石油降解菌筛选及室内模拟污染土壤修复的研究

发布时间：2017-09-06 13:36

  本文关键词：石油降解菌筛选及室内模拟污染土壤修复的研究

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【摘要】：石油是近代社会飞速发展的强大动力。石油泄漏将导致土壤污染、农业粮食减产,石油中某些致畸致癌组分进入人体,危害人体健康。石油污染已成为制约经济发展和社会进步的课题。微生物修复法具有成本低廉、操作简单、无二次污染等优点,成为土壤修复最具潜力方法之一。以石油降解细菌(10-1、10-2、10-3、10-4)为研究对象,构建出一组高效石油降解菌群10#,分别以游离态和固定化菌剂形式,投加到室内模拟石油污染土壤中,比较两种菌剂类型对石油污染土壤的修复效果,得到以下研究结果：菌株生长曲线实验表明,在牛肉膏蛋白胨培养液中,各菌株能耐受5%环境盐度,最佳初始pH为7,在30 ℃、180r/min条件下振荡培养14 h,制备一级种子液；在以石油为唯一碳源的无机盐培养基中,菌株10-1、10-2、10-3的生长趋势较为一致,表现出同步性。将各菌株接种于石油降解培养液中,以菌株间协同作用为参考基准,用排列组合的方式构建出高效石油降解菌群10“,该降解菌群由各菌株一级种子液等体积比混合,以二氯甲烷(DCM)为萃取剂,利用紫外分光光度法测得其对石油的降解率可达73.34%,同等条件下比单菌株对石油最高降解率提高了25.18%。模拟石油污染土壤微生物修复试验表明,固、液菌最佳接种量均为10%；土壤最佳C、N、P之比为100：10：1；石油降解率分别为32.5%和24.9%,对照组仅为8.8%。土壤修复过程中相关指标检测结果显示,土壤pH逐渐降低,固菌组土壤pH下降趋势大于游离菌组,且都大于对照组；土壤脱氢酶活性呈上升趋势,固菌组在修复进行第45 d最高,可达17.27 μgTF/g干土/d,游离菌组在第30 d最高,为14.83gg TF/g干土/d,对照组土壤中脱氢酶活性亦有一定程度的增强,在第60 d达到最高,为10.67μg TF/g干土/d；土壤呼吸强度随时间均呈上升趋势,投加固定化菌的试验土壤在修复第60 d的呼吸强度达到最高,为2.26 mg CO2/g干土/h,投加游离菌组土壤的最高呼吸强度在第50 d,为1.79 mg CO2/g干土/h,两者均大于最高呼吸强度的自然土壤1.42mg CO2/g干土/h及对照组土壤最高呼吸强度1.06mg CO2/g干土/h；通过GC-MS分析石油组分降解前后变化情况表明,该石油降解菌群,对C14-C32中大部分正构烷烃具有良好的降解效果,说明该菌群具有比较宽的降解谱。建立10#混合菌群修复石油污染土壤的模型参数：土壤中石油浓度6645.7 mg/kg,含水率15%-20%,初始pH 7.25左右,营养盐比例C：N：P=100：10：1,石油降解菌接种量10%。室外石油污染土壤生物修复的试验验证表明,经过40 d的修复,固菌试验组石油降解率为26.3%,游离菌石油降解率为19.2%,未添加任何菌剂的对照组土壤中的石油降解率仅为5.9%。10“石油降解菌群,在对石油污染土壤的实际应用中可加速石油类污染物的降解,具有一定的修复能力。
【关键词】：微生物 石油 污染土壤 生物修复
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X172;X53
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 1 前言10-24
• 1.1 石油及石油污染土壤10-12
• 1.1.1 石油的组成成分10-11
• 1.1.2 石油类污染物的存在状态11
• 1.1.3 石油污染土壤的现状及危害11-12
• 1.2 石油污染土壤修复方法12-13
• 1.2.1 物理法12
• 1.2.2 化学法12-13
• 1.2.3 生物法13
• 1.3 微生物修复石油污染土壤13-16
• 1.3.1 微生物修复石油污染土壤的研究背景13-14
