多环芳烃降解菌的筛选与降解能力测定

从本溪多环芳烃(PAHs)污染土壤中经富集培养筛选出8株PAHs降解菌,研究了8株菌及其等比例混合培养对菲、芘和苯并[a]芘的降解能力。结果表明,在28℃,培养基中菲、芘和苯并[a]芘的浓度分别为50、50和5mg·L-1的复合底物条件下,培养28d后,菌株B3的降解效果最好,对菲、芘和苯并[a]芘的降解率分别为88.4%、54.0%和68.4%,8株菌的混合培养对菲、芘和苯并[a]芘的降解率分别为87.7%、35.3%和42.0%;经生理生化实验和16SrRNA序列比对,初步鉴定B3菌为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。     

煤矿污染土壤降解苯并(a)芘微生物多样性及降解能力研究

以苯并(a)芘(50 mg/L)为唯一碳源,对新疆芦草沟煤矿开采区土壤微生物进行3代胁迫培养(每代60 d);采用PCR-DGGE方法了解不同污染程度土样中降解苯并(a)芘的微生物类群和多样性特点;利用高效液相色谱(HPLC)测定胁迫培养每代培养物混合菌群对苯并(a)芘的降解能力。PCR-DGGE结果显示:不同污染程度原始样品与苯并(a)芘胁迫培养第3代培养物的微生物香浓指数(H)、丰度(S)和均匀度(E)有所不同,其中重度污染培养物降解苯并(a)芘的微生物类群最丰富。对优势条带进行克隆,其主要归属于变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)。经HPLC检测发现重度污染样品中的群体微生物对苯并(a)芘的降解率明显高于轻度和中度污染样品,达到78.4%。研究表明新疆芦草沟煤矿开采区污染的土壤中可能蕴藏着降解苯并(a)芘的微生物资源。     

固定化微生物对多环芳烃污染土壤的降解

利用微生物固定化技术,研究了微生物固定化菌剂对土壤中菲、蒽、芘、(艹屈)和苯并(a)芘的降解动态,并且采用Michaelis-Menton和Monod动力学模型对结果进行拟合.结果显示,4种处理(TB02、TB07、TBB03、TBB08)均有降解菲、蒽、芘、(艹屈)和苯并(a)芘的能力.其中,处理TB02的降解能力强、降解速率快、半衰期短且处理成本低,而处理TB07则需要较长时间作用于PAHs污染土壤,其降解能力才能充分发挥出来.当菲、蒽、芘、(艹屈)和苯并(a)芘的初始浓度均为20 mg·kg-1时,42 d后,TB02对菲、蒽、芘、(艹屈)和苯并(a)芘的降解率分别为84.32%、85.24%、82.59%、43.75%和62.25%; 133 d后,TB07对5种污染物的降解率分别为95.00%、95.24%、90.93%、74.82%和72.20%.通过比较5种污染物半衰期,其可降解性由大到小依次为菲、蒽、芘、苯并(a)芘、(艹屈).     

