VR彩票随着现代生VR彩票物技术的发展微生物在环境保护方面的应用前景越来越广阔。本文就微生物 在石油污染土壤的石油降解领域进行了菌种的选育、菌株的鉴定、S92 菌株微生物学特性、石 油降解微生物的紫外诱变、营养平衡与降解机理、以及高效降解菌群在土壤修复中的应用进行 了初步研究。 本文通过一系列试验 从多种样品中广泛筛选石油降解菌 共筛选得石油降解效果较好的石 油降解菌 13 分别为S43、S67、S85、S92、S104、S109、S120、S129、S136、S138、S145、 S155、S167。经进一步鉴定 确认为假单胞菌属。其中石油降解效果最好的 S92 对模拟石油降解 的降解率为 87 S92菌株为原菌株通过紫外诱变得到一株石油降解能力提高显著的菌株 15。用此菌株对石油污染土样进行石油降解试验 固液质量比为 40 接种量 20 温度 37 摇床转速 150 min好氧培养 15 降解率为96 。因此菌株 15将作为以后的石油降解研究试验的菌 研究了土壤中石油烃污染物生物降解过程中营养物质供给的平衡关系及其影响降解的机理。对样品按1 45接种 加入氮 磷营养物 在37 下恒温振荡培养。试验研究结果表明 时添加效果是最好的氮、磷元素合适的浓度分别为80 mg L、20 mg 按质量计算的N、P元素的添加比例 利用菌群生物强化技术能有效提高土壤修复效率与自然条件下的土壤修复相比 15 d内利用 生物强化的降解率达到了94 比自然条件下的降解率提高了3875 影响上壤生物修复的因素有温度、氮磷浓度、通氧量等 通过实验得出 随着温度的升高 土壤修复效率增加 生物生长活跃 而低温条件下生物生长缓慢 即使增加通氧量也不能提高 降解效果 投加氮磷营养物质能促进微生物生长 提高土壤修复效率。

石油降解微生物石油降解运行成本低 不产生二次污染 工艺简单 既有经济效益和环境效 又具有重要的现实意义。关键词 石油污染土壤 石油降解 微生物 降解机理 土壤修复 高效石油降解菌去除石油污染土壤中的油Abstract modernbiotechnology more moremicroorganism environmentalprotection oildegradation strainS92 biotransformationconditions oildegradation StrainS92 soilbioremediation microorganismwere investigated Several sorts strainswere isolated from samples experiments13 themproved satisfactoryeffect oildegradation were obtained beststrain named higheroil degradation efficiency identifiedPseudomons S92 ultravioletradiation optimumconditions oildegradation followsratio inoculationcapacity 20 temperature 37 shaking table rotating speed 150 aerobiccultivation oildegradation rate nutrientbalance mechanismwere studied petroleumcontaminated soils resultsshow suitablecondition rotatingspeed 150rpm30 weightratio differentconditions bioremediationwere studied resultsshow 15–day bioremediation bioaugmentation improved degradationrate naturecondition Microorganism moreactive temperatureso does degradationrate adding nutrition oxygencontent microorganismgrowth endenhance biodegradationTherefore lowenergy waste higher efficiency non poisonous harmless nonsecondary pollution microorganismoil degradation pollutedsoil worthregarding furtherresearch Key words contaminated soils degradation oilmicroorganism mechanism soil bioremediation II 湘潭大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。

VR彩票除了文中特别加以标注引用的内容外 本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名 日期2007 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定 同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文 被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名 日期2007 日期2007 概述石油是一种宝贵的能源和化工原料 已经被世界各国广泛使用 它是现代工业的 血液 为人类文明的发展和进步做出了巨大的贡献。但是 当它一旦进入我们赖以生 存的环境之中 就会给人类的生存环境带来巨大的危害 我国的石油污染状况我国土壤石油污染现状相当严重 我们考察胜利油田时发现其位于华北平原产粮 区的油井 在采油生产过程中所造成的原油泄漏对农田的污染相当严重 对粮食生产 有着巨大的负面影响。另外 许多昔日清澈的江河 其水域表面都漂浮着―油花‖。

