多环芳烃污染土壤的微生物修复研究进展

多环芳烃(PAHs)由于其毒性、致癌性和致畸性成为环境中一类重要的污染物。微生物对多环芳烃的降解是去除土壤中多环芳烃的主要途径。阐述了多环芳烃污染土壤中微生物修复的原理、优缺点、影响因素、强化措施及国内外研究进展,并对微生物修复的发展进行了展望。     

微生物降解土壤中多环芳烃的研究进展

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)在土壤中分布广泛且存留时间长。利用理化手段去除PAHs不仅价格昂贵,还会对土壤、沉积物以及地下水层等自然环境造成二次污染。生物修复主要是利用微生物代谢多样性降解有害污染物,被认为是最具有前景的修复技术。目前已分离鉴定出多种微生物具有降解PAHs的能力。为了更好地应用微生物修复土壤及环境中的PAHs污染,需要更加深入了解降解过程中微生物代谢途径的生理生化以及分子遗传机制。综述了土壤中多环芳烃的微生物降解,在前人研究的基础上,阐述了不同降解途径对不同分子量多环芳烃的生物代谢转化机理,为提高土壤中降解菌的生物修复能力提供了理论依据。     

土壤中微生物对多环芳烃的降解及其生物修复的研究进展

多环芳烃是一类在环境中普遍存在的有机污染物,微生物降解是多环芳烃（PAHs）降解的主要途径。文中主要介绍PAHs的降解菌,降解机理和PAHs的生物修复方面的研究进展。这些进展可为降解菌株的分子及遗传机制研究提供理论依据,将促进通过基因工程优化降解菌、更有效地检测PAHs环境污染及实现PAHs污染的生物修复。     

多环芳烃污染土壤微生物修复技术

微生物降解是环境中PAHs主要的降解方式.介绍了微生物的降解能力、PAHs生物可利用性、电子受体、营养物质、环境因子及植物联合等对微生物降解PAHs的影响,并且对原位处理、异位处理的修复工艺进行了简述.同时,指出今后的治理应重视污染源头控制,完善酶制剂、联合修复等有效的生物修复技术.     

土壤中多环芳烃污染的研究进展

简要地论述了PAHs在土壤中的吸附、分布情况;对土壤中PAHs的前处理技术、测定方法分别进行了归纳和对比,并对土壤中PAHs的微生物降解的研究进展进行了综述.     

多环芳烃微生物降解的研究进展

多环芳烃(PAHs)是一类普遍存在于环境中的难降解的有机污染物。对多环芳烃的来源、分布、危害、处理方法等进行了综述,并对该领域的研究方向进行了展望。     

多环芳烃污染土壤修复技术研究

随着我国工业化和经济发展水平不断提高,土壤中多环芳烃污染日益严重。针对多环芳烃污染土壤的治理与修复,本文首先介绍了目前多环芳烃污染土壤的3种修复模式,其次对多环芳烃污染土壤各种修复技术原理、研究进展及优缺点进行了梳理和分析,最后提出在选择修复技术时需综合考虑多环芳烃浓度、场地水文地质条件、修复工期、修复目标、未来土地规划及利用类型等多种要素,为我国多环芳烃污染土壤修复提供借鉴,实现良好的经济效益与社会效益。     

广玉兰对柴油污染土壤中多环芳烃的修复作用研究

利用盆栽试验方法,在3个多环芳烃污染水平（重度L3）、（中度L2）、（轻度L1）下,研究了广玉兰（Magnoliagrandiflora）对柴油污染土壤中多环芳烃的修复作用。结果表明：（1）植物存在能有效提高PAHs的降解率,特别是促进高环组分的降解;（2）植物存在能显著提高土壤微生物的数量,且植物种植对放线菌的影响最大,真菌次之,细菌最小;（3）植物-微生物间的交互作用、微生物降解是植物-土壤系统修复PAHs污染的主要途径。     

