石油污染土壤菌剂修复技术研究

向石油污染土壤中投加环境适应能力强,降解效能高的菌种或菌群是提高石油类污染物降解效率的重要手段。本文应用菌剂修复技术对某污灌区石油烃污染土壤进行了处理,结果表明,混合施加两种菌剂,对石油的降解有相互促进作用,土壤中石油类污染物的降解率为54.23%。本研究为该地区石油污染土壤的治理提供了有力的技术保证。     

菌根真菌对土壤有机污染物的生物降解

利用土壤真菌和植物的结合体菌根真菌修复土壤，尤其是修复有机污染的根际土壤，正作为一个新的研究方向开始受到广泛关注。菌根真菌作为土壤真菌的一种，与放线菌和细菌等微生物相比，对土壤中有更大的忍耐能力，并且能将许多持久性有机污染物（POPs）做为碳源来获取能量。文章通过总结近20年菌根真菌与土壤有机污染物关系的研究。列出了43种能分解POPs的菌根真菌，并探讨了菌根真菌通过直接分解和共代谢的方式降解土壤有机污染物的可能性，为进一步研究菌根真菌生物降解土壤中持久性有机污染物，利用菌根植物生物修复有机污染土壤提供信息。     

菌根真菌对有机污染物的降解研究

菌根作为真菌与植物的结合体,有着独特的酶途径,可以降解不能被细菌单独转化的有机物,不仅能从微生物修复角度影响有机物降解,还能从植物修复角度影响有机物的降解。本文综述了近年来菌根真菌对土壤中的石油类、农药、氯代芳香烃类及酞酸脂类污染物的降解研究进展,探讨了菌根降解污染物的内在可能机理,其中包括酶的作用、根际的作用及土壤中其他微生物对降解的贡献。综合菌根真菌在生物修复中的优点,认为其在生物修复中具有良好的应用前景。     

两株真菌的分离及其在石油污染土壤修复中的作用

从石油污染的盐碱土壤中分离获得2株真菌,并对其生理生化性质进行初步研究。将2株菌扩大培养,制成混合菌剂,通过盆栽试验,以石油烃降解率、脱氢酶活性和土壤的微生物多样性等为指标,研究了不同剂量的混合菌剂对石油污染土壤修复的作用。结果表明,添加菌剂各处理的石油烃降解率、脱氢酶活性和微生物多样性明显高于对照;石油烃降解率随菌剂加入剂量的增大而提高,加入8%的菌剂,70 d石油烃降解率可达63%,是对照组的1.44倍。     

通气对石油污染土壤生物修复的影响

为了探讨石油污染土壤的生物修复的有效方法,本研究就通气对石油污染土壤生物降解的影响,在自制反应器中进行了为期50天的堆腐试验。结果表明,通气可为石油烃污染土壤中的微生物提供充足的电子受体,可保持土壤pH稳定,从而促进了微生物的生物活性,强化了它们对石油污染物的氧化降解作用。通过在反应器中,调控通气量使污染土壤中石油烃的降解率进一步提高,为石油污染土壤生物修复技术的应用奠定了科学基础。     

陕北石油污染土壤原位生物修复技术试验研究

为修复陕北石油开采区土壤中石油污染物,采用优化原位微生物菌群辅以物理和化学方法与微地质环境相结合的微生态技术,在试验区均匀加入了3%的优化菌群制剂,调控了土壤温度、含水量、氧和营养物质等,进行了土壤中石油污染物的降解与修复试验研究.试验结果显示,在试验区土壤中人为添加石油平均含量在2 121.5 mg/kg时,经过11～32 d原位微生态修复技术的修复,土壤中的石油含量降解率可达69.52%～88.11%,而对照区土壤中石油含量变化不大,降解率<20%,说明在自然条件下土壤中石油降解是缓慢的.这个试验验证了地质微生态修复技术在陕北黄土区土壤石油污染修复的有效性,探索了推广应用的可行性.     

