海洋石油降解微生物及其降解机理

微生物修复作为一种新型环保的生物修复技术,已成为海洋石油污染生物修复的核心技术。对海洋石油降解微生物的种类即细菌、蓝藻、真菌以及藻类进行了总结,对微生物对石油烃的降解途径与降解机理进行了综述。微生物降解烷烃的过程包括末端氧化、烷基氢过氧化物以及环己烷降解3种形式。微生物对芳香烃的降解是通过芳香烃被氧化酶氧化导致苯环开环来实现的。微生物对多环芳烃的降解是在单加氧酶或双加氧酶的催化作用下被最终降解为二氧化碳和水而被分解。并对影响石油烃降解微生物的因素包括温度、营养物质等因素进行了分析。     

微生物降解石油污染物机制研究进展

石油污染是当前紧迫的水环境问题,研究石油污染物降解机制有助于探索石油污染修复技术路径。重点介绍了微生物降解石油污染物过程中的微生物种类、降解机制和反应机理,即具有代表性的细菌、真菌和藻类,石油烃的有氧降解(链烷烃、环烷烃和芳香烃)和厌氧降解(脱氢羟基化、延胡索酸盐加成)。并对微生物降解石油组分的影响因素进行了讨论,具体包括:烃类结构(支链多结构越复杂,越难降解)、微生物种类(混合菌的生化降解能力更强)、环境因子(pH、温度、盐度、含氧量和营养物质),进一步指出了生物修复技术应用于石油污染修复治理研究中的优缺点。此外,还对现有微生物降解技术的应用做了简要概述,归纳总结现有研究中存在的问题,尝试性的提出了今后生物降解石油污染物的研究重点,即生物降解石油的机制还需进一步明确,并重点分析了生物电化学方法在降解去除石油污染物方面可行性。综述石油烃生物降解机制和反应机理,以期为生物修复水体石油污染提供参考和借鉴作用。     

石油烃生物降解过程的研究进展

石油烃污染物属于难降解混合物,生物修复已经成为石油烃污染环境的主要修复方法。文中简述了微生物对石油烃的间期适应过程和转运过程,并通过对部分典型石油烃成分的微生物降解机理和代谢路径的梳理和综述,阐释了石油烃生物降解过程中的菌株、基因、代谢路径等研究进展。此外,利用基因工程和代谢工程等手段,可对野生型石油烃降解菌进行改造,进一步提升其对石油烃污染环境的生物修复能力。最后,从石油烃降解菌的代谢途径改造、人工混菌体系的设计构建等角度,结合合成生物学和代谢工程的手段,提出了对石油烃降解的研究展望,以期提升对石油烃污染物的生物修复效果。     

低温微生物修复石油烃类污染土壤研究进展

耐冷菌、嗜冷菌等低温微生物广泛存在于极地、高山以及高纬度等土壤环境中,是石油烃类污染物在低温条件下降解与转化的重要微生物资源.利用低温微生物的独特优势,石油污染土壤的低温生物修复技术的研究成为当前热点领域.本文系统综述了低温石油烃降解菌的分类及冷适机制,低温微生物对不同类型石油烃组分的降解特征和降解机理,低温环境中接种降解菌、添加营养物质和表面活性剂等强化技术在石油污染土壤中生物修复的应用.以及微生物分子生物学技术在低温微生物降解石油烃的研究现状,为拓展我国石油污染土壤生物修复技术提供参考.     

鼠李糖脂对微生物降解石油烃废水的影响

目的:研究鼠李糖脂对微生物降解石油烃废水的影响.方法:通过测定生物量和观察菌株表面来研究鼠李糖脂对菌株的影响;通过正交实验设计,确定石油烃降解率影响因素.通过石油烃降解率的测定,探讨鼠李糖脂与H2O2深度氧化协同作用对微生物降解石油烃的影响.结果:菌株对石油烃的降解率达53%,在相同条件下,添加鼠李糖脂的石油烃降解率提高了12%-20%.添加鼠李糖脂后菌株的生物量明显增多,菌株细胞表面疏水.正交设计表明,影响石油烃降解的主导因子是培养温度,其次是培养时间和鼠李糖脂的添加量.正交设计得到最佳组合为A3B2C1,即培养时间为7d;温度为35℃,鼠李糖脂浓度为60mg/L.3个因素的最佳组合下,石油烃降解率为82%.加入200 mg/L的H2O2时,降解率从82%提高到97%.结论:鼠李糖脂能促进菌株的生长.鼠李糖脂与H2O2深度氧化协同作用有助于微生物对石油烃类污染物降解效率的提高.     