也 就是说 我国水域的石油污染也相当严重。就目前国内情况而言 日益增加的机动车 船所使用的燃油的泄漏是造成内河及湖泊大面积、低浓度石油污染的主要原因石油微生物学。 我国各油田在钻井、采油、储运、炼制、加工以及使用过程中 由于井喷、泄漏、检修等种种原因 都会有石油烃类的溢出和排放 造成落地石油污染。这是土壤 石油污染的主要原因之一 。据大庆老油区资料统计平均每口井每年产生落地石 油的质量高达 石油的危害石油对人体健康的影响和危害是多方面的 主要有以下几点 引起人体的急性和慢性中毒。人大量吸入汽油后会立即引起中枢神经的严重 障碍 震颤 皮肤变青 脉搏混乱并减少 特别严重时反射停止 膀胱和直肠麻痹 最后因心脏衰竭而死亡。 致癌性。石油组分中含有多环芳烃石油蒸馏获得的不纯矿物油会引起皮肤炎 有时会产生皮肤癌。 对水生生物的影响。石油污染会对水生生物的生长、繁殖以及整个生态系统产生巨大影响。石油组分会使藻类等浮游生物急性中毒而死亡 石油浓度很低时就可以 对鱼卵和鱼类的早期发育产生影响 同时 会危及依靠水生生物为生的鸟类 大量溢 油使鸟类翅膀粘有油污而不能飞翔。 影响海产品的品质。鱼类和贝类因为海水中的石油污染而有异味。

VR彩票据资料表明鱼类和贝类在含油为0 01 mg L的海水中生活24 h即可粘上油味 如果浓度上升为0 污水灌溉水源进行农灌是石油污染土壤的主要原因。含油废水的原油以乳化形态分散在水 含油浓度可高达7000 mg L。有实验表明随着污灌时间的延续 土壤矿物油的含 量增高 而含油污水中的矿物油主要来自石油开采、运输和炼油等加工部门。 石油生产作业中的排洒我国矿业生产过程中 一些作业方式不合理。在采油井洗井和检修时 会有大量 原油洒落在油井周围 造成严重的环境污染和生态破坏。此外 石油生产过程中 尔会发生不同类型的油井事故由此引起的突发性石油泄漏往往造成数量多、浓度高、 危害大的局部污染 石油浓度超过土壤颗粒能够吸附的量 过多的石油存在于土壤空 含油固体废弃物的污染这类物质主要包括含油岩屑、含油泥浆等。它们的特点是在进入地表土壤前就已 经被固体物质吸附或夹带。进入土壤后 它们的污染方式是含油固体物质与土壤颗粒 的掺混。污染的范围和严重程度主要取决于含油固体的扩散特征石油微生物学。 溢油事故石油及其产品在运输、使用、贮存过程中的渗漏 溢油现象时有发生 甚至在原 油开采过程中发生井喷事故 造成大量石油烃类物质直接进入土壤 由此引起的突发 性泄漏往往造成数量多、浓度高、危害大的局部污染 将小范围内的生态系统完全毁 车辆污染及其它污染途径汽车尾气或含油的各种矿物油成分 尤其是多环芳烃 可以使车辆繁多的公路两 侧的土壤受到相当于或超过污灌、大气污染造成的矿物油污染。

石油污染对土壤的破坏作用石油污染对土壤生态系统的结构与功能有着巨大的破坏作用 其原因为 它破坏土壤的结构严重影响土壤的通透性 使土壤的诸多物理性能 持水力等发生改变 造成土壤肥力下降。 石油使土壤中的有效磷、有效氮的含量减少减弱土壤肥力 影响作物的 营养吸收。 原油直接毒害植物的根部影响植物根的正常功能 影响根对水分和无机 高效石油降解菌去除石油污染土壤中的油盐的吸收 从而对生长的整株植物产生毒害作用 从而进一步影响土地的生产性能。 石油中的多环芳烃PAHS 等难降解物质能通过食物链在动物体内逐级积累 从而对生活在石油污染区的动物甚至人类也造成危害。 石油烃中不易被土壤吸附的部分能够渗入地下并进一步污染地下水造成 水源地长期污染。 石油主要是由烷烃、芳烃和环烃组成的而这些成分不易降解 可以长期 存在于环境中 对环境中的各种生物造成长期危害 鉴于以上原因 治理石油污染势在必行。这一观念深入人心 并已经引起许多发 达国家的高度重视 11 14 石油污染土壤的生物处理技术土壤中石油污染的处理方法按其性质可分为 物理方法化学方法和生物 方法。物理方法包括挖掘填埋法、气提吹脱法、电解法、洗涤法和隔离控制法等 学方法包括氧化剂氧化法、光化学氧化法、热分解法、萃取法和化学栅法等等。

