菲高效降解菌的筛选及其降解中间产物分析

生物降解是多环芳烃从环境中去除的主要途径,而获得高效降解多环芳烃的优势微生物是当前进行多环芳烃污染生态系统修复的关键所在。本研究采用水-硅油双相体系从污染土壤中富集到3个以菲为惟一碳源和能源的混合菌系GY2、GS3和GM2,这3种混合菌在72h内对初始浓度为100mg·L-1菲的降解率分别达到99.9%、99.9%和91.9%。从GY2中分离得到高效降解菲的菌株GY2B,48h对菲的降解率达到99.1%。经UV-Vis和GC-MS分析发现,混合菌GY2降解菲的中间代谢产物主要有1-羟基-2-萘酸和1-萘酚,纯菌GY2B降解菲的中间代谢产物主要有水杨酸、1-萘酚和1-羟基-2-萘酸。     

一株芘降解菌的培养条件优化及特性研究

本文通过选择性富集培养，从沈抚灌区石油污染土壤中分离到1株芘降解细菌Ⅱ，该菌株能以芘为唯一碳源和能源生长。通过对菌株Ⅱ培养条件优化，确定其最佳培养条件为pH值7．0，温度30℃，150mL容积三角瓶装液量50mL。在此基础上测定了多环烃与重金属Cu^2＋的加入对此菌株生长的影响。结果表明，在Cu^2＋浓度小于15mg／L时，菌株Ⅱ在以多环芳烃为唯一碳源的培养基中生长良好，Cu。’浓度过高将导致菌体死亡。     

芘降解菌株的筛选及降解条件的研究

为了筛选高效多环芳烃芘的降解菌株并研究其降解条件,为生物修复多环芳烃污染土壤提供科学依据和实验材料,从长期受石油污染土壤中分离筛选得到一株芘降解菌B4,初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonassp.)。并采用室内培养方法,研究了该菌株降解芘的特性及各种环境条件对降解效能的影响。结果表明,菌株B4在28℃振荡培养条件下,对50mg.L-1的芘降解率为91.70%,芘的降解与细菌数量的增长呈正相关关系。加入水杨酸(50mg.L-1)作为共代谢底物,降解率可达到95.55%。当pH为4、盐浓度高于5%时,菌株B4不生长。对菌株B4在重金属离子胁迫下对芘的降解研究发现,在一定浓度下,Pb2 与Zn2 的存在对B4的降解效能影响较小,Cu2 对菌株的生长具有一定的抑制作用,Cd2 对菌株B4有毒性。     

白腐真菌对PAHs的吸附和降解特征及Tween 80和Cu2+的强化作用

为揭示白腐真菌对多环芳烃(PAHs)的去除特性,采用间歇培养方式考察了白腐真菌对萘、菲、芘的吸附和降解特征,以及Tween80和Cu2+对白腐真菌去除萘、菲、芘的影响。吸附试验结果表明,当萘、菲、芘的初始浓度分别为30.0、1.0、0.1mg L-1时,白腐真菌灭活菌对它们的吸附作用显著高于活菌,其最大吸附率分别为29.3%、38.2%、70.6%。降解试验结果表明,在培养前期,白腐真菌对萘和菲的降解能力很弱,而培养后期降解作用占总去除率的59.6%~77.3%。然而,白腐真菌对芘的累计降解率仅为28.8%。在吸附和降解的共同作用下,萘、菲、芘的去除率最终达到了46.9%、53.5%和73.7%。另外,发现Tween80和Cu2+可以促进白腐真菌对PAHs的去除。当Tween80浓度介于0.1~1.0g L-1时,萘和菲的去除率随Tween80浓度的增加而增加,而芘的去除率随Tween80浓度的增加而呈现先增加后降低的变化趋势。Tween80不仅可以促进白腐真菌的生长,同时能提高漆酶活性。低浓度Cu2(≤+1.25mmol L-1)可以提高白腐真菌的漆酶活性,从而提高萘、菲、芘的去除率,且在Cu2+为0.25mmol L-1条件下的强化作用最为显著,分别比对照(无Cu2+)提高了77.3%、60.9%和23.2%。     

