一株脱卤单胞菌属有机卤呼吸细菌的分离纯化与基础特征

[目的]分离鉴定新型有机卤呼吸细菌,拓展有机氯污染物降解菌种资源.[方法]在限制性培养基中,基于特定脱卤微生物的能量代谢特点以及对抗生素的抗性特征,应用绝迹稀释法从脱氯富集培养物中分离纯化新型有机卤呼吸细菌.通过添加酵母提取物和聚合酶链反应-限制性片段长度多态性等方法鉴定菌株纯度.通过考察细胞形态、16SrRNA系统发...     

环境因子对厌氧微生物脱卤的影响研究进展

有机卤代物在工农业生产中的广泛应用及不合理处置与排放导致其成为地下环境中普遍存在的一类污染物,严重威胁地下生态系统功能、饮用水安全和人类健康。有机卤呼吸细菌在有机卤污染场地的原位生物修复中起到了至关重要的作用。本文简要概述了影响和制约有机卤呼吸微生物生长代谢及脱卤活性的一些关键环境因子,如pH、温度、盐度、电子供受体和氧气等,并且对有机卤呼吸细菌未来的研究方向提出展望,以期为污染场地原位生物修复工程的有效实施提供理论与技术参考。     

1,2,3-三氯丙烷降解机制与污染场地修复技术研究进展

1,2,3-三氯丙烷(1,2,3-trichloropropane,1,2,3-TCP)是一种人工合成的脂肪族氯代烃,在工、农业生产中得到广泛应用。1,2,3-TCP作为环氧氯丙烷工业生产的中间产物,可作为前体物质用于生产土壤熏蒸剂、有机溶剂等。因其环境持久性、迁移性和生态毒性,国内外机构逐渐开始关注该有机氯污染物的环境归趋、生态健康风险和环境管控。当前,1,2,3-TCP污染物的降解与场地修复仍然是研究热点,但是对于1,2,3-TCP降解转化机制尚缺乏深入研究与总结。鉴于此,文中在讨论1,2,3-TCP的来源、环境污染、生态效应及物理化学降解方法与技术等的基础上,进一步综述了1,2,3-TCP的微生物降解与修复机制(如好氧共代谢降解、厌氧降解等);重点讨论了地下水等厌氧环境中1,2,3-TCP的厌氧微生物降解转化途径与机制,并从热力学角度论证了厌氧条件下1,2,3-TCP作为电子受体被有机卤呼吸微生物利用并降解的可行性;最后,对1,2,3-TCP污染场地原位生物修复进行了总结并对未来研究发展方向进行了展望。     

一种新型微生物卤醇脱卤酶的研究进展

卤醇脱卤酶是细菌降解环境中重要污染物有机卤化物的关键酶之一,具有与其他已知脱卤酶不同的脱卤机制。它是一类通过分子内亲核取代机制催化邻卤醇转化为环氧化物的脱卤酶,可以高效催化有机邻卤醇进行脱卤反应,在治理环境污染方面具有十分重要作用。此外,在催化环氧化物和邻卤醇之间的转化反应中,卤醇脱卤酶具有很高的立体选择性,因而在手性药物合成方面也有广阔的应用前景。我们着重从卤化物生物降解途径、脱卤机制及应用等方面介绍了卤醇脱卤酶的最新研究进展,同时对卤醇脱卤酶改造的新方法进行了阐述与展望。     

有机污染土壤生物修复的生物反应器技术研究进展

人类广泛的工农业生产活动常常导致土壤污染。常见的土壤污染有重金属污染和有机污染。近年来 ,世界各国开始重视污染土壤的治理。处理方式主要包括热处理 (焚烧法 )、物理及物理化学处理(洗涤 )和生物处理 (生物修复技术 )。其中生物修复技术被认为最有生命力[1,7] 。目前 ,国外采用的土壤生物修复技术有原位处理、场上处理和生物反应器。生物反应器技术能够有效地发挥生物法的特长 ,是污染土壤生物修复技术中最有效的处理工艺 ,但该技术尚处于实验室研究阶段 ,未广泛应用于现场处理。本文就国外使用生物反应器治理有机污染土壤的研究进展…     