以前使用的主要是这二类方法 虽可产生一定实效 但是多存在明显的缺陷 消极处理、 费用昂贵和二次污染严重 15 16 。生物治理方法出现于 80 年代后期 主要包括植物耕 作法、微生物法和堆肥法。其中微生物法是应用前景最为广阔的方法 由于其费用低、 效果好、无二次污染等优点 迅速成为土壤石油污染处理研究的热点 17 个体微小比表面积大 代谢速度快 种类繁多分布广泛 代谢类型多样 繁殖快易变异 适应性强 体内有调控系统质粒 共代谢作用以上特点使得微生物具有降解转化污染物的巨大潜力。 微生物降解法就是利用微生物来处理含油海水 淡水 和土壤 使其最终完全矿 微生物含油海水、淡水、土壤 微生物增殖二氧化碳 生物法的基本原理和特点18 土壤生物处理法的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌 甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中将滞留的污染物快速降解和 转化成无害的物质 使土壤恢复其天然功能。石油类物质进入降解微生物的细胞膜后 高效石油降解菌去除石油污染土壤中的油通过同化作用被降解 这是一个复杂的过程。简单地说 可用下式表示 石油类 生物 O2 氮源 CO2 H20 副产物 细胞体 降解过程可以通过改变土壤理化条件 温度、湿度、pH、通气及营养添加等 来完成 也可接种特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。

污染土壤生物治理技术最近几年受到高度重视的主要原因在于与其他方法相比具 有明显优势 处理成本低只为焚烧法的1 处理效果好生化处理后 污染物残留量可达到很低水平 对环境影响小无二次污染 最终产物CO2、H2O、和脂肪酸对人体无害 可以就地处理避免了集输过程的二次污染 节省了处理费。 生物处理与修复技术为了消除石油污染 近年来各国开始重视污染土壤的治理技术的研究。现有的石 油污染土壤处理方式包括物理处理、化学处理和生物处理等石油微生物学。其中以生物修复技术应 用前景最为乐观。石油污染土壤的生物修复 是指利用土著性微生物、植物和小动物 等生物体 将存在于土壤的石油污染物降解成二氧化碳和水或转化成为无害物质的工 程技术系统。生物修复技术是传统的生物处理方法的发展 与物理、化学修复污染土 壤技术相比 具有多种优点 成本低 不破坏植物生长所需的土壤环境 污染物氧化完全 没有二次污染 处理效果好 对低分子量的污染物去除率非常高 可原位处理 操作简单。 污染土壤的微生物修复主要利用土壤中的土著微生物或向污染环境补充经驯化的 高效微生物 在优化的环境条件下 加速分解污染物 修复被污染的土壤。土壤中广 泛分布着可降解石油的微生物种 它们是污染土壤生物修复的主角。

由于土壤中存在 的微生物种类多样 大多数未污染土壤的复杂微生物群落都含有天然存在的石油烃降 解种属。已知的能降解石油烃的微生物有28属细菌 30种丝状真菌 12属酵母以及藻 共计70属200多个种它们分属于细菌、放线菌、霉菌、酵母以至藻类。其中细菌 和真菌是土壤石油生物降解的最基本的作用者微生 在遭受有机物污染后实际上就自然地存在着一个驯化选择的过程 一些特异的 微生物在污染物的诱导下产生分解污染物的酶系 进而将污染物降解1997年 Kiesele Lang Ulrike和Sidorov 效果显著。其中受原油污染土壤在接种土著微生物两年后 直接利用土著微生 高效石油降解菌去除石油污染土壤中的油物菌群处理石油污染物虽然已有成功的事例 但在许多条件下 由于土著微生物菌群 驯化时间长、生长速度慢、代谢活性不高 因而筛选一些降解污染物的高效菌种 生物修复的必然要求围绕石油污染土壤和地下水的菌种筛选 已经取得了广泛的进展 AprilTM等从石油污染土壤中分离出4株能够降解石油的Pseudallescheri boydii菌。王世明等从石油污染地分离出10株除油菌经测定单菌株的除油率在20 50 混合菌群的除油率可达71石油微生物学。

植物、真菌、菌根等在生物修复技术中的应用使参与 生物修复的生物范围大大延伸。Giovani Nicolotti等研究了菌根对挪威云杉修复石油污 染地的效果及潜在效应 所用两类真菌在云杉根部形成一个石油富集区 从而加速石 油污染土壤的生物修复。近20年来 人们对应用降解性微生物降解环境污染物越来越 感兴趣石油微生物学。然而 适宜的细菌或真菌菌剂因其竞争不过土著微生物群 而导致目标微生 物或其代谢活性的丧失 其田间试验效果往往很不理想。故在陆地污染生态系统中 人们尝试着应用植物和其根际联合细菌这一整合的清洁系统 即植物修复。 目前 很多种工程处理系统对土壤中石油生物处理都是有效的 处理系统要依据 石油类物质的物理、化学性质、土壤的物化、生化特性、当地的自然地理条件和一些 相关的法律法规进行合理选取和优化组合。生物修复工程主要有如下形式。 原位生物修复法19 20 土壤污染的原位生物修复技术是污染的土壤中引入氧化剂 如空气、H2O2 某些情况下时引进其它营养物质以供本地微生物繁殖使之通过复杂的生化作用降解 有机污染物 达到修复目的。土壤原位生物修复技术较常见的是原位生物降解。原位 生物降解通常适用于污染源扩散到饱和土壤或地下水 污染土层不便于控制或很难找 到合适的专用处理场地的情况 这种处理方法要求在处理过程中要持续污染土壤进行 各种强化生物降解性能的操作。