真菌细胞色素P450与多环芳烃浓度及降解率的相互关系

以菲、芘作为多环芳烃代表污染物,采用室内培养方法,研究了 4种真菌细胞色素 P450含量与多环芳烃( PAHs)浓度及降解率的相互关系.结果表明,在一定的浓度范围内(菲 0～ 200 mg· L-1、芘 0～ 100 mg· L-1),菲、芘浓度与真菌 P450含量呈明显正相关,菲、芘浓度与真菌 P450含量之间表现出明显的剂量-效应关系.在上述浓度内 ,真菌降解多环芳烃的能力与真菌 P450含量之间也表现出明显的剂量-效应关系.在选用的 4株真菌中, Zj1(镰刀菌)降解菲和芘的能力最强, Zj3(小克银汉)次之, Zj2(毛霉)和 Zj4(青霉)降解能力较弱.     

土壤多环芳烃降解菌培养条件优化

对筛选获得的两株多环芳烃降解菌Y1和W1的培养条件进行优化,为其应用于土壤多环芳烃污染的微生物修复积累数据。采用紫外可见分光光度法测定不同温度条件下的吸光度(Absorbance)值,得出Y1和W1的最适生长温度为28℃、最适pH为7.0、最适盐浓度为2%,其中W1可在10%盐浓度下继续生长,表明W1对盐浓度的耐受性较高。分析不同浓度梯度的菲、蒽、苯并菲的溶液降解率,得出Y1对菲的最适降解浓度为25 mg/L,W1对菲的最适降解浓度为50 mg/L,Y1和W1对蒽、苯并菲的最适降解浓度为50 mg/L。     

菲和其他芳香族化合物降解菌多酚氧化酶的变化研究

以少动鞘氨醇单胞茵(Sphingomonas paucimobilis)ZX4菌株为对象,通过酶活检测和PAGE活性染色,研究了以菲为代表的多环芳烃对细胞内多酚氧化酶的影响.结果表明,经菲诱导后,ZX4菌株多酚氧化酶的活性和组成都发生了明显变化.同时当尼古丁降解茵HF-1菌株、HF-2菌株和烟焦油降解菌MR4菌株受相应污染物诱导后,它们的多酚氧化酶组成也发生明显变化.这些结果表明在降解多环芳烃的过程中多酚氧化酶存在蛋白质的诱导迁移过程,即多酚氧化酶在无多环芳烃的情况下存在于细胞内部,而经多环芳烃诱导后迁移至细胞膜外侧或细胞外.     

菲降解菌的分离鉴定及其在污染土壤生物修复中的应用

采用室内培养方法,从吴江市郊长期被多环芳烃污染的土壤中富集到以菲为唯一碳源和能源的菲降解复合微生物菌群,复合菌群在7d内对无机盐液体中菲(含量100mg·L-1)的降解率达到99%。从复合菌群中分离纯化获得两株菲高效降解菌B1和L2,经过菌体形态特征、生理生化特征和16SrDNA序列分析,鉴定菌株B1为百日咳博行特氏菌(Bordetella petrii),菌株L2为墨西哥假黄单胞菌(Pseudoxanthomonas mexicana)。这两株菌在菲含量为100mg·L-1的无机盐培养液中,7d内对菲(含量100mg·L-1)的降解率大约为80%,9d内的降解率可达到99%。将复合菌群和菲污染土壤混合,在光照培养箱中进行培养修复。结果表明,修复88d后,接种复合菌群的低污染浓度(8.22mg·kg-1)处理和高污染浓度(39.65mg·kg-1)处理的菲去除率分别达到95.74%和98.06%。     

