吐温80强化嗜热石油降解菌对石油污染土壤的修复
当前石油对土壤环境的污染已经给人类的生存环境带来极大的危害。微生物修复石油污染土壤技术因其节约性和环境友好性成为具有良好应用前景和最具发展潜力的修复技术。然而周期长，效率低等问题又制约着该技术的发展与应用，当前主要研究热点就是通过一些方法强化修复过程。本论文主要围绕Tween80强化嗜热石油降解菌的研究展开，Tween80强化可以将亲脂性的石油从土壤中解吸出来从而容易被微生物利用，高效嗜热降解菌种在外源加热的条件下可以减少土著菌对嗜热菌的干扰，加热条件也可以改变石油的物理性质使其更容易被微生物降解，从而达到提高修复效率的目的。取得的主要研究成果如下： 首先，通过Tween80对两种实际污染土壤进行单因素石油强化去除试验，然后采用响应面方法优化去除条件，1号土（黏土）Tween80浓度、水土比和反应时间最优值为：3000mg/L、2：1、120min；2号土（砂土）Tween80浓度、水土比和反应时间最优值为：4000mg/L、10：1、60min。最优工艺条件下的1号土（黏土）测定值为54.13%，达到预测值的94.49%。2号土（砂土）测定值为49.49%，达到预测值的96.59%，为后续添加微生物试验打下良好基础。 其次，对三株地芽孢杆菌进行培养基中单因素试验，对于G.thermoleovorans最佳降解条件为：接种量10%，初始石油浓度18g/L，反应温度为60℃，盐浓度为3g/L；对于G.stearothermophilus最佳降解条件为：接种量15%，初始石油浓度18g/L，反应温度为70℃，盐浓度为5g/L；而对于G.thermodenitrificans最佳降解条件为：接种量15%，初始石油浓度18g/L，反应温度为70℃，盐浓度为3g/L。三株菌在高温条件下七天最佳降解率分别为43.63%、48.93%和42.41%。然后通过不同浓度的Tween80对三株地芽孢杆菌的增殖情况影响试验发现，Tween80对三株地芽孢杆菌的生长具有一定的促进作用。 再次，筛选出具有石油降解能力且耐高温的土著菌被鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)，其最佳反应条件为：接种量为20%，初始石油浓度为18g/L，反应温度为50℃，盐浓度为5g/L。土著菌在高温条件下的七天降解率能够达到49.89%。然后将Tween80的浓度作为变量探讨其对土著菌的增殖影响，发现Tween80不会抑制土著菌的生长，说明其没有对土著菌表现出生物毒性，在时间充足的条件下反而促进了土著菌的生长。 然后，在Tween80强化条件下的实际污染土壤修复试验中，混合菌投加与灭菌条件均表现出对石油良好的降解效果，土壤中的石油能够更快达到更高的去除率。其中原土投加混合菌组在第50天的去除率达到了93.35%，灭菌投加混合菌组最终去除率最高为95.31%。各组脱氢酶活性呈现同石油降解率相同的增长趋势，且灭菌投加混合菌组的最高，在第50天脱氢酶活性达到了1201.67μg/(g?d)。其次各试验组均符合一级降解动力学。最后植物毒性试验显示未修复土壤的小麦种子发芽率不超过5%，生态毒性均较大，修复后的2号土（砂土）发芽率及根际长度均最高达到了81.67%和112.64mm。 最后，通过微生物群落结构分析发现细菌的丰度和多样性从高到低为未修复1号土＞未修复2号土＞原土2号投加混合菌组＞原土1号投加混合菌组＞灭菌1号投加混合菌组＞灭菌2号投加混合菌组。对于已修复原土1号投加混合菌组和原土2号投加混合菌组中芽孢杆菌属(Bacillus)和地芽孢杆菌属(Geobacillus)分别占比39.04%和11.86%。土壤微生物群落功能基因预测表明通过表面活性剂强化与高温处理以及土壤灭菌均不会对促使土壤微生物群落的外来生物体生物降解与代谢功能有显著改变。 本研究通过探究土著嗜热微生物和三株地芽孢杆菌复配得到复合菌群对在Tween80强化以及高温条件下的实际污染土壤降解试验取得了良好的修复效果，体现出良好的应用潜力。
石油污染土壤;石油降解菌;表面活性剂;地芽孢杆菌;细菌群落结构
北京化工大学
硕士
环境科学与工程
邹德勋
2022
中文
X53
2022-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）