• 1.3.2 石油降解微生物14-15
• 1.3.3 微生物降解石油的作用机理15-16
• 1.4 影响微生物修复污染土壤的因素16-19
• 1.4.1 微生物种属对生物修复的影响17
• 1.4.2 环境条件对生物修复的影响17-19
• 1.5 石油污染土壤修复指标19-21
• 1.5.1 石油烃污染物的测定19-20
• 1.5.2 土壤呼吸作用20
• 1.5.3 土壤脱氢酶活性20-21
• 1.6 固定化微生物技术21-22
• 1.6.1 固定化微生物技术的概念21
• 1.6.2 固定化微生物的制备方法21
• 1.6.3 包埋法载体材料21-22
• 1.6.4 包埋微生物技术在石油污染土壤修复中的应用22
• 1.7 本论文研究的目的、意义及研究内容22-24
• 1.7.1 目的和意义22-23
• 1.7.2 主要研究内容23-24
• 2 材料与方法24-34
• 2.1 试验材料24-26
• 2.1.1 土壤采集24
• 2.1.2 石油24
• 2.1.3 实验菌株来源24
• 2.1.4 试剂和药品24-25
• 2.1.5 实验仪器25-26
• 2.1.6 主要培养基及试剂配制26
• 2.2 实验方法26-34
• 2.2.1 菌株驯化、复壮及保藏26-27
• 2.2.2 菌株生长曲线的绘制27
• 2.2.3 菌株生长特性27-28
• 2.2.4 高效石油降解菌群的构建28
• 2.2.5 菌剂制备28-29
• 2.2.6 室内模拟石油污染土壤处理方法29-30
• 2.2.7 石油降解率的测定30-31
• 2.2.8 土壤修复过程中测定pH的变化31
• 2.2.9 土壤中脱氢酶活性的测定31-32
• 2.2.10 土壤呼吸作用强度的测定32
• 2.2.11 降解前后石油组分变化32-33
• 2.2.12 石油污染土壤修复参数模型的建立及验证33-34
• 3 结果与讨论34-49
• 3.1 菌落及个体形态观察34-35
• 3.2 菌株生长特性的测定35-38
• 3.2.1 在不同底物培养基中,菌株生长曲线的测定35-37
• 3.2.2 环境盐度对菌株生长的影响37
• 3.2.3 环境初始pH对菌株生长的影响37-38
• 3.3 摇瓶发酵液中测定菌株对石油的降解率38-40
• 3.3.1 石油标准曲线的测定38-39
• 3.3.2 高效石油降解菌群的构建39-40
• 3.4 石油降解菌剂的制备40-41
• 3.4.1 游离态石油降解菌剂的制备40
• 3.4.2 固定化石油降解菌剂的制备40
• 3.4.3 菌剂有效活菌数的测定40-41
• 3.5 石油降解菌群10~41-46
• 3.5.1 石油污染土壤的制备41
• 3.5.2 土壤理化性质的测定41
• 3.5.3 不同菌剂环境修复参数的确定41-43
• 3.5.4 土壤修复指标的测定43-45
• 3.5.5 土壤呼吸强度的变化45-46
• 3.6 降解前后石油成分变化46-47
• 3.6.1 降解培养基中的石油降解情况分析46-47
• 3.6.2 石油污染土壤中石油降解情况分析47
• 3.7 室外对石油修复土壤模型的验证47-49
• 3.7.1 室内模拟石油污染土壤生物修复模型建立47-48
• 3.7.2 室外模拟石油污染土壤生物修复现场48-49
• 4 结论49-51
• 4.1 石油降解菌群的构建49
• 4.2 游离态、固定化菌剂的制备49
• 4.3 室内微生物修复石油污染土壤模型参数的建立49
• 4.4 石油降解菌群10~#降解前后石油组分的变化49
• 4.5 室外对10~#混合菌群修复石油污染土壤参数模型的验证49-51
• 5 展望51-52
• 6 参考文献52-59
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况59-60
• 8 致谢60

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本文编号：803436