盐渍化土壤中土著菌的石油烃降解潜力研究

自盐渍化地区(黄河三角洲)采集4种不同石油污染程度的土壤样品,从中筛选出高效降解石油烃的4个菌系和8个单菌株.分别以原油、柴油、烷烃和多环芳烃(PAHs)为底物进行培养,测定降解菌的生物量和降解率,研究其对不同底物的耐受浓度和降解潜力.结果表明,获得的石油烃降解菌为轻度嗜盐菌;不同菌株对不同底物的耐受浓度不同,混合菌系对不同底物的降解能力强于单菌株,对单一组分底物的降解优于复杂组分的底物;单菌株1-2、3、5、7能较好地降解PAHs并且对原油的降解能力高于柴油,单菌株1-1、4、6、8能够利用烷烃且对柴油的降解能力要比原油高;降解菌对柴油和原油的最高降解率分别可达78.4%和70.7%,对正十六烷和菲的生物降解率分别高达87.7%和88.1%,表现出较强的降解能力.研究结果表明黄河三角洲盐渍化土壤中土著菌对石油烃污染土壤具有较强的生物修复潜力.     

可降解蒽细菌的分离与生长特性研究

[目的]为蒽等多环芳烃（PAHs）污染的生物修复提供理论依据。[方法]采用富集培养的方法从污水处理厂的活性污泥中筛选得到蒽降解菌株E12,测定该菌株的生长曲线及其对蒽的降解曲线,并研究不同蒽浓度、初始pH值等对其降解蒽效率的影响。[结果]经初步鉴定,菌株E12属于气微菌属,该菌株可在以蒽为唯一碳源的培养基中生长。蒽初始浓度小于900mg/L时,菌体浓度随蒽浓度的增加而增加,当蒽浓度超过900mg/L后,菌体浓度显著下降;菌株在弱酸性和弱碱性环境中均能生长,但最适生长pH值为6.5;菌悬液接入量对菌体生长也有明显影响,最适接种量为2.0%。[结论]E12菌株降解蒽的最佳条件为：蒽浓度900mg/L,pH值6.5,此条件下培养148h后蒽的降解率可达70.5%。     

南极多环芳烃低温降解菌的筛选及其降解特性研究

从南极嗜冷菌中筛选出1株降解多环芳烃的菌株NJ49,采用16S rRNA分子鉴定方法鉴定其属于希瓦氏菌属(Shewanella)。其降解特性研究表明:它可以在以萘为唯一碳源和能源的无机盐培养基中生长,在5℃低温环境中降解多环芳烃,这可为我国低温养殖海域多环芳烃的清除提供新的途径。     

降解菌对堆肥中多环芳烃降解作用的初步研究

通过在堆肥中加入经过驯化的降解菌这种土壤有机污染生物修复技术 ,以超声波提取 -高效液相色谱 (HPLC)分离测定的方法 ,对堆肥材料中多环芳烃的浓度变化进行监测 ,从而了解降解菌对堆肥中多环芳烃的降解作用。实验结果表明 ,降解菌对堆肥中的多环芳烃有明显的降解作用。     

钙、钠饱和处理的次生硅酸盐矿物对多环芳烃(菲)吸附与光解行为

分别对高岭石、蒙脱石和实验室合成水钠锰矿进行金属离子(Na~+和Ca~(2+))饱和处理,比较三种矿物及其金属离子饱和处理矿物对多环芳烃的吸附能力。以发射波长为254nm的氙灯为光源,在上述矿物表面分别进行菲光化学降解实验,探讨不同矿物及其金属离子饱和处理矿物对菲光化学降解能力的区别。比较多环芳烃光化学降解后不同矿物表面的傅里叶变换红外光谱,分析不同矿物表面官能团的变化。利用气相色谱-质谱联用仪分析矿物表面多环芳烃光化学降解中间产物,并推测其降解途径。结果表明金属离子饱和处理的高岭石、蒙脱石、水钠锰矿对多环芳烃(菲)吸附能力均比其未加离子矿物的吸附能力强,但光化学降解速率则相反;降解过程分别会产生酯类、羧酸类、醇类、烷烃类等物质,且随着光解时间的延长最后可能彻底被矿化为水和二氧化碳等小分子物质。     