丝瓜络固定化微生物对土壤多环芳烃吸附-降解作用

以假单胞菌(Pseudomonas sp.SDR4,简称S4)、毛霉真菌(Mucormucedo sp.SDR1,简称S1)为研究对象,采用微生物固定化技术,研究了其对土壤多环芳烃的吸附和降解动力学,并探讨了固定化微生物对土壤多环芳烃的吸附机理及吸附降解关系。结果表明:试验60 d,改性丝瓜络(CK)、死体固定化S1(S1-D)、死体固定化S4(S4-D)、死体固定化S1与S4混合菌(S1+S4-D)对菲(Phe)的动态平衡吸附量分别为5.28、6.82、5.73、7.46μg,对芘(Pyr)的动态平衡吸附量分别为4.17、4.72、4.53、5.00μg,死体固定化微生物对Phe与Pyr的吸附过程均服从于准二级动力学;活体真菌S1、细菌S4、混合菌S1+S4对Phe的动态吸附量分别为2.32、2.01、2.76μg,对Pyr的动态吸附量分别为2.79、2.41、3.14μg,活体固定化微生物对土壤中Phe与Pyr的准一级动力学与准二级动力学拟合结果R2相差较小;S1、S4、S1+S4对Phe的降解率分别为54.34%、61.45%、64.23%,对Pyr的降解率分别为38.42%、35.02%、42.43%;经S1、S4、S1+S4处理后,Phe的降解半衰期分别为38.88、29.41、25.63 d,Pyr的降解半衰期分别为64.76、69.02、59.28 d。研究表明,化学作用是控制丝瓜络固定化微生物对多环芳烃吸附速率的主要因素;提高微生物的降解能力能增加对土壤中PAHs迁移的影响;混合菌中真菌与细菌存在协同作用,能提高Phe与Pyr的降解效率。     

多环芳烃污染土壤的植物修复研究进展

多环芳烃是一类广泛存在于环境中的持久性有机污染物,它不仅降低环境质量还会危害人体健康。植物修复是近年来发展起来的一种利用植物修复环境污染的技术,也是当前生物修复研究领域中的热点,许多实验证明植物能够促进土壤中多环芳烃的去除。植物修复的机理主要包括植物对多环芳烃的直接作用、根际微生物的降解作用和植物与微生物的联合作用,植物修复的效率会受多种环境因素的影响。为此,对植物修复多环芳烃污染土壤的植物筛选、修复机理、影响因素进行了概括,并对国内外近年来植物修复技术在多环芳烃污染土壤修复中的应用、研究成果和存在的一些问题进行了综述。     

多环芳烃对土壤线虫和微生物生物量的影响

通过向土壤中添加不同浓度的3种多环芳烃(PAHs)蒽、2-甲基蒽和7,12-二甲基苯并[a]蒽,研究PAHs对土壤微生物生物量碳和土壤线虫的影响。结果表明,土壤微生物生物量碳随PAHs浓度增加而呈指数下降,说明PAHs可抑制土壤微生物活性。土壤线虫总数随PAHs浓度不同而变化,低浓度和高浓度条件下土壤线虫总数增加,中等浓度对土壤线虫总数无影响。土壤线虫中食植物线虫和食细菌线虫占总数的81.8%,PAHs加入后此两类线虫仍占绝对优势,占总数的77.0%-92.8%。但线虫营养类群发生变化,食植物线虫和杂食性线虫比例增高,而食细菌线虫和食真菌线虫比例趋于降低,这主要由PAHs对土壤微生物的影响所致。     

不同氧化体系去除污染土壤中多环芳烃的对比研究

采用类Fenton(芬顿)、高锰酸钾、过硫酸钠3种氧化体系去除污染土壤中的多环芳烃(PAHs),在最优实验因素配比条件下,其对污染土壤中PAHs的最高去除率分别为96.5%、94.0%和95.6%。在此基础上,进一步开展放大反应,改变水土质量比为0.6∶1,反应温度为25 ℃,3种氧化体系对PAHs的最高去除率分别为63.2%、72.1%和70.8%。以化学计量的氧化剂需求指数(SOD)评价3种氧化体系对PAHs的氧化效率,结果表明,高锰酸钾体系的氧化效率最高。由经济核算可知,高锰酸钾体系在实验条件下对PAHs污染土壤的修复成本最低。     