生物耕作法这是一种广泛使用的处理土壤污染的方法 需要监测土壤水分和补充无机营养物 21耕作机械定期使废物与营养盐、细菌和空气充分接触 使上部30 400 cm 处理带保持好氧状态 该方法比其他方法费用低。美国石油研究所优化了处理过程 提出了施用速度、处理时问、营养补充、水分含量、混合方式的最佳条件。俄罗斯专 家最近在该技术方面也获得重大突破 他首先培养出一种高效分解石油的细菌 然后 使用一台特制的―播种机‖将被油污污染土壤翻起 并将各式各样的―种子‖ 细菌、营养 物、草籽等 撒人土中使处理效率提高、处理时间减少。 生物堆积处理技术这是一种对生物耕作法的改良技术。通常是将石油污染的土壤堆积成条状 中间 留有―田埂‖。该技术的特点是在堆起的土层中铺有管道 提供降解用水 并在污染土层 高效石油降解菌去除石油污染土壤中的油以下设有多孔集水管。收集渗滤液。系统还可设有送气管和空气泵 以稳定氧的补给。 各种均匀布水或滴灌技术均可应用于这种系统中。而且系统可以是完全封闭的 生物反应器该方法是最灵活的方法 可以提供最大程度的控制、产生最理想的条件。它与其 它方法在微生物相互作用和污染物降解途径上是相同的。

污染土壤用水调成泥浆 入生物反应器内控制一些生物降解条件 增强了营养、电子受体及其它添加物的效 生物处理技术的影响因素影响生物修复技术的因素很多 除污染物自身的特性外 还包括土壤中微生物生 态结构、土壤中的环境因子等。 微生物种―土著‖微生物目前用的较多 具有经济性 但效果较差 可从污染土壤中选育优势 菌种若干种 经扩大培养接种到土壤中。该方法较易实施 而且收效快、效果好。 营养物质与废水处理一样 土壤微生物也需一定的营养元素。调整各种必需的营养物质比 P之比是降解过程顺利进行的必要条件。 溶解氧微生物降解污染物需要足够的溶解氧 除利用各种方式供氧外 投加适量的 H20 100 200mL 有增氧作用 可为微生物提供更多的电子受体 促进微生物生长 微生物的环境因子适量的水、pH值 有强化作用的同生菌群的培养混合培养菌的降解效果明显高于单株培养菌。这种具有协同降解作用的微生物群 高效石油降解菌去除石油污染土壤中的油称为同生菌群。如何进行具有协同关系的菌株的筛选和优化组合 培养出高效降解混 基因工程菌的开发采用遗传学方法将降解不同物质的质粒整和到一个细胞内 构建成―超级细菌‖ 同时降解不同组分且提高去除率、降低处理时间 或者利用遗传工程 使微生物的 遗传基因发生变异 开发降解能力强的变异菌种。

VR彩票 表面活性剂的利用利用表面活性剂提高污染物的生物可给性 促进石油微生物的生物降解过程 幅度提高微生物的除油效果已成为一个重要的研究方向。 工程设计的进步通过系统的建模与仿真 了解系统内污染物、营养物、氧等物质的运移和归宿 得到系统内污染物在空间和时间上的变化过程 并进而提供有效的系统设计。最近国 外在这方面研究十分活跃。 研究的目的及内容分离出一种或者几种具有降解石油的微生物 探索它们生长规律和石油降解的影 响因素 研究微生物石油降解的最佳培养条件 对所研制出的石油降解微生物进行土 壤降解石油试验 优化微生物石油降解的应用条件。 本研究研制出了新型的石油降解微生物 经过诱变和驯化 其石油降解性能优良 且稳定 从实验上论证了微生物在石油降解领域的可行性和广阔前景 为进一步认识 和改造石油降解微生物的石油降解能力提供了实验基础。如进一步深入研究 有望成 为经济有效的石油降解的新技术。 本论文工作的目的和意义随着我国石油工业的发展 受石油污染的土地面积不断扩大 污染程度也日趋严 重。虽然土壤有一定的自净能力 油田附近被石油污染的土壤 50 年可降至安全水平 石油污染物的质量分数为 03但在国民经济迅速发展的今天 如此长的时间 是难以接受的。基于环保要求和我国人多地少、可耕地日益减少的客观现实 对石油 污染土壤进行治理 使其在较短的时间内达到可耕作的标准 对于发展国民经济尤其 是农业生产具有非常重要的意义。费用较高的物理和化学方法显然具有很大的局限 但低费用的生物治理技术为这一问题的解决提供了可能。实践表明它具有很强