降解菌接种生物强化对石油污染土壤的修复特性研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:guzhilun820
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生物强化是通过向土壤中接种外源降解菌对石油烃进行去除的修复方法。由于接种的降解菌可直接对目标污染物进行降解,因此具有针对性强、去除速度快、短期内即可对土壤中大量石油烃快速降解等优点。论文研究以陕北延长某油井场区周围石油污染土壤为石油烃降解菌菌源,利用富集培养法从石油污染土壤中筛选出石油烃降解菌群。分别向新污染土壤和陈旧性污染土壤中接种不同数量(103、104、105、107、108cfu·g-1)的降解菌群进行生物强化修复,比较了自然湿度(5.1%)和15.0%湿度对石油烃的去除效果。利用高通量测序和qPCR技术研究了石油烃降解菌在土壤中的生长状况、土壤菌群结构在接种前后的变化情况、以及生物强化对多环芳烃降解功能基因雌二醇双加氧酶(EDO)基因表达的影响作用。通过研究得出以下结论。从石油污染土壤中筛选出的石油烃降解菌群主要由变形菌门(Proteobacteria,99.75%)—γ-变形菌纲(Gammapro-teobacteria,99.49%)—假单胞菌目(Pseudomonadales,99.36%)—莫拉氏菌科(Moraxellaceae,87.33%)—不动杆菌属(Acinetobacter,87.32%)和假单胞菌科(Pseudomonadaceae,12.04%)—假单胞菌属(Pseudomonas,12.00%)组成。向新污染土壤中接种降解菌群进行生物强化处理,在自然湿度条件下(5.1%)石油烃去除效果不明显,接种修复60d,石油烃去除率为2.09%~6.93%;土壤湿度为15%时对石油烃的去除效果好于自然湿度条件,接种量为108cfu·g-1时修复60d,土壤中总石油烃含量从14111 mg·kg-1降至12100 mg·kg-1,去除率为14.25%。其中烷烃浓度从11567 mg·kg-1降至10367 mg·kg-1,多环芳烃浓度从1433 mg·kg-1降至1225 mg·kg-1。接种的降解菌群对烷烃的降解效果好于多环芳烃。土壤香农指数和ACE指数分别由7.26和12853.04降低至1.77和6947.85。变形菌门相对丰度由初始时的27.72%增加至89.86%;不动杆菌属相对丰度由0.05%增加至77.87%;假单胞菌属由初始时的0.14%增加至5.38%。说明15%湿度条件下接种的降解菌可以在土壤中存活生长。对陈旧性污染土壤进行修复时,土壤湿度为15%、石油烃降解菌群接种量为107cfu·g-1土时,对石油烃去除效果最好。修复60 d,土壤中总石油烃含量从15233mg·kg-1降至12389 mg·kg-1去除率为18.67%,其中烷烃浓度从12000 mg·kg-1降至10392 mg·kg-1,多环芳烃浓度从3200 mg·kg-1降至1967 mg·kg-1。陈旧性污染土壤中接种的降解菌群促进了多环芳烃的去除。接种修复60 d时,土壤微生物的香农指数和ACE指数分别从7.29和11841.83降低至5.77和11234.11。土壤中变形菌门相对丰度由初始时的28.22%增加至50.22%;不动杆菌属相对丰度由初始时的0.04%增加至20.70%;假单胞菌属由初始时的0.26%增加至2.41%。说明接种的降解菌群在陈旧性污染土壤中可以生长存活,但其生长存活情况比在新污染土壤中差。接种石油烃降解菌群使不同污染时长土壤的微生物多样性减少,土壤菌群均匀度和丰富度均呈降低趋势。在5.1%和15.0%湿度下向新污染和陈旧性污染土壤中接种混合菌群107 cfu·g-1修复7 d,新污染土壤中变形菌门相对丰度由27.72%增加至89.01%~92.99%;不动杆菌属相对丰度由0.05%增加至65.09%~85.85%;假单胞菌属由初始时的0.14%增加至3.50%~15.12%;陈旧性污染土壤中变形菌门相对丰度由28.22%增加至57.98%~66.35%;不动杆菌属相对丰度由0.04%增加至25.86%~30.25%;假单胞菌属由初始时的0.26%增加至5.03%~30.87%。说明在不同湿度条件下,接种的降解菌均能迅速生长为优势菌,接种60 d时,降解菌群仍保持存活状态。向污染土壤中接种石油烃降解菌群修复7 d时,雌二醇双加氧酶(EDO)基因拷贝数在不同污染时长土壤中均降低,说明接种降解菌生物强化修复抑制了土壤微生物EDO功能基因的表达。自然湿度和15%湿度条件下,陈旧性污染土壤中的EDO基因拷贝数是新污染土壤中的8.1倍和17.8倍,说明长期受石油污染的土壤中存在较多可降解多环芳烃的雌二醇双加氧酶(EDO)基因。且土壤湿度较大时,土壤中的EDO基因拷贝数越多。
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