土壤与水体有机污染的生物修复及其应用研究进展

系统论述了土壤、水有机污染物的主要来源、特点、有机污染生物修复的概念、应用范围、成功实例与研究进展等,特别是对于泄漏石油污染的生物成功降解方法、效果,土壤中易爆炸物如ＴＮＴ、废水中有机污染的有效降解等,评价了生物修复所具有突出优势,对有机、无机污染物降解过程中植物、微生物筛选、基因修饰、分子克隆与转基因植物方面近年来所取得的惊人成果与突破性进展,无疑正激励着人们开拓更大的应用范围。预计不久的将来,更多具有环境净化与生物修复功能的商业性综合技术与高效性工程生物将投入应用。     

微生物厌氧呼吸与有机污染水体沉积物修复

水体沉积物有机污染是当前全球关注的重要环境问题。微生物具有呼吸和代谢多样性,能以多种污染物作为厌氧呼吸的电子供体或受体,与周围环境中的生物和非生物因素组成代谢网络耦合有机污染物降解转化,是有机污染水体沉积物修复的重要驱动者。本文重点综述了微生物厌氧呼吸、电子传递网络及其对有机污染水体沉积物的修复机制研究进展,并对有机污染水体沉积物微生物修复理论和技术研究的问题和挑战进行了探讨。     

地下水脱卤过程中的微生物种间代谢互作：提高原位氯代烯烃厌氧脱氯效能的有效途径

有机卤呼吸细菌(organohalide-respiring bacteria, OHRB)在氯代烯烃污染地下水的原位生物修复中扮演着关键性的角色,提高其丰度及活性对氯代烯烃的完全去除具有重要意义。在实际环境中,有机卤呼吸细菌往往与多种微生物共存,微生物种间代谢互作现象十分普遍,有机污染物的完全无害化往往需要通过微生物菌群的协同代谢作用来实现。因此,本文围绕微生物种间代谢互作进行综述,对目前获得的脱氯微生物菌种资源及脱氯机理进行了回顾,重点阐述了专性OHRB、非专性OHRB和非OHRB的种间代谢互作行为及机制,并提出以种间代谢互作为指导进行合成微生物群落的构建来有效提高氯代烯烃厌氧生物降解效率,为实现环境氯代烯烃类有机污染物的快速、彻底无害化提供理论指导。     

溴代阻燃剂微生物降解的研究进展

溴代阻燃剂以其优异的阻燃性能而在工业生产和日常生活中大量使用。这些外源性的化学物质因其蓄积性、持久性、生物毒性而对人类健康和生态环境造成威胁。微生物特有的降解代谢能力为溴代阻燃剂污染治理带来了希望。但是,目前有关溴代阻燃剂的微生物降解研究仍然很少。综述了国内外在溴代阻燃剂微生物降解方面的最新研究动态,包括厌氧、好氧和基团化等生物降解方式。在此基础上,提出目前溴代阻燃剂微生物降解研究中存在的主要问题和重点研究方向,并对其在溴代阻燃剂污染治理方面的应用潜力进行展望。     

蚯蚓在有机污染土壤生物修复中的作用机理与应用

蚯蚓的各类活动能够改善土壤理化性质,提高土壤微生物活性,引入高效降解菌等,直接或间接地促进有机污染物在土壤中的降解和转化。其中蚓触圈是有机污染物降解的热点区域。此外,生物富集也是蚯蚓修复土壤有机污染的重要机理之一。研究表明,蚯蚓能够促进土壤中多种有机污染物的降解,在土壤有机污染生物修复方面具有广阔的应用前景。本文综述了蚯蚓在土壤有机污染生物修复中的作用机理及在修复多环芳烃、多氯联苯、农药等污染土壤方面的应用,指出当前研究存在的不足,并对未来研究进行展望,以期为土壤有机污染生物修复提供参考和依据。     