菌根真菌影响土壤有机污染物降解机理的研究进展

菌根是植物根系与菌根真菌形成的共生体,它能增强植物的逆境抗胁迫能力,有促进有机污染物降解和转化的作用。近年来很多学者对其进行了研究,然而有关其降解和转化的机理目前仍不是很明确。介绍了国内外涉及菌根真菌对土壤中有机污染物的降解机理的研究成果,为促进菌根真菌在土壤有机污染生物修复中的应用提供了基础信息。     

土壤气相抽提技术修复柴油污染场地示范研究

土壤气相抽提(SVE)是一种广泛应用于石油类污染土壤修复工程中的原位修复技术,在广东某柴油污染场地开展SVE技术修复示范工程,探讨SVE技术对此类污染场地的修复效果。结果表明:经过3个多月的修复,土壤中总石油烃的最高去除率达64.88%,在试验进行50d后高浓度的挥发性有机物基本被去除,中低浓度污染物仍然存在,土壤中有效磷和速效氮含量与污染物的生物降解作用相关。为缩短修复时间、降低成本,应将SVE与生物通风技术相结合,并采用相应的强化措施(如添加菌剂和营养物质等),以期获得更高的修复效果。     

石油污染土壤的生态风险评价和生物修复Ⅲ.石油污染土壤的植物—微生物联合修复

在对石油污染土壤理化性质和微生物数量研究的基础上,通过接种含石油降解菌的菌剂、添加营养、定期翻动以及栽种植物等方式对其进行了修复。试验表明,添加氮磷等营养后,土壤中的烃降解菌明显增加,石油降解速率显著加快,但接种菌剂以及定期翻动对降解率没有显著影响。在修复试验进行到120 d后,对部分处理进行了植物修复。试验表明栽种狼尾草后,土壤中石油降解速率显著加快,生物毒性明显降低。另外,试验结束后对土壤中的总DNA进行了提取和基于16S rDNA V3区的PCR-DGGE研究。结果表明,经过修复处理改变了土壤中优势细菌的群落结构,使土壤细菌多样性增强。     

植物和微生物修复石油污染土壤的研究进展

阐述了植物和微生物降解环境中石油污染物及PAHs的重要作用和最新进展。国内外大量实验室研究表明,不同植物和微生物(细菌、真菌和放线菌)联合修复石油污染土壤均得到了较为理想的效果,在某种程度上微生物菌群要优于单一菌株;土壤中植物根系与微生物形成根际效应对污染物的降解起到了促进作用;生物表面活性剂较合成表面活性剂具有更好的生态适宜性和石油污染土壤修复能力;土壤中多组分污染物共同修复虽处于起步阶段,其作用机理也有待进一步研究,但是,发展前景值得期待。目前该领域的研究仍存在一些问题有待解决:植物–微生物菌群降解石油污染物过程中,微生物菌群间协同和竞争机制及试验结果的可重复性尚需证实;实验室研究与大田环境条件的差异,使得目前的研究成果尚需田间试验的验证和支持;根据土壤类型和气候特点,研究极端(高含盐量;氮、磷等营养元素缺乏;低温)条件下的石油高效降解菌株/群,制备有效的便于大田应用的固体菌肥意义重大;同时在确定石油污染物对环境致害的限值的基础上,建立石油污染土壤评价体系也势在必行。     

玉米草（Zea Mexicana）与海藻寡糖联合修复石油烃污染土壤的研究

采用玉米草及海藻寡糖联合修复技术研究了石油污染土壤的修复效果,对修复过程中酶活性变化进行了测定,并采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术测定了土壤中微生物群落的变化。结果表明,种植玉米草可以有效提高土壤中石油烃的降解,与对照相比石油烃降解率增加了11%;加入不同浓度海藻寡糖进一步增加了石油烃的降解效果,降解率最高达到28.6%。种植植物及加入海藻寡糖可以有效提高多酚氧化酶、脱氢酶及尿酶的活性。PCR-DGGE结果表明植物种植及海藻寡糖的加入增加了土壤中微生物数量,其微生物群落结构与未种植植物及修复前土壤相比发生了较大的变化。     