毒死蜱降解菌的筛选及其特性的研究

［目的］筛选对毒死蜱具有良好降解作用的菌株,为利用微生物进行有机磷农药土壤修复提供理论依据。［方法］采用富集分离法从喷施毒死蜱的土壤中分离出4株对毒死蜱有良好降解作用的菌株,经复筛最终得到1株能够高效降解毒死蜱农药的微生物菌株D12,在充分供氧的条件下,研究菌株降解毒死蜱的降解过程、生长条件及其影响因素,并在纯培养的条件下测定该菌株对毒死蜱的降解效果。［结果］当接种量为菌浓度OD560=0.179,最适pH值为7.0,温度为30 ℃,毒死蜱浓度为100 mg/L时,该菌株D12培养6 d后的降解率达到50.4％。该菌生长的最佳毒死蜱浓度为1000 mg/L,对毒死蜱的最大耐受浓度为3 000 mg/L。［结论］试验筛选的菌株D12在基础培养基中对毒死蜱有较强的降解能力。     

鞘氨醇单胞菌GY2B降解菲的特性及其对多种芳香有机物的代谢研究

采用室内培养的方法，研究了一株鞘氨醇单胞菌GY2B以菲和其他芳香化合物为惟一碳源的降解特性。结果表明，菌株GY2B对10和60mg·L^-1初始浓度的菲，分别在24和60h几乎降解完全，而对230mg·L^-1初始浓度的菲，48h的降解率达到70％左右。此后菲浓度基本不再减少，到120h仍有大量的菲残留。计算表明，菲的初始浓度和菌株的比生长速率之间没有显著的相关性。进一步研究发现了高初始浓度的菲样品中会积累大量的中间产物1-羟基-2-萘酸。菌株GY2B降解水杨酸、1-羟基-2-萘酸和萘的过程中检测到2-羟基粘康酸半醛的吸收峰，该菌可能通过相同的途径降解这3种化合物。试验还证实菌株GY2B降解菲的过程也有2-羟基粘康酸半醛这种中间产物，更加明确了菌株GY2B先通过水杨酸途径，再经过邻苯二酚间位途径来降解菲。     

萘降解菌NAP2-2的16S rRNA基因克隆和系统发育分析

筛选到1株萘降解菌NAP2-2,对其进行了表观及16S rRNA基因的系统发育研究。结果表明,NAP2-2能以萘作为唯一碳源和能源生长。16S rRNA基因同源性分析显示,该菌株为短芽孢杆菌属(Brevibacillus)的一个成员。对萘降解菌16S rRNA基因序列的系统发育学分析表明,降解菌主要分布在变形菌门和厚壁菌门。因此对NAP2-2菌株的分析揭示了短芽孢杆菌属新的生物学特性,为以后利用此类细菌处理多环芳烃污染提供了重要依据。     

嗜盐碱高环PAHs降解菌的分离及其降解特性研究

为获取嗜盐碱高环多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)降解菌,并研究其降解特性,利用盐度为5%、pH为8.6的无机盐培养液从延长油田石油污染土壤中富集分离出6株能以芘为唯一碳源和能源的嗜盐碱菌SYP-1、SYP-2、SYP-3、SYP-4、SYP-5和SYP-11。经形态学观察、生理生化特征分析和16S rRNA基因序列对比对菌株进行了鉴定,确定SYP-1为代尔夫特菌属(Delftia sp.),SYP-2、SYP-4和SYP-11为海杆菌属(Marinobacter sp.),SYP-3和SYP-5为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。初步的降解能力试验表明,6株降解菌7 d内可使初始浓度为50 mg·L~(-1)的芘降解率达42.3%～68.8%,使初始浓度为5 mg·L~(-1)的苯并[a]芘降解率达27.0%～49.4%。经耐盐碱特性分析,株菌SYP-1、SYP-2、SYP-3和SYP-11的可生长盐度范围为0～20%,SYP-4和SYP-5的可生长盐度范围为0～15%,6株菌均可在pH为5～10的环境中生长。选择了对芘和苯并[a]芘同时具有较高降解能力的4株菌SYP-2、SYP-3、SYP-4和SYP-11,分析了其在不同盐度和pH条件下对芘降解效率的影响,结果表明,无论在0～15%的盐度范围内还是在5～10的pH范围内,4株菌对芘均具有良好的降解效果。研究表明,所分离菌株具有较高的耐盐碱性,且对降解4环以上高环PAHs具有很大潜力。     