Scale-up issues for in situ anaerobic tetrachloroethene bioremediation

For the full scale implementation of in situ anaerobic bioremediation of tetrachloroethene (PCE) in groundwater, the following issues must be addressed: which organic substrates at which concentration would be most effective in promoting dechlorination and are economical; how far the substrate, electron acceptor, and nutrients can be transported in the aquifer; and the placement of delivery and recovery wells for distributing these amendments. In a microcosm study, almost all of the tested inexpensive substrates supported reductive dechlorination of PCE through vinyl chloride (VC) under methanogenic conditions. A minimum of about 60 mg L⁻¹ of organic carbon was needed to dechlorinate 23 μM PCE with a single feeding. In a second microcosm study dechlorination stopped at 1,2-dichloroethene (DCE) in microcosms fed higher concentrations of several substrates. At the highest concentrations the substrates inhibited DCE production. Three field tracer tests were conducted to evaluate methods to distribute the amendments across the aquifer. The natural groundwater gradient is not sufficient to distribute substrate evenly. Groundwater injection at 60 times the natural flux rate increased the distribution of substrate. A mixing strategy of cross-gradient injection further increased the distribution of the substrate. Ammonia-nitrogen, sulfate, and phosphate were retarded relative to the substrate and inorganic tracer. Received 30 October 1995/ Accepted in revised form 07 June 1996     

Bacterial diversity of an acidic Louisiana groundwater contaminated by dense nonaqueous-phase liquid containing chloroethanes and other solvents

Bacterial concentration and diversity was assessed in a moderately acidic (pH 5.1) anaerobic groundwater contaminated by chlorosolvent-containing DNAPL at a Superfund site located near Baton Rouge, Louisiana. Groundwater analysis revealed a total aqueous-phase chlorosolvent concentration exceeding 1000 mg L(-1), including chloroethanes, vinyl chloride, 1,2-dichloropropane, and hexachloro-1,3-butadiene as the primary contaminants. Direct counting of stained cells revealed more than 3 x 10(7) cells mL(-1) in the groundwater, with 58% intact and potentially viable. Universal and 'Dehalococcoides'-specific 16S rRNA gene libraries were created and analyzed. Universal clones were grouped into 18 operational taxonomic units (OTUs), which were dominated by low-G+C Gram-positive bacteria (62%) and included several as yet uncultured or undescribed organisms. Several unique 16S rRNA gene sequences closely related to Dehalococcoides ethenogenes were detected. Anaerobically grown isolates (168 in total) were also sequenced. These were phylogenetically grouped into 18 OTUs, of which only three were represented in the clone library. Phylogenetic analysis of isolates and the clone sequences revealed close relationships with dechlorinators, fermenters, and hydrogen producers. Despite acidic conditions and saturation or near-saturation chlorosolvent concentrations, the data presented here demonstrate that large numbers of novel bacteria are present in groundwater within the DNAPL source zone, and the population appears to contain bacterial components necessary to carry out reductive dechlorination.     

异养同化降解氯代烃的研究现状、微生物代谢特性及展望

氯代烃(Chlorinated hydrocarbons,CAHs)污染遍布全球,其三致效应和遗传毒性对人类健康和生态环境构成重大威胁。CAHs异养同化具有降解彻底、无二次污染和降解效率高的特点,全面认识CAHs异养同化过程,对于强化和应用异养同化降解,扩大CAHs的修复途径具有重要的推动作用。文中首先分析了微生物细胞异养同化降解CAHs主要方式,阐述了异养同化的两大优势;针对CAHs异养同化的研究现状进行了系统性的总结,明确了可发生异养同化作用的CAHs种类及特征;基于氯代烷烃、氯代烯烃和氯代芳烃分类,概述了异养同化微生物的主要菌属及代谢特征;针对典型氯代烃,系统分析了参与代谢过程关键酶及特征基因,归纳了异养同化代谢途径;最后,根据当前研究现状对异养同化研究存在的问题进行了综述并对未来的发展方向进行了展望。     

多环芳烃污染土壤生物修复研究进展

多环芳烃 (Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs) 是一类广泛分布于环境中的持久性污染物,结构稳定、难以降解,对生态环境和生物具有“三致”毒害性,其环境去除和修复备受关注。绿色、安全、经济的生物修复技术被广泛应用于PAHs污染土壤的修复。本文从土壤中PAHs的来源、迁移、归趋和污染水平总结了目前我国土壤多环芳烃污染的基本状况;归纳了具有PAHs降解作用的微生物、植物种类及机理;比较了微生物修复、植物修复和联合修复3类主要的生物修复技术。指出植物与微生物的互作机理的解析,抗逆菌株、植株的筛选与培育,实际应用的安全和效能评估应成为多环芳烃污染土壤修复领域未来的研究方向。     