石油烃污染对土壤持水特征及水分有效性的影响

石油烃污染土壤已经成为我国一个严重的环境问题,污染后的土壤理化性质发生改变,直接影响土壤的持水特性及水分有效性,确定石油烃污染对土壤持水特征和水分有效性的影响及其程度可为揭示石油烃污染对土壤性质的影响提供新的科学认识。通过人工配置柴油和原油不同污染浓度污染的黄绵土,利用离心机法测定土壤水分特征曲线,分析了土壤的持水特征与水分有效性。结果表明:(1)不同浓度柴油与原油污染土壤后,水分特征曲线均位于未污染土壤的下部,其中原油污染的影响更甚。(2)水分特征曲线van Genuchten模型参数θ_s、θ_r随着污染浓度的增加呈现指数衰减,参数α值呈幂函数减小、n值出现随污染浓度对数增加的特点。(3)土壤的饱和含水量、田间持水量以及凋萎含水量均随柴油、原油污染浓度的增加出现下降趋势,表观土壤有效含水量随污染浓度表现出先降后升的U字形的变化模式。无论原油还是柴油污染土壤,均会影响土壤的持水特征和水分有效性,影响的大小与石油烃的类型和浓度密切相关。     

黑麦草生长及根系形态对土壤Cd，Pb与石油污染的响应

[目的] 研究不同污染条件下黑麦草生理指标的动态变化,为植物修复污染土壤提供初步理论基础。[方法] 通过室内试验模拟不同类型的土壤污染。设置4个处理,未污染土壤+黑麦草（SH）、重金属污染土壤（500 mg/kg Pb²⁺和50 mg/kg Cd²⁺）+黑麦草（SGH）、石油污染土壤（1 000 mg/kg石油）+黑麦草（SPH）、石油和重金属复合污染土壤（500 mg/kg Pb²⁺,50 mg/kg Cd²⁺和1 000 mg/kg石油）+黑麦草（SPGH）,采用WINRHIZO根系分析系统测量根系形态指标,用分光光度计测量叶片色素指标,研究不同类型土壤污染对黑麦草生长的影响。[结果] 3种不同类型的污染土壤均不同程度地刺激了黑麦草根系的生长。与未污染处理相比,在20 d时,石油重金属复合处理下的黑麦草根系的根长、根表面积、根体积、根直径分别增加了88.10%,148.60%,221.90%,32.20%。与未污染相比,随着培养时间的增加各污染处理的地下生物量呈现出先增加后减少的趋势,地上生物量均低于未污染处理,且在第10,40,80 d时,复合污染处理的地上生物量最小,较未污染处理分别降低了34.68%,45.42%,58.05%。80 d时,重金属污染处理、石油污染处理和石油重金属复合污染处理的黑麦草叶绿素含量显著低于未污染处理,分别降低了26.84%,44.82%和47.02%。[结论] 不同污染物都可以促进黑麦草根系形态发育,降低黑麦草的生物量及色素含量;石油重金属复合处理对黑麦草的生长影响最大,石油污染处理次之。基于不同污染物对黑麦草根系形态及生长影响的差异,在今后植物修复土壤污染过程中,可添加一些生长调节物质来缓解污染对植物的毒害作用,提高植物生物量及增强相关生理功能,提升污染土壤修复效果。     

土壤有机污染物电化学修复技术研究进展

综述了有机污染土壤的电动力修复和微生物电化学修复的最新研究进展。分析了电动力修复中电极材料、运行条件等因素对污染物去除效果的影响,总结了添加表面活性剂、引入具有降解能力的基质、与化学或生物联合等方式对土壤修复效果的强化作用,阐述了微生物电化学修复的效果、影响因素和微生物群落演变的规律。电化学技术能够有效去除土壤中的有机污染物,且电动力较微生物电化学具有更好的去除效果。为了实现电化学技术在污染土壤修复中的应用,未来需要从土壤导电性、电极材料以及反应器构型等方面优化以提高修复效果;此外,电化学修复技术的机理、功能微生物的群落特征研究等也是下一步研究的重点。     