微生物降解石油烃的功能基因研究进展

微生物对石油烃的降解在自然衰减去除土壤和地下水石油烃污染的过程中发挥了重要作用。微生物通过其产生的一系列酶来利用和降解这类有机污染物,其中,编码关键降解酶的基因称为功能基因。功能基因可作为生物标志物用于分析环境中石油烃降解基因的多样性。因此,研究石油降解功能基因是分析土著微生物群落多样性、评价自然衰减潜力与构建基因工程菌的重要基础。本文主要介绍了烷烃和芳香烃在有氧和无氧条件下的微生物降解途径,重点总结了烷烃和芳香烃降解的主要功能基因及其作用,包括参与羟化作用的单加氧酶和双加氧酶基因、延胡索酸加成反应的琥珀酸合酶基因以及中心中间产物的降解酶基因等。     

石油烃污染及修复过程中的微生物分子生态学研究进展

针对环境中广泛存在的石油烃污染问题,从分子生态学的角度总结石油烃降解过程中的微生物生态学研究进展。着重介绍分子生态学的研究方法及与石油烃降解相关的降解基因和基因芯片的最新研究进展,同时对存在的问题和今后的研究方向进行总结。     

不同生物修复技术处理油污土壤的效果研究

为了探究生物修复技术对油污土壤的处理效果,研究采用生物刺激和生物强化修复技术研究在修复过程中石油烃组分含量、表面张力、微生物数量、酶活性指标的变化。结果表明:生物刺激在降解饱和烃、降低土壤中溶液表面张力、增加微生物数量、提高土壤酶活性方面优于生物强化,而生物强化则对于石油烃中难降解的芳香烃有很好的降解效果,两者各有优势。     

石油污染海域的微生物群落及烃的降解

目前世界海洋石油污染问题已经严重威胁到海洋生态环境的安全,生物修复是一种处理石油污染的新方法。综述了海洋环境中烃降解微生物生态学方面的一些研究进展,包括探测未培养细菌的新方法、新的分离方法及主要的烃降解菌株的特性,以便努力改进现有分离石油降解菌及石油乳化细菌的方法,同时发现对于石油降解有益的新菌种。     

采用酶液活性测定法快速筛选及构建石油烃高效降解菌系

快速筛选复杂有机物降解微生物混合菌系,在污染物治理过程中具有重要的实践意义.本研究首次尝试利用MicroResp^TM技术分析微生物酶液活性的方法,快速标定高效降解菌及混合菌系的石油烃降解能力,并采用传统的摇瓶培养检测法予以验证.通过微生物胞内、胞外及混合酶液的活性分析,考察了不同酶系(胞外、胞内及混合酶液)、菌系对石油烃分子的降解情况.结果表明: 结合MicroResp^TM技术的酶液活性测定法能够快速检测石油烃代谢酶系的降解能力,其灵敏度好、通量高,与传统的菌株摇瓶培养方法的检测结果基本一致.其中,7株菌株的120种全组合菌系活性测定试验在12 h周期内1次完成.筛选周期由传统摇瓶培养所需的7 d缩短10倍以上.以酶活性测定结果为指导设计的复配菌系具有较高的降解效率,最高石油烃降解率达(56.1±1.6)%.表明本筛选方法精度高、通量高,可用于石油烃降解功能菌系的构建.     

