降解等问题,构建了TiO2光催化氧化脱盐电池系统,通过检测电化学、盐度与PAHs降解量等指标,探究了TiO2光催化氧化脱盐电池系统的脱盐效率以及pH对系统效能的影响,并对海水中PAHs的降解效果进行了分析评价。结果表明,TiO2光催化氧化脱盐电池系统电压输出可达108 mV,系统运行3 h后,PAHs降解量达280.79 ng/L;当pH≥3.0时,系统内PAHs降解率最高可达98%,并在pH=7时,脱盐率达到最佳的90.3%;以pH=8的降解PAHs适宜环境为例,TiO2光催化剂投加量为3 g/L时,PAHs降解率高达95.8%,出水PAHs浓度为52.13 ng/L。

混合菌降解土壤中多环芳烃的试验研究

PAHs生物降解程度受多种因素影响。通过筛选驯化PAHs降解菌,研究混合菌对土壤中菲、芘、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、茚并(1,2,3-cd)芘的生物降解性能,并考察污染时间对土壤中PAHs降解效果的影响。结果表明,筛选的混合菌具有很强的PAHs降解能力,缩短了PAHs生物降解的半衰期,且PAHs起始降解速率较快,之后趋于平缓。27d内土壤中的菲、芘、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、茚并(1,2,3-cd)芘的平均降解率分别为98.14%、89.97%、88.47%、63.55%、65.24%、60.49%,其中菲在5d之内的降解率高于93%。污染210d的土壤中各PAHs的起始降解速率高于污染50d的土壤,因此污染时间越长,PAHs生物降解的停滞期越短。

好氧细菌对多环芳烃降解机制的研究进展

多环芳烃(PAHs)是指两个或两个以上的苯环以线性排列、弯接或簇聚方式构成的一类碳氢化合物。这类化合物广泛分布于环境中,具有潜在的致畸性、致癌性和遗传毒性。在自然环境中,好氧细菌对PAHs的生物降解是一种很重要的方式,凸显其在清除环境PAHs污染物中具有广阔的应用前景。在过去二十多年中,科学家们已经从基因水平上对好氧细菌降解PAHs的机制进行了深入的研究,其中包括PAHs降解基因的多样性、与PAHs降解有关的基因以及细菌群体PAHs遗传适应机制等。在此,就好氧细菌对多环芳烃降解机制的研究进展进行了综述和讨论。

根系分泌物对土壤中多环芳烃降解及相关微生物的影响

根系分泌物可有效降解有机污染物,目前尚不清楚根系分泌物对土壤中多环芳烃(PAH)降解效果、降解基因及相关功能菌丰度的影响。本研究采用盆栽试验,探索不同浓度(10、20、40、80 mg/kg)人工根系分泌物、水稻根系分泌物对PAH(NAP、PHE、PYR)降解率、降解基因(nidA、nahAc、phe)丰度和细菌群落结构的影响。结果表明,添加10~80 mg/kg的人工和水稻根系分泌物处理皆可在一定程度提高土壤中NAP、PHE、PYR的降解率,且降解率随着根系分泌物浓度的增加呈先增加后降低趋势,整体以40 mg/kg效果较佳。qRT-PCR和16S rRNA高通量测序表明,与CK处理相比,根系分泌物处理下微生物群落丰度发生明显变化,且不同时间、不同浓度皆可影响群落结构特征。相关性分析结果表明,PAH降解效率、降解基因丰度、PAH功能菌三者间皆具有很强的相关性;人工根系分泌物处理下PAH降解率与nidA基因、诺卡氏菌属(Nocardioides)和分枝杆菌属(Mycobacterium)呈极显著正相关(P<0.01),水稻根系分泌物处理下PAH降解率与nahAc基因、假单胞菌属(Pseudomonas)呈极显著正相关。综上,人工根系分泌物及水稻根系分泌物皆可促进土壤中PAH的生物降解。

多环芳烃长期污染土壤的微生物强化修复初步研究

本研究通过室内模拟试验,以急性毒性较强的菲(Phe)和遗传毒性较强的苯并[a]芘(B[a]P)为代表性多环芳烃(PAHs)污染物,以不同C源、通气状况和水分条件为调控因子,对PAHs长期污染土壤的土著微生物强化修复进行初步研究。结果表明,搅动处理使污染土壤中Phe和B[a]P的降解率分别达59.44%和26.14%,而淹水处理使两者降解率分别达46.48%和13.27%。添加C源(淀粉和葡萄糖)处理提高了土壤中PAHs的降解率,且随着C源的施用量而增加。同时也发现污染土壤中PAHs降解菌和微生物总量呈正相关,并随着PAHs降解菌数量的增加,土壤中PAHs降解率也随之提高。可见,土壤中PAHs降解速率主要决定于PAHs的降解菌数量。

Cu(Ⅱ)对一株镰刀菌形态发育及木质素酶系活性的影响

本试验采用室内摇瓶培养,通过添加不同浓度的Cu(Ⅱ),研究了Cu(Ⅱ)对降解菌Fusarium sp.ZH-H2形态发育及木质素酶系活性的影响,以期诱导提高木质素酶系的活性。结果表明,当Cu(Ⅱ)浓度为0.50mmol/L时,菌丝生物量最高达0.38g,菌丝团呈洁白平滑球状且数量最多,此浓度下木质素过氧化物酶(lignin peroxidase,LiP)活性峰值也达到最高,为28315.41U/L,当Cu(Ⅱ)浓度为2.00mmol/L时,有利于诱导锰过氧化物酶(manganese peroxidase,MnP)和漆酶(laccase,Lac)的代谢,最高峰值分别为1612.90U/L、7829.12U/L,并且明显缩短了峰值的形成时间,浓度过高或过低则对3种木质素酶系活性产生抑制效应,为下一步分子生物学研究奠定了基础。