芘降解菌群驯化过程中的演变

【目的】筛选、驯化获得芘的高效降解菌群,为利用其对多环芳烃污染土壤进行生物修复奠定理论基础。【方法】利用芘作为底物在矿物盐培养基(MSM)中富集驯化,得到了一个混合菌群PYR,利用分光光度计和HPLC测定混合菌群的生长与降解的关系,并对混合菌群降解多环芳烃底物的广谱性和降解芘性能的稳定性进行了测定;通过冷冻干燥的方法对菌群进行了保藏,通过HPLC的方法对保藏后复壮的菌群的降解性能进行了测定;通过培养和非培养方法对菌群的多样性进行了调查,通过构建16S rRNA基因文库的方法,分析焦化厂原始土壤中菌群组成和混合菌群转接3次(PYR-3)、6次(PYR-6)和9次(PYR-9)后的组成变化。【结果】该混合菌群可以利用芘作为唯一碳源和能源生长,12 d对芘的降解率为89%,对于菲(86%)及荧蒽(49%)也具有较高的降解率,但不能降解萘和茚并芘,并且该菌群的降解活性经过多次转接和冷冻干燥保藏保持稳定,从混合菌群中分离得到了9株菌,这9株菌分布在无色杆菌属(Achromobacter),芽胞杆菌属(Bacillus),节杆菌属(Arthrobacter),微小杆菌属(Exiguobacterium)和类土地杆菌属(Parapedobacter)。系统进化分析表明变形菌门是土壤原样(100%)及以芘为底物富集的混合菌群中的主要类群(PYR-3,83%),与原土壤样品相似,PYR-3中γ-Proteobacteria(占变形菌门的77%)中假单胞菌属的菌依然占主导地位,但由于菌群的多样性增加,假单胞菌属所占比例减少。随着富集代数的增加,菌群的多样性进一步增加,γ-Proteobacteria的比例在混合菌群中的比例下降(PYR-6中占变形菌门的33%,PYR-9中占变形菌门的18%),而β-Proteobacteria在混合菌群中的比例上升(PYR-3中占变形菌门的13%,PYR-6中占变形菌门的36%,PYR-9中占变形菌门的55%)。【结论】混合菌群具有很强的芘的降解性能,并且随着传代次数的增加,菌群的组成趋于稳定。     

污染土壤中苯并(a)芘的微生物降解途径研究进展

苯并(a)芘(BaP)是一种具有强致癌、致畸和致突变的多环芳烃(PAHs)。为了修复BaP污染的土壤,探索其降解途径是很重要的。为此,综述了国内外有关污染土壤中苯并(a)芘的微生物降解情况,对不同真菌、细菌降解苯并(a)芘的能力、代谢途径、共代谢底物以及环境影响因素进行了介绍和比较,提出了苯并(a)芘中间代谢产物的累积及其环境毒性方面的研究是修复苯并(a)芘污染土壤的重要方向。     

新疆石油污染土壤苯并(a)芘降解微生物多样性研究

为研究新疆石油开采区污染土壤中苯并(a)芘降解微生物的群落结构特点,采集克拉玛依石油开采区受污染程度不同的土壤样品, 以苯并(a)芘为唯一碳源、氮源的无机盐培养基五代富集培养, 采用PCR-DGGE 技术对第五代富集培养物的微生物群落结构开展研究, 根据DGGE 指纹图谱分析它们的遗传多样性。研究显示: 三个不同污染样品微生物多样性指数(H) 丰度(S)和均匀度(EH)均有所不同, 重度污染土样降解苯并(a)芘的微生物类群最为丰富, 其次是中度污染土样, 最少的是轻度污染土样; 并且三个样品微生物类群种类差异较大, 菌落相似性低。对 DGGE 的优势条带序列分析, 同源性最高的微生物分别属于变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。研究表明新疆石油开采区污染程度不同土壤中降解苯并(a)芘的微生物群落结构不同, 提示污染严重的环境里可能蕴藏着高效降解苯并(a)芘的微生物资源。     

高分子量多环芳烃降解菌筛选及在土壤电动-生物修复中应用

采用富集培养和多环芳烃双加氧酶基因检测方法,从焦化场地多环芳烃污染土壤分离筛选出9株PAHs降解菌。以高分子量多环芳烃芘为唯一碳源进行摇瓶降解实验,结果表明,J6、S5、S4、S2和B4对芘具有较好的降解能力,21 d时芘降解率均达55%以上,其中B4处理芘的降解率最高,达到70.2%。进一步研究了该5株菌及其混合菌对土壤中芘的降解效果,发现混合菌的降解效果高于单菌的降解效果,其中混合菌H4和单菌B4的降解效果较好,49 d时混合菌H4和单菌B4处理土壤中芘的降解率达29.3%和18.3%。经过16S rRNA基因序列比对,鉴定J6菌株为赤红球菌(Rhodococcus ruber),S5为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),S4和S2是鞘脂单胞菌属(Sphingopyxis sp.),B4为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。在电场条件下,混合菌H4和单菌B4处理微生物数量及活性均显著提高,芘的降解率较单独H4和B4处理提高33.0%和20.1%,说明筛选出的5株高分子量多环芳烃降解菌具有较强的电场适应能力,可在高分子量多环芳烃污染土壤电动-微生物修复中应用。     