泡沫阻断协同氧化修复土壤中四氯乙烯和多环芳烃

研究了不同发泡剂(AC-645或蛋白类发泡剂)产生的泡沫对四氯乙烯挥发的阻断效果,以及发泡剂与氧化剂耦合后产生的泡沫对土壤中多环芳烃的氧化去除效果。结果表明,本研究所用泡沫材料既可以抑制四氯乙烯的挥发逸散,又可以氧化去除土壤中的多环芳烃,其中以AC-645发泡材料对四氯乙烯挥发的阻断效果最优,在3 h内对四氯乙烯的阻断效果可维持在95.0%左右,反应24 h后对土壤中多环芳烃的去除率在80.0%以上。混料均匀设计试验发现,最优配比下发泡剂(AC-645)、氧化剂和水的质量分数分别为29.4%、1.2%、69.4%,该配比的泡沫耦合氧化剂修复材料产生的泡沫在30 min时对四氯乙烯的阻断率为94.5%,反应24 h后对土壤中多环芳烃的去除率在87.8%。在最优点处进行验证试验,验证值与预测值的相对偏差为0.11%,表明模型预测准确。     

单壁碳纳米管对紫花苜蓿根际土壤中PAHs降解及微生物群落的影响

为探究单壁碳纳米管（SWCNTs）对紫花苜蓿根际土壤中多环芳烃（PAHs）降解及微生物群落的影响,以高浓度PAHs污染土壤为供试土壤种植紫花苜蓿,并添加不同含量的SWCNTs,通过室内盆栽试验,分析了根际土壤中PAHs的降解效应及微生物群落响应。结果表明：添加0.5 g·kg^-1和5 g·kg^-1 SWCNTs使土壤中PAHs的去除率分别显著降低了3.43%和6.98%（P<0.05）,SWCNTs对PAHs降解的抑制作用主要来源于5环和6环高分子量PAHs。添加SWCNTs对紫花苜蓿生长并未产生毒害作用,当SWCNTs的添加量为5 g·kg^-1时,紫花苜蓿根长、地上部鲜质量和根鲜质量与对照（不添加SWCNTs）相比分别显著增加了21.44%、49.13%和100.00%（P<0.05）。qPCR和高通量测序结果表明,添加SWCNTs对土壤细菌生物量、丰富度和多样性无显著影响,但显著改变了土壤细菌群落组成。较高添加量的SWCNTs（5 g·kg^-1）显著降低了污染土壤中PAHs潜在降解菌属Phenylobacterium、Reyranella、Brevundimonas和Pseudorhodoferax的相对丰度。研究表明,添加SWCNTs抑制了根际土壤中PAHs的去除,尤其是5环和6环PAHs,同时改变了土壤中微生物群落,并且抑制了与PAHs降解相关的微生物。     

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。     

植烟土壤和烟叶中多环芳烃的污染特征及污染源解析

【目的】分析贵州松桃县植烟土壤和烟叶中多环芳烃（PAHs）的含量及污染特征,并解析其污染来源,为烟区土壤 烤烟体系的环境评价、PAHs污染修复提供参考。【方法】2020年7月,分别采集贵州省铜仁市松桃县烤烟成熟期40个土壤样品和40个新鲜烟叶样品,测定了16种PAHs含量,分析土壤和烟叶中PAHs的组成特征,并解析其在土壤 烤烟体系中的污染来源。【结果】贵州松桃县植烟土壤中16种PAHs的总含量为166.74~989.43 μg/kg,平均含量为600.77 μg/kg,其中以3~5环PAHs所占比例较高（78.7%）;致癌性的∑₇PAHs含量为70.97~365.71 μg/kg,平均含量为221.13 μg/kg,占16种PAHs总含量的24.5%~62.7%,其中具有强致癌性的苯并(b)荧蒽（BbF）、苯并(k)荧蒽（BkF）和苯并(a)芘(BaP)的平均占比分别为5.18%,5.32%和6.03%;在松桃县烤烟烟叶中,16种PAHs的含量为502.79~2 217.15 μg/kg,平均值为1 011.23 μg/kg,其中4~5环PAHs占75.1%;致癌性的∑₇PAHs含量为293.53~1 730.72 μg/kg,平均含量为707.03 μg/kg,占16种PAHs总含量的56.0%~85.5%;其中具有强致癌性的BbF、BkF和BaP平均占比分别为10.19%,7.78%和39.96%。烟叶中的PAHs平均含量高于土壤。根据欧洲农业土壤中PAHs的控制标准,本研究有50%的土壤样品处于PAHs中度污染水平,45%的土壤样品处于PAHs轻度污染水平。诊断比例法解析表明,PAHs主要来源于当地工业生产活动、车用石油燃烧及煤炭、秸秆、木材的高温燃烧排放,最终通过大气沉降和叶面吸收进入土壤-烤烟体系;此外,烤烟种植和管理中塑料薄膜及肥料的使用也是土壤PAHs累积的重要来源。【结论】工业活动和农膜及肥料的使用,使贵州松桃县土壤 烤烟体系中PAHs出现累积,可能会对当地生态环境和居民（尤其是烟农）健康造成威胁,应当引起足够重视。     