油藏微生物及其压力适应机制

目前我国油田开发主要处于高含水后期,微生物驱提高石油采收率技术(MEOR)以低成本、环境友好等独特的优势引起了石油工业界的重视。实际上,经过半个多世纪的发展,MEOR已经成为提高采收率的重要前沿技术。高压是油藏的主要环境特征,在影响油藏微生物生存与活性等方面具有重要作用。本文从油藏及其微生物的主要特征、微生物对高压环境的适应机制以及高压下微生物降解烃的代谢特征等方面进行了综述。介绍了对油藏微生物资源、群落结构、微生物在油水相中分布的认识,微生物乳化原油机制,以及微生物在油藏厌氧环境中协同代谢、受温度和压力影响的特点,并列举了MEOR的矿场应用。在高压适应机制上,微生物主要通过改变和调整细胞膜结构、增加胞内脂质组分和表达胞内特殊酶等作用来实现对压力的适应;在高压下烃降解微生物代谢速率低于常压,而且耐压菌和嗜压菌具有不同的烃降解效率。     

计算机重构石油烃降解的微生物代谢途径

目的:用计算机重构石油烃降解通路,为石油污染的生物修复提供理论依据。方法:利用KEGG反应、化合物数据提取反应等式,过滤掉所有反应中的通用化合物及小分子化合物并构建反应矩阵,然后利用广度优先搜索算法在反应矩阵中搜索降解石油烃的代谢途径。结果:计算机分别重构了256 132条链烷烃降解途径和44条环己烷降解途径,以酿酒酵母作为降解石油烃的基因工程菌为例,通过限制改构菌整合的关键酶数目,分别得到了213条不需要转入关键酶的链烷烃降解通路和6条以氧化还原酶、松柏醇脱氢酶或环己醇脱氢酶和环己酮单氧酶为关键酶的环己烷降解通路,并构建相应的降解网络图,标注每个反应的酶。结论:应用计算机重构了2种石油烃降解途径,可为利用微生物对石油污染进行生物修复提供理论依据。     

石油中长链烷烃微生物降解及分子机制研究进展

中长链烷烃是石油烃中的重要组成部分,由于其疏水性强、黏度大、化学活性低、难降解,是地下原油黏度大、石油采收率低、泄漏后长期污染生态环境的重要原因,因此成为提高石油采收率和石油污染环境治理中的重要降解目标。微生物降解中长链烷烃作为一种新型高效的绿色技术日益受到重视。本文总结了微生物降解中长链烷烃的间期适应与转运过程,与转运过程相关的膜蛋白,微生物好氧与厌氧降解的代谢途径,以及好氧降解过程中的基因调控机制,并对微生物降解中长链烷烃的研究方向提出了展望,以期为后续的相关研究工作提供参考。     

微生物强化修复石油污染土壤的研究进展

微生物修复被认为是去除石油污染物和修复石油污染土壤的一种经济、高效且无二次污染的绿色清洁技术。受土壤环境条件和石油污染物性质等因素制约,土壤中土著石油降解微生物常存在数量不足、活性偏低、生长缓慢等问题,导致修复效果不佳、修复周期偏长。微生物强化修复技术可有效提高微生物降解效能,通过投加具有降解效能的功能菌株或菌剂、营养物质、表面活性剂、生长基质及固定化微生物等手段,可改善提升土著微生物对石油污染土壤的修复效果。文中梳理了已报道的石油降解微生物的种类,总结了微生物修复石油污染土壤的主要影响因素,阐述了微生物强化修复石油土壤的多种有效策略,提出了微生物强化修复石油污染的未来发展方向。     

植物修复石油烃污染土壤的机制

根据石油烃污染土壤植物修复的应用和研究现状,对近年来国内外植物修复机制进行阐述与探讨。植物首先通过根系直接吸收石油烃,并利用自身的新陈代谢或植物内生菌的协作将其去除。石油烃一旦被根系吸收,植物就会通过木质化作用将其储存在组织中,或通过植物挥发或植物降解将其转化成一些低毒的中间代谢产物或CO_2和H2O;而植物内生菌与植物降解、植物修复以及植物保护密切相关。其次,根际分泌物和根际微生物在石油烃污染土壤根际修复方面起到重要作用。根际是受根系活动影响的一个微生态区,因而可以认为根际修复是去除土壤中石油烃的主要方式。植物根系可以向根际释放一些分泌物和酶类。其中,酶可以直接作用于石油烃,对石油烃的降解起到关键的作用;而根际分泌物可以向根际微生物提供碳源、能源或共代谢物,使根际微生物数量和活性明显高于非根际,生物降解作用增强。今后可以从根际分泌物作用的微生态过程、功能基因的寻找和构建、厌氧氧化的过程和机制、植物内生菌的作用和应用,以及利用组学手段研究植物修复机制5个方面开展工作,以期望为未来植物修复工作提供重要的科学支持。     