高环多环芳烃降解菌的筛选及其降解特性

通过富集培养及平板升华法从本溪钢铁公司周边多环芳烃(PAHs)污染土壤中分离出7株PAHs降解菌。以芘和苯并[a]芘为底物进行摇瓶降解实验,结果表明:G1、G2和G3菌株对高环PAHs芘和苯并[a]芘均具有较强的降解能力。进一步研究此3株菌及混合菌对原状污染土壤中PAHs的降解能力,发现80 d时对总PAHs的降解顺序依次为:混合菌G2G1G3,其中混合菌对PAHs降解率较单菌分别提高了9.17%、11.49%和16.11%;4个处理对4~6环PAHs的降解率较对照组相比提高的倍数随着环数增加而增大;总PAHs的降解率与脱氢酶的活性呈正相关。电场影响G1、G2和G3菌株对PAHs降解,在1.0 V·cm~(-1)电场条件下,4环、5环及6环PAHs降解率较单纯微生物修复提高12.13%、13.35%和14.52%,说明3株菌具有较强的电场适应能力,可在高环PAHs污染土壤的电动-微生物修复中应用。形态学观察及16S rRNA序列比对分析表明,G1、G2、G3菌株分别为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.)、苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.)和无色杆菌属(Achromobacter sp.)。     

一株高分子量多环芳烃降解菌的筛选、鉴定及降解特性研究

采用富集培养方法从多环芳烃污染土壤中筛选分离得到1株能以苯并[a]芘(B[a]P)为唯一碳源和能源生长的菌株.形态特征观察和16S rDNA序列分析结果表明,该菌株为副球菌属(Paracoccus sp.),编号为HPD-2.HPD-2在3.0 mg/L的B[a]P液体培养基中生长较慢,培养5 d后B[a]P的降解率为89.7%.同时,该菌株对四环的芘和荧蒽也具有较好的降解能力,培养7 d后芘和荧蒽的降解率分别达到47.2%和84.5%.可见,该菌株对高分子量PAHs具有很好的降解潜力.     

芘降解菌Pseudomonas sp.PR3的植物促生特性及其对芘胁迫下水稻生长的影响北大核心CSCD

农田中不断积累的多环芳烃不仅严重影响作物生长,同时增加粮食安全风险。筛选兼具促进植物生长特性和降解污染物功能的微生物菌株是解决上述问题的一种有效手段。从油田附近生长的植物根表分离得到一株具有芘降解能力,同时还具有溶磷、产吲哚乙酸和铁载体等植物促生特性的菌株PR3,经16S rDNA序列同源性分析确定为假单胞菌(Pseudomonas sp.)。菌株PR3在无机盐培养液中生长14 d后,对芘(20 mg/L)的降解率可达94%,对萘(50 mg/L)、菲(50 mg/L)、苯并(a)芘(10 mg/L)的降解率也分别达到92%,84%和47%。同时,该菌株7 d内最大溶磷量为756.25 mg/L,2 d内IAA合成量可达14.46 mg/L,4 d内生成铁载体的活性单位可达58.53%。在不同芘污染浓度处理下的盆栽实验表明,接种PR3可有效促进水稻生长并提高根际土壤中芘的降解,去除率可达72.02%-86.22%,同时显著降低水稻根及地上部中的芘含量,分别为21.81%-53.01%和49.81%-57.17%。因此,菌株PR3有助于实现芘污染土壤的生态修复以及降低作物芘暴露的风险。     