两株多环芳烃降解菌对菲、蒽、苯并菲的降解效果

为给微生物修复多环芳烃污染的土壤提供基础数据和参考,从汽车尾气污染土壤中筛选出两株多环芳烃降解菌(Y1和W1),分析了二者对不同浓度的菲、蒽和苯并菲溶液的降解率.结果表明.Y1和W1对菲的最适降解浓度分别为25 mg/L和50 mg/L,对蒽、苯并菲的最适降解浓度为50 mg/L;在菲、蒽、苯并菲溶液最适浓度下,Y1在10 d后对菲、蒽和苯并菲的降解率分别达到30.0％、57.8％和65.0％,25 d后分别达65.4％、82.0％和90.0％;W1在10 d后对菲、蒽和苯并菲的降解率分别达40.0％、70.0％和53.0％,25 d后分别达68.4％、92.0％和76.0％.培养60 d后,Y1和W1对菲、蒽和苯并菲的降解率均达到100.0％.     

高效多环芳烃降解菌的筛选、鉴定及降解特性分析

多环芳烃(PAHs)是环境中普遍存在的一类高毒且较难降解的有机污染物。筛选高效降解菌,采用微生物降解PAHs,对于消除PAHs的环境污染和毒性具有重要的意义。采用萘平板法初筛、氧化还原酶活性复筛,筛选到3株PAHs高效降解菌,分别命名为B5、sh4、sh2。经16S rDNA基因序列分析鉴定,依次为伯克氏菌(Burkholderia)、罗尔斯通菌(Reutropha)、中华单胞菌(Sinomonas)。降解条件优化结果表明:B5、sh4、sh2均能以萘、蒽、芘为唯一的碳源,120 h内,三个菌株对单一萘(200 mg/L)、蒽(100 mg/L)、芘(50 mg/L)的降解率分别达到81%、65%、53%以上;混合多环芳烃萘(200 mg/L)、蒽(100 mg/L)、芘(50 mg/L)的降解率分别为:82.17%—99.13%、70.76%—87.25%、52.59%—75.07%。PAHs的降解率与其分子量相关,同时PAHs的分子量也影响着菌株B5、sh2的生长活性。相比较而言,菌株B5、sh4、sh2均具有较强PAHs降解能力;菌株B5对PAHs降解效果最佳,可能与其氧化还原酶活性高有关;菌株sh4对芘的耐受力强,具有降解高分子量多环芳烃的潜能。     

皂角苷增强洗脱复合污染土壤中多环芳烃和重金属的作用及机理

通过增溶实验和土壤洗脱实验,研究了一种生物表面活性剂--皂角苷(saponin)对多环芳烃-重金属复合污染土壤的洗脱作用及机理.结果表明,皂角苷对菲、芘等多环芳烃有极强的增溶作用,当皂角苷浓度为0.04%时,菲、芘在液相中的表观溶解度分别增大了约22倍和128倍,因而皂角苷能显著增强多环芳烃污染土壤中菲、芘的洗脱,洗脱效率最大分别可达84.1%和81.4%,增大了约2倍和17倍.皂角苷可与重金属离子形成水溶性的络合物,从而增强洗脱重金属污染土壤中的Zn2+和Cd2+,在皂角苷浓度为0.4%时,Zn2+、Cd2+的洗脱效率分别可达93.0%和79.4%,增大了约75倍和8倍.皂角苷可同时洗脱多环芳烃-重金属复合污染土壤中的菲、芘和Zn2+、Cd2+,洗脱效率分别达87.6%、83.5%和92.3%、78.6%,重金属的存在略增大了皂角苷对菲、芘等多环芳烃的洗脱效率,但多环芳烃对Zn2+、Cd2+的洗脱效率没有明显影响.皂角苷可同时增强洗脱复合污染土壤中的多环芳烃和重金属,从而为多环芳烃-重金属复合污染土壤的修复奠定基础.