黄河三角洲土壤土著菌的石油烃降解潜力

The bioremediation potential of bacteria indigenous to soils of the Yellow River Delta in China was evaluated as a treatment option for soil remediation. Petroleum hydrocarbon degraders were isolated from contaminated soil samples from the Yellow River Delta. Four microbial communities and eight isolates were obtained. The optimal temperature, salinity, pH, and the ratios of C, N, and P （C：N：P） for the maximum biodegradation of diesel oil, crude oil, n-alkanes, and polyaromatic hydrocarbons by indigenous bacteria were determined, and the kinetics changes in microbial communities were monitored. In general, the mixed microbial consortia demonstrated wider catabolic versatility and faster overall rate of hydrocarbon degradation than individual isolates. Our experimental results demonstrated the feasibility of biodegradation of petroleum hydrocarbon by indigenous bacteria for soil remediation in the Yellow River Delta.     

江汉油田区典型农田土壤烃类降解微生物功能基因bssA的遗传多样性研究

油田区土壤易受烃类物质影响并可能富集了特异的石油烃降解微生物类群。针对江汉油田区5个不同油井口附近的典型旱地农田土壤,采用石油烃(Petroleum hydrocarbons,PHs)中苯系物代谢的关键功能基因-bssA(苯甲基琥珀酸合成酶基因)作为分子标识物,通过克隆文库结合末端限制性片段长度多样性(Terminal-restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)的方法,研究该油田区土壤含有bssA基因的烃类降解微生物群落结构,并探讨其环境驱动机制。结果表明,土壤中PAHs含量在0.21~2.01mg kg~(-1)之间,石油烃污染程度较低。T-RFLP的分析表明不同土壤样品中的bssA基因多样性差异明显,PAHs(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,多环芳烃)含量最高土壤中bssA基因多样性最高,其优势bssA基因类群与硫酸盐还原菌或地杆菌有较近的亲缘关系。冗余分析进一步表明,土壤硝态氮、有效磷、PAHs含量均是影响bssA基因多样性的重要因子。这些结果表明:江汉油田区典型农田土壤中含有bssA基因的主要类群为β-变形菌和δ-变形菌,并与地杆菌属(Geobacter)、索氏菌属(Thauera)和固氮菌属(Azoarcus)具有较近的系统发育亲缘关系。这些微生物可能通过硝酸盐、硫酸盐及铁还原代谢过程降解土壤PAHs。     

Bioremediation of petroleum-contaminated soils using Streptomyces sp. Hlh1

Purpose

Bioremediation using microorganisms is a promising strategy to remediate soil with petroleum hydrocarbons. Streptomyces sp. Hlh1, an endophytic strain, has previously demonstrated the ability to degrade crude petroleum in liquid culture. To apply this strain at field scale, it is necessary to test its ability to colonize the soil, compete with native microbiota, and remove the petroleum hydrocarbons under unfavorable conditions. Herein, a study was conducted to evaluate the performance of Streptomyces sp. Hlh1 to remove crude petroleum from contaminated sterilized and non-sterilized soils.

Materials and methods

Soils samples, contaminated with 2%, 5%, and 10% of petroleum, were inoculated with Streptomyces sp. Hlh1, and incubated at 30 °C for 4 weeks. At the end of bioremediation assays, the pollutant concentrations were determined by Gas chromatography flame ionization detector and the degradation rates were also calculated. The survival of the strain in the soil was estimated and the toxicity of metabolites was evaluated on Lactuca sativa.

Results and discussion

Streptomyces sp. Hlh1 was able to grow and remove total petroleum hydrocarbons (TPH), n-alkanes, and aromatic hydrocarbons found in soil samples. In sterilized soil samples, Streptomyces sp. Hlh1 removed up to 40% of TPH at an initial concentration of 10%. Whereas, the maximum TPH removal reached was 55% in non-sterilized soil at an initial concentration of 2%. In addition, it was observed that the degradation of aromatic hydrocarbons was more active than n-alkanes. The strain grew well and produced high biomass in contaminated soil. Lettuce seedling was found to be the adequate bioindicator to assess the toxicity of petroleum end products. Streptomyces sp. Hlh1 performed a successful bioremediation, which was confirmed through the phytotoxicity test.