麦冬和青绿薹草对土壤苯并[a]芘的去除率及叶片生理响应特征北大核心CSCD

为了明确北京园林绿地地被植物麦冬和青绿薹草对土壤苯并[a]芘的净化能力,以普通园土为对照,设置5.5、15和30 mg/kg等3个土壤苯并[a]芘污染浓度,通过盆栽试验研究两种植物对苯并[a]芘的耐受性、去除效果及叶片中光合色素和氧化应激等生理响应特征。结果表明:(1)两种植物在30 mg/kg及以下的土壤苯并[a]芘浓度中均可生存且具有观赏价值,但青绿薹草株高及干重均受到显著抑制,而麦冬仅株高受到显著抑制。(2)两种植物均可以显著降低土壤苯并[a]芘浓度,且去除率随浓度升高呈先升高后降低的趋势;麦冬在5.5 mg/kg时去除率最高(76.9%),青绿薹草在15 mg/kg时去除率最高(79.6%)。(3)随土壤苯并[a]芘浓度升高,麦冬叶片各类光合色素含量均先降低后升高,而青绿薹草则先升高后降低,但仅在个别处理下变化显著。(4)各苯并[a]芘浓度处理下麦冬叶片中MDA含量均与对照组无显著差异,而各处理下青绿薹草均显著高于对照组。(5)各苯并[a]芘浓度处理下麦冬、青绿薹草叶片中过氧化氢和羟自由基含量基本上均高于对照组,其中麦冬在15和30 mg/kg浓度处理下过氧化氢含量以及15 mg/kg浓度处理下羟自由基含量增幅显著,青绿薹草在15 mg/kg浓度处理下过氧化氢含量以及各浓度处理下的羟自由基含量均显著高于对照组。(6)在各土壤苯并[a]芘浓度下,两种植物叶片POD和CAT活性均与对照组无显著差异,SOD活性仅在麦冬5.5 mg/kg浓度处理下和青绿薹草30 mg/kg浓度处理下显著高于对照组。研究发现,麦冬和青绿薹草均可耐受苯并[a]芘污染浓度低于30 mg/kg的土壤环境,同时有效去除土壤中的苯并[a]芘;麦冬的去除效果在土壤苯并[a]芘浓度较低时优于青绿薹草,而在高浓度时逊于青绿薹草;麦冬对苯并[a]芘土壤污染的较强耐受性与其在各污染浓度下叶片光合色素含量较稳定、膜质过氧化程度较低等密切相关。     

芘高效降解菌的分离鉴定及其降解特性的研究

以芘为惟一碳源.采用寓集培养方法,从沈抚灌区石油污染土壤中分离得到一株芘降解菌B05.根据形态学观察、生理牛化鉴定和16S rDNA序列分析结果.将菌株B05鉴定为Aminobacter ciceronei.在芘初始浓度为1mg/L的液体无机盐培养基中,培养10d,菌株B05对芘的降解率为51%;在芘初始浓度为1mg/kg的土壤培养基条件下,培养30d,菌株B05对芘的降解率可达51%;在芘初始浓度为50mg/L的乙醇液体培养基条件下,培养5d,菌株B05对芘的降解率可达25.9%.对菌株培养条件进行优化,经SlideWrite统计软件拟合,菌株B05在牛肉膏蛋白胨液体培养基上的最适生长pH值为7.3,最适生长温度为32.5℃,最适装液量为25.4mL(150mL三角瓶).     

土壤中多环芳烃的微生物降解及土壤细菌种群多样性

利用室内模拟方法,研究中、低浓度多环芳烃(PAHs)污染土壤的微生物修复效果,阐明土壤微生物（接种和土著）与PAHs降解的关系.结果表明:投加PAHs高效降解菌可以促进土壤中PAHs的降解,2周内效果显著;典型PAHs降解的难易程度依据为：菲<蒽<芘<苯并(a)芘和屈;细菌种群丰度和多样性均与PAHs降解呈负相关关系,同一处理细菌种群结构随时间变化不大.对于中、低浓度PAHs原位污染土壤,增强土著菌的活性是提高土壤PAHs降解率的有效途径之一.     