固定化混合菌修复冻融土壤PAHs污染的研究

从石油污染冻融土壤中筛选出1株细菌(Pseudomonas sp.)和1株真菌(Mortierella alpina),以玉米芯为载体对混合菌进行固定化,研究低温冻融环境下,固定化混合菌对菲(Phe)和苯并[b]荧恩(BbF)污染土壤的生物强化修复作用。通过高效液相色谱法(HPLC)分析Phe和BbF的降解动态,用Michaelis-Menton与Monod动力学方程将结果进行拟合,采用高通测序分析修复过程中微生物群落的变化。结果表明,处理前,冻融土壤中Phe、BbF的浓度分别为(105.4±4.8)、(6.12±1.1)mg·kg~(-1),60 d修复试验后,固定化混合菌可降解土壤中(56.62±3.21)%的Phe和(38.21±1.82)%的BbF,固定化混合菌对冻融环境有较好的抗性,其降解能力优于游离菌。修复试验中,稳定前期降解速率均高于稳定期降解速率。固定化混合菌的投加,提高了Phe、BbF的降解速率,缩短了Phe、BbF降解的半衰期,反应速率分别提高至2.02、0.65 d-1,半衰期分别缩短至50.17 d和82.12 d;改变了土壤中微生物的群落结构及多样性,其中细菌的多样性和均匀度均降低,多环芳烃(PAHs)的降解与细菌的群落多样性和均匀度呈现负相关;细菌变形杆菌门(Proteobacteria)和真菌鞭毛菌门(Mortierellomycota)成为主要的优势菌门,相对丰富度分别为88.72%和81.15%;细菌假单胞菌(Pseudomonas sp. SDR4)和真菌高山被孢霉菌(Mortierella alpina. JDR7)相对丰度分别上升至80.03%和81.15%,形成了显著的降解真菌-细菌共生优势菌株体系,明显提高了低温土壤中的PAHs污染的修复效果。固定化混合菌可广泛应用于冻融环境下土壤PAHs污染的生物强化修复。     

混合烃污染土壤微生物-电动修复中的互补性研究

为探讨微生物降解和电化学氧化分别在去除不同烃类时的具体作用,分别以正十六烷、环十二烷和芘作为直链烷烃、环烷烃和多环芳烃的代表性污染物,以具有不同烃类降解能力的菌株所构建的菌群为降解的微生物,以二维对称电场为修复平台,以电动修复、微生物修复和微生物-电动联合修复为研究基础,分析了不同修复方式中不同烃类污染物降解的时空特征和微生物数量、活性变化。结果表明,微生物-电动联合修复效率显著高于单一修复,在联合修复过程中,土壤脱氢酶活性和细菌数量明显升高,有利于污染物的降解。微生物降解作用和电化学氧化作用在不同烃类污染物的去除中均体现出了互补性,其中正十六烷和芘的去除较多地依赖于微生物的降解作用,而环十二烷的去除则较多地依赖于电化学氧化作用。另外,微生物降解作用在场强较弱的位点贡献较大,而电化学氧化作用在场强较强的电极附近贡献较大。     

土壤中多环芳烃生物有效性的化学评价方法研究进展

论述了国内外对多环芳烃(PAHs)生物有效性概念的定义及分歧、化学评价方法的发生背景、方法原理、应用范围和优缺点等。根据PAHs在土壤中的环境化学行为,从化学评价方法与生物效应相结合的角度综述了国内外较为常用的PAHs生物有效性的化学评价指标及其研究进展,以期为国内进行相关研究工作提供参考。