土壤和沉积物中多氯代有机化合物厌氧降解研究进展

多氯代有机化合物(PCOCs)是土壤和沉积物中的典型污染物,厌氧条件下PCOCs能够发生脱氯发应,从而使其毒性大大降低,脱氯后形成的低氯代化合物可以进一步好氧降解,直至完全矿化。从PCOCs的降解过程出发,重点综述了几种典型PCOCs的厌氧脱氯机理以及几种重要影响因素;阐明了脱氯反应是PCOCs厌氧降解的关键步骤,反应的发生必须有还原剂提供电子,微生物的参与尤为重要;同时展望了同位素示踪法在研究PCOCs降解机制上的应用,以及开发高效降解PCOCs微生物的必要性等。     

Structure analysis and performance of a microbial community from a contaminated aquifer involved in the complete reductive dechlorination of 1,1,2,2-tetrachloroethane to ethene

An anaerobic microcosm set up with aquifer material from a 1,1,2,2-tetrachloroethane (TeCA) contaminated site and amended with butyrate showed a complete TeCA dechlorination to ethene. A structure analysis of the microbial community was performed by fluorescence in situ hybridization (FISH) with already available and on purpose designed probes from sequences retrieved through 16S rDNA clone library construction. FISH was chosen as identification tool to evaluate in situ whether the retrieved sequences belong to primary bacteria responsible for the biodegradative reactions. FISH probes identified up to 80% of total bacteria and revealed the absence or the marginal presence of known TeCA degraders and the abundance of two well-known H(2)-utilizing halorespiring bacteria, Sulfurospirillum (32.4 +/- 8.6% of total bacteria) and Dehalococcoides spp. (14.8 +/- 2.8), thereby providing a strong indication of their involvement in the dechlorination processes. These results were supported by the kinetic and thermodynamic analysis which provided indications that hydrogen was the actual electron donor for TeCA dechlorination. The specific probes, developed in this study, for known dechlorinators (i.e., Geobacter, Dehalobacter, and Sulfurospirillum species) represent a valuable tool for any future in situ bioremediation study as well as a quick and specific investigation tool for tracking their distribution in the field.     

专一营养与兼性甲烷氧化菌降解氯代烃的研究现状、动力学分析及展望

生物修复技术被认为是氯代烃类污染物处理处置的最有效途径之一,而甲烷氧化菌在该领域表现出较大的应用潜力。近期研究发现,突破了仅能利用单碳化合物的局限,兼性甲烷氧化菌能够利用多种底物降解氯代烃,这一独特的新陈代谢特性,使其在污染物生物处置领域逐渐受到关注。结合本课题组研究成果,对甲烷氧化菌降解氯代烃进行了全面总结,主要包括:分析了不同菌株(纯菌株和混合菌株)对不同氯代烃的降解效果;比较了不同类型甲烷单加氧酶在不同底物体系中的活性表达和催化特性;总结了模型菌株甲基弯菌Methylosinus trichosporium OB3b降解氯代烃的动力学特性;概述了兼性甲烷氧化菌株降解氯代烃的特性及其应用潜力;最后讨论了甲烷氧化菌降解氯代烃存在的问题及未来发展方向。     

微生物修复返溶铬污染场地的研究进展

目前,我国历史遗留铬渣堆场多数采用湿法解毒工艺进行处理,但大量化学药剂的添加不仅增加了成本,引入了污染物,而且随时间的延长铬渣中的Cr(Ⅵ) 源源不断的返溶,场地出现返黄现象,形成二次污染。为了持久稳定的修复铬渣,研究人员提出用微生物修复技术处理湿法解毒后铬渣中Cr(Ⅵ) 的返溶。文中综述了国内外微生物修复铬渣污染场地的研究进展,首先简述了铬渣的危害、处理现状及传统的铬污染修复技术,并以湿法解毒铬污染为例,重点揭示了处理后铬渣中Cr(Ⅵ) 的返溶机理,由此可知湿法解毒后的二次污染不可避免。随后详述了微生物修复Cr(Ⅵ) 过程中生物还原、生物吸附和生物矿化三大作用机理,并阐述了铬污染场地修复过程中微生物物种的响应及群落结构的演替,最后,总结了微生物修复铬渣的研究进展并展望了未来的研究方向。