一株可同时降解多种高环PAHs的丝状真菌——宛氏拟青霉(Paecilomyces variotii)

采用液体培养的方法,分离纯化了丝状真菌宛氏拟青霉(Paecilomyces variotii)并研究了其对苯并[a]蒽、苯并[a]芘、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、茚并[1,2,3-cd]芘的降解效果.结果表明:接种处理30 d,该菌株对混合体系中5种PAHs的降解率为16.1%～24.6%,而对单一体系中的降解率为10.4%～33.3%;同时,对单一与混合体系中PAHs的降解作用存在一定差异,苯并[k]荧蒽和苯并[b]荧蒽在单一体系中降解率增大,而其他种类的则减小.本研究结果为高环多环芳烃共代谢机理研究和多环芳烃复合污染水土环境的生物修复提供了一种新的种质资源.     

不同载体材料固定化耐低温混合菌修复PAHs污染土壤

低温条件下,向受多环芳烃污染的土壤投加高效耐冷混合菌(SDR4+JDR7),可提高土壤中PAHs的去除率,但菌体流失快,重复使用性差,微生物固定化技术在一定程度上可克服这些弊端。考虑到载体选择的微生物亲和性、吸附能力、被富集污染物的生物有效性3个可行性评价参数,本研究选用玉米芯(Y)、花生壳(H)、蛭石(Z)和泥炭土(N)作为供试载体,吸附固定化PAHs高效降解混合菌,观测各处理组对土壤中菲(Phe)、芘(Pyr)、苯并[a]芘(BaP)的降解,并采用Michaelis-Menton和Monod动力学模型对降解结果进行拟合。结果表明:60 d后,4种载体材料固定化菌Y-(SDR4+JDR7)、H-(SDR4+JDR7)、Z-(SDR4+JDR7)、N-(SDR4+JDR7)的降解能力优于游离菌。Z-(SDR4+JDR7)的降解效果最优,其对Phe、Pyr和BaP去除率分别为64.38%、48.71%和40.19%,其次为Y-(SDR4+JDR7),去除率分别为58.49%、45.91%和37.07%。Y-(SDR4+JDR7)对Phe的降解速率最大,为0.60 d~(-1),较游离菌高7.7%;Z-(SDR4+JDR7)对Pyr和BaP的降解速率最大,分别为0.54和0.20 d~(-1),较游离菌分别提高11.83%、10.85%。Z-(SDR4+JDR7)对高环BaP的降解半衰期最短,为86.64 d。本研究可为北方寒冷地区PAHs污染的土壤修复提供借鉴。     

焦化厂地肤根内解芘细菌的筛选及促生潜力

从多环芳烃耐受植物根内分离具多环芳烃降解功能的内生细菌并研究其促生特性,为内生菌协同宿主植物修复多环芳烃污染土壤提供基础.以长期受多环芳烃污染的焦化厂区生长的地肤为材料,从其根内分离出以芘和1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)为唯一碳源和氮源的内生细菌8株.通过芘降解试验,筛选得到3株高效芘降解内生细菌KSE4、KSE7和KSE8,经鉴定分别为芽孢杆菌属、假单胞菌属和鞘氨醇菌属.通过液体培养试验,研究了3株菌在芘胁迫下产ACC脱氨酶的能力和对地肤种子萌发的影响.结果表明: 随着芘浓度(0~15 mg·L^-1)的升高,ACC脱氨酶活性降低,其中KSE7的效果最好,在芘浓度为15 mg·L^-1时,地肤发芽率和芽长分别比对照提高了44.8%和61.1%,在地肤-微生物修复焦化厂污染土壤的修复中具有一定的应用潜力.     

城市污泥和土壤中苯并（a）芘的初步研究

应用GC／MS技术对我国11个城市污泥和4种土壤中的苯并（a)芘进行研究,探讨苯并（a)芘在城市污泥和土壤中的含量和分布特征,结果表明,城市污泥中苯并（a)芘的含量在0．007－0．578mg.kg^-1之间,平均为1．272mg/kg^-1,绝大部分低于1．0mg/kg^-1,但在珠海和北京污泥中超过我国农用污泥的控制标准,褐土,水稻土和石灰性土中苯并（a)芘的含量分别为2．138,0．782和0．664mg.kg^-1,在赤红壤中未检出,城市污泥中苏并（a)芘含量与污水来源,污水处理方式和污泥类型等因素有关,土壤中苯并（a)芘含量与母质,大气污染,污水灌溉,污泥农用等因素有关。     