不动杆菌属(Acinetobacter)细菌降解石油烃的研究进展

不动杆菌属细菌分布广泛,作为重要的石油烃降解者,在乳化和降解石油烃、降低石油烃生物毒性等方面有重要作用。本文概述了不动杆菌属细菌对烷烃、芳香烃等石油烃组分的降解,总结了该属细菌中已发现的烷烃氧化酶和芳香烃氧化酶,综述了该属细菌所分泌的表面活性剂的类型和乳化机理,讨论了固定化对该属细菌降解石油烃的影响,展望了该属细菌降解石油烃的应用前景。基于此,作者认为探索不动杆菌属细菌降解石油烃的详细机理和途径、发现关键酶、寻找遗传工具、构建基因工程菌、发掘环境友好的固定化材料,应是未来的研究重点及热点。     

石油污染生态系统中细菌群落结构及其代谢机制研究进展

石油化工产品的不合理处置与泄漏导致石油及其衍生物大量释放到环境中,由此造成的环境污染问题日益严重,石油污染已成为全球性公害之一。微生物修复技术凭借其成本低、环境友好等优势,广泛应用于石油污染的治理。大量研究表明功能微生物群落在石油污染生态系统的修复体系中发挥了重要的作用。其中,细菌是最主要、最活跃的石油降解微生物。然而,在原位/异位生物修复过程中,存在功能菌群在污染体系中难维持、易失调及石油烃降解途径不明晰等问题。因此,本文总结了石油污染自然生态系统和微宇宙实验体系中的细菌群落结构、石油烃代谢机制及相关功能基因,并对微生物法处理石油污染的未来研究方向提出展望,为石油污染场地生物修复方案的制定提供理论参考。     

培养法和免培养法联合检测油藏环境烃降解菌和产甲烷菌群多样性

烃降解菌和产甲烷菌是油藏环境微生物生态系统中重要的功能菌群, 采用DGGE和FISH方法分析了不同油藏样品中两类菌群的多样性和产甲烷活性。DGGE结果表明, 不同水样的alkB基因多样性相差较大, 而且注水井条带明显多于采油井。FISH结果表明, 油藏水样中产甲烷菌含量明显高于烃降解菌, 且两者空间分布的位置较近; 说明油藏环境中烃降解菌和产甲烷菌结成一定的相互关系。富集培养表明, 胜利油田产出液接种物培养130 d后, 石油烃降解率达到50%以上, 产甲烷的最大速率达到1.57×10^?2 mmol/(L?d)。利用分子生物学方法分析油藏环境功能菌群的多样性, 可以为开展微生物采油技术的应用提供有用信息。     

两株绿脓杆菌对石油污染土壤的修复作用

本文旨在研究环境条件下微生物对石油污染土壤的修复情况。从矿井周边土样定向筛选出两株绿脓杆菌,摇瓶降解实验发现,两菌混合培养10 d原油降解率达到95.67%,比单菌培养提高至少32%,即两菌对原油降解具有协同作用。根据降解实验结果制备了混合修复菌剂,并且人工构建石油污染场地,展开中试场地修复试验,模拟不同的操作条件下土壤中原油的降解情况。经60 d修复发现,添加了菌剂的场地,石油烃含量下降趋势明显,每克土壤中石油烃含量从初始的0.8%降至0.1%–0.3%,其中额外添加有机肥作为补充碳氮源的场地,总石油烃降解率最高,达到85.28%。而未添加菌剂的对照组石油烃含量仅减少25.85%。     

海洋石油污染及其微生物修复研究进展

海洋石油污染严重影响了海洋生态系统平衡和人类健康,海洋石油污染的微生物修复技术因其自身的优势越来越受到人们的重视。介绍了海洋石油污染的现状和治理方法,并着重介绍了海洋中石油污染微生物修复中降解微生物的种类、降解机理和生物修复的研究进展,并指出了生物修复存在并需要克服的问题,以期为海洋石油污染环境修复研究提供参考。