Conclusions

The study shows the first insight of the contribution of free endophytic actinobacterial strain in the bioremediation of petroleum-contaminated soil; therefore, it suggests that Streptomyces sp. Hl1 can be usefully exploited at field scale.

     

Earthworms,a means to accelerate removal of hydrocarbons (PAHs) from soil? A mini-review

Contamination of soil with hydrocarbons occurs frequently. Restoring contaminated soils is costly and time consuming. Earthworms accelerate the removal of hydrocarbons as they burrow through soil by rendering contaminants available for microbial degradation, by feeding on the organic matter that harbour contaminants, and by improving soil structure and aeration. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are recalcitrant hydrocarbons that can contaminate the environment and can thus serve as models to study the factors that control the removal of petroleum from soil. The effect of earthworms on the removal of PAHs was reviewed. It was found that earthworms have the capacity to accelerate the removal of PAHs and their degradation products from soil. However, large numbers of earthworms are required, which might be expensive. Moreover, it may be difficult to provide sufficient organic material as feed while simultaneously maintaining high soil water content to allow burrowing.     

多环芳烃污染土壤生物联合强化修复研究进展

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是广泛存在于环境中的一类有毒有机污染物。在PAHs污染土壤修复领域中,运用一些生物化学的方式来强化生物联合修复技术可以有效缩短生物修复的时间,大大提高修复效率,最具发展前景和应用价值。本文主要以植物-微生物、植物-微生物-土壤动物两种生物联合修复方式为对象,结合各自的特点、机理和实例,推断了其修复机制的内在原因,总结了影响土壤中PAHs降解效率的主要因素(包括:PAHs的浓度水平、根系分泌物的种类、外源添加降解菌和土壤动物的数量和种类、菌属或土壤动物之间的种间竞争和部分环境因素等);同时通过综述近年来国内外强化生物联合修复PAHs污染土壤的技术原理、应用成果和存在的一些问题,指出了不同情况下制约PAHs强化降解进程的潜在限制因子(包括:表面活性剂和固定化微生物的添加量、不同表面活性剂的适度混合、载体材料的性质、固定化方式的选取、土壤养分和水分含量等);并强调在进行强化修复的过程中,要注重现场应用和安全性评价,为多环芳烃污染土壤的生物联合强化修复研究提供了理论依据和技术参考。     

Changes in Hydrocarbon Composition and Autochthonous Microorganism Growth of Contaminated Mining Soil During Bioremediation

The goal of this study was to evaluate the effect of high Tween 80 concentrations on hydrocarbon contaminants and hydrocarbonoclastic microorganisms present in contaminated mining soil during a bioremediation process. The independent variables included Tween 80 concentration and process time. The elected response variables included concentration of total petroleum hydrocarbons (TPH), the chemical composition of contaminants, viable microbial count, and CO₂ production. These were measured at various time points during the bioremediation process, which was conducted at room temperature. Higher removal of pollutants occurred at low Tween 80 concentrations. An analysis of the normalized variables shows that the rate of TPH degradation depended on microbial growth rate, which depended on Tween 80 concentration. The addition of Tween 80 changed the concentration and type of the residual hydrocarbon contaminants present, as well as the count and genus of the hydrocarbonoclastic microorganisms that grew during the bioremediation process. Higher concentrations of Tween 80 increased the levels of the chemical compounds present in the bioremediated soil while reducing the viable count and microbial diversity during the bioremediation process. Conversely, low Tween 80 concentrations produced only monoethylhexyl phthalate, which is not a petroleum hydrocarbon derivative. Overall, these results prove that the removal of TPH is dependent on the count and genus of active indigenous hydrocarbonoclastic microorganisms in soil, and these conditions may be controlled by modulating the concentration of Tween 80 that is applied.