沿阶草(Ophiopogon japanicus)对土壤中菲芘的修复作用

采用盆栽试验法,研究沿阶草对土壤中芘、菲的去除效果与修复机制.结果显示:在试验浓度范围(0～322mg · kg-1)内,植物-微生物系统对芘、菲的去除效果明显.种植沿阶草60d后,菲、芘去除率分别为77.58%～96.3%、65.25%～83.25%;平均去除率分别比对照1(加0.1%NaN3)高82.27%、72.73%,比对照2(无NaN3)高43.26%、46.27%.沿阶草能吸收积累土壤中的菲和芘,根部和茎叶部菲、芘含量随土壤中菲、芘浓度的提高而增大;生物浓缩系数随土壤中菲、芘含量的增加而减小,且根部大于茎叶部、芘大于菲.修复过程中,非生物因子、植物积累、植物代谢对菲、芘的去除率分别为6.61%、0.157%、6.54%和3.18%、1.21%、5.72%;微生物降解、植物-微生物间的交互作用对菲、芘的去除率分别为39.01%、26.47%和36.57%、39.34%.说明植物-微生物交互作用、微生物降解作用是土壤中菲、芘去除的主要原因.     

嗜麦芽寡养单胞菌PX1的降解芘特性及定殖效能

为丰富多环芳烃降解菌菌种库、降低农作物的污染风险,本研究对一株可高效降解多环芳烃(PAHs)的植物内生菌进行筛选鉴定,并初步探究其降解途径以及定殖效能。结果表明: 菌株PX1为嗜麦芽寡养单胞菌。该菌株对多环芳烃的降解具有广谱性,7 d几乎可彻底降解PAH无机盐培养基中的萘,在分别含有50.0 mg·L^-1菲、20.0 mg·L^-1芘、20.0 mg·L^-1荧蒽和10.0 mg·L^-1苯并[a]芘的培养体系中,对菲、芘、荧蒽、苯并[a]芘的降解率分别为72.6%、50.7%、31.9%和12.9%。选取芘作为PAHs模型研究菌株PX1的降解特性。酶活性试验表明,芘可诱导菌株PX1体内邻苯二甲酸双加氧酶、邻苯二酚-1,2-双加氧酶和邻苯二酚-2,3-双加氧酶的活性。在芘降解过程中检测到4,5-环氧化芘、4,5-二羟基芘、龙胆酸/原茶儿酸、水杨酸、顺-己二烯二酸/2-羟粘糠酸半醛、顺-2′-羧基苯丙酮酸、1-羟基-2-萘甲酸、水杨醛等中间产物。浸种定殖试验表明,菌株PX1可高效定殖到空心菜和小麦体内,显著促进空心菜和小麦生长,并能够将空心菜、小麦体内及其生长基质中的芘浓度分别降低29.8%～50.7%、52.4%～67.1%和8.0%～15.3%。表明菌株PX1主要通过“水杨酸途径”和“邻苯二甲酸途径”降解芘,且可以定殖到植物体内,促进植物生长。     

植物法生物修复PAHs和矿物油污染土壤的调控研究

选择苜蓿草为供试植物,以污染物含量水平、专性细菌和真菌及有机肥为调控因子,进行了植物法生物修复多环芳烃(PAHs)和矿物油污染土壤的调控研究。结果表明,PAHs和矿物油的降解率与有机肥含量呈正相关,增加有机肥5%,可提高矿物油降解率17.6%～25.6%,PAHs降解率9%.在植物存在条件下,土壤微生物降解功能增强。多环芳烃总量的平均降解率比无植物对照土壤提高2.0%～4.7%.投加特性降解真菌可不同程度地提高土壤PAHs总量和矿物油的降解率。真菌对萤蒽、芘和苯(a)蒽/(艹屈)的降解有明显促进作用。而细菌能明显提高苊稀/芴、蒽和苯(a)萤蒽/苯(k)萤蒽的降解率。