长期灌溉含多环芳烃污水对稻田土壤酶活性与微生物种群数量的影响

以沈抚污水灌区为例,研究了长期灌溉含多环芳烃(PAHs)污水对稻田土壤酶活性、微生物种群数量的影响。结果表明,灌区稻田土壤PAHs含量在319.5～6362.8μg.kg-1。长期污水灌溉导致稻田土壤PAHs含量严重超过环境标准。随清水连续灌溉年限的增加,土壤PAHs总量不同程度降低直至低于土壤PAHs环境质量标准。相关性分析表明,在目前污染程度下,灌区稻田3大土壤微生物类群和主要功能群的种群数量主要受土壤理化性质的影响,受PAHs含量影响不明显。土壤全氮含量与细菌数量呈极显著正相关(P<0.01)。土壤酶活性受到土壤养分和PAHs污染的双重影响,土壤有机碳和全磷含量分别与脱氢酶、多酚氧化酶和脲酶活性呈极显著正相关(P<0.01),PAHs含量分别与脱氢酶和脲酶活性呈极显著正相关(P<0.01),与多酚氧化酶活性呈显著正相关(P<0.05)。     

油田区多环芳烃污染盐碱土壤活性微生物群落结构解析

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是土壤中广泛存在的、美国环保总署(USEPA)优先控制的一类有毒(致癌、致突变)的持久性污染物,主要来源于人类活动。土壤微生物多样性是表征土壤质量变化的敏感指标之一。磷脂脂肪酸(PLFAs)分析方法是基于活性微生物细胞膜的PLFAs组分的生化检测技术,克服了传统培养方法只能分离出少量微生物(1%)的缺点。采用PLFAs方法,解析了土壤活性微生物对PAHs污染胁迫的反应。结果表明,土壤微生物分布情况可分为4种类型:Ⅰ型,微生物PLFAs种类最多,占该区土壤微生物PLFAs种类总数的57.7%,PAHs对变量的解释量最小;Ⅱ型,微生物PLFAs占PLFAs总数的30.8%,PAHs对变量的解释量较小;Ⅲ型,微生物PLFAs种类占总数的7.68%,PAHs对变量的解释量较大;Ⅳ型,微生物PLFAs的种类仅占总数的3.85%,PAHs对变量的解释量最大。相关性分析表明:土壤微生物PLFAs的种类、生物量和生态多样性指数与土壤中萘(Nap)、芴(Flu)、蒽(Ant)、苯并[K]荧蒽(Bkf)、苯并[a]芘(Bap)、茚并[1,2,3-cd]芘(Ind)的相对含量呈负相关关系;与苊(Ace)、菲(Phe)、荧蒽(Fla)、芘(Pyr)、苯并[a]蒽(Baa)的相对含量呈正相关关系;与PAHs的种类和浓度呈负相关关系。结果将为开展PAHs污染土壤的生态风险评价和微生物生物修复技术研究提供理论依据。     

微生物降解多环芳烃(PAHs)的研究进展

从多环芳烃(PAHs)的降解菌株的筛选、降解机制以及PAHs污染的生物修复等方面介绍了微生物降解PAHs的最新研究进展。     

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.     

PAHs降解基因及降解酶研究进展

由于环境中的多环芳烃(PAHs)具有高遗传毒性和"三致"性(致癌、致畸和致突变),其生物降解基因和降解功能酶研究备受关注.多环芳烃双加氧酶是近年来研究较多的多环芳烃降解的关键酶系之一,主要由细菌产生,可通过氧化反应使多环芳烃开环生成小分子的中间产物并最终氧化成CO2和水.目前,有关这类酶的理化性质、结构特点、功能等的研究相继开展,本文对PAHs降解基因、降解酶的研究现状与发展趋势进行综述.     

Phytoremediation of polycyclic hydrocarbon contaminated soil: part II. Impact on ecotoxicity

Several biological assays were used to evaluate the toxic effects of contaminants in soil after phytoremediation. During the treatment process, significant decreases in overall toxicity were observed. Specifically, earthworm survivability and lettuce germination increased over the study period. Microbial respiration improved, but only in planted treatments. Toxicity and total polycyclic aromatic hydrocarbon concentrations showed some correlation, but the relationships generally were not significant. Soil moisture was less of a predictor for biological responses. The presence of plants did not provide a clear advantage for improving toxicity compared to unplanted treatments.     

The use of hydrocarbon analyses for environmental assessment and remediation

Battelle Ocean Sciences has developed an analytical approach to identify and’ quantify petroleum products, coal products, and individual hydrocarbon components at trace levels in complex environmental matrices. The hydrocarbon analysis strategy uses capillary gas chromatography/flame ionization detection for alkane and total oil analysis, combined with gas chromatography/mass spectrometry for polynuclear aromatic hydrocarbon analysis. The method provides environmentally realistic analyte detection limits (parts per trillion in water, parts per billion in sediments) and an analyte list that is designed specifically for petroleum and coal‐based products. Results are compared to a detailed computerized library of total, water‐soluble, and degraded hydrocarbon products. The systematic data interpretation strategy maximizes the accuracy of petroleum and coal product identification in environmental matrices and represents a vast improvement over standard EPA methodology.     

Physiological and biochemical responses of rice (Oryza sativa L.) to phenanthrene and pyrene

Phenanthrene (Phe) and pyrene (Pyr) are two typical polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) found in contaminated soil. This study investigated physiological and biochemical responses of rice (Oryza sativa L.) to PAH stress after they were planted in soils contaminated with Phe and Pyr, in the presence or absence of a PAH-degrading bacteria (Acinetobacteria sp.). A number of parameters including biomass and water, chlorophyll and chlorophyll a/b ratio, electrolyte leakage, activities of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase, and soluble carbohydrate and soluble protein contents were monitored. Results show that rice plants have good resistance and tolerance to lower levels of PAHs stress, while adding high levels of PAHs to soils resulted in adverse effects on rice plants such as a reduction in biomass and damage to photosynthetic function. Water content and SOD activities were the most sensitive indicators of PAH stress among the observed parameters. Inoculation with PAH-degrading bacteria promoted growth and photosynthesis of rice.     

多环芳烃微生物降解基因的研究进展

多环芳烃(PAHs)是环境中普遍存在的一类有机污染物,微生物的降解是PAHs去除的主要途径。近年来,有关PAHs微生物降解途径和代谢产物的研究已有很多报道。小分子PAHs一般可以直接被微生物降解,而大分子PAHs则需要微生物以共代谢的方式降解。在过去20年中,微生物降解PAHs的基因相继被发现,各种基因在调控PAHs降解过程中的功能也越来越清晰。本文概述了PAHs微生物降解基因方面的研究进展,详细介绍了微生物对萘、菲的降解基因,最后对PAHs微生物降解基因的应用前景进行了展望。     

多环芳烃的真菌漆酶转化及污染土壤修复技术

漆酶可以转化多种有机污染物,在环境保护领域具有广泛的应用潜力。二十年来,通过多学科协同研究,对真菌漆酶转化多环芳烃的机制、特征等各方面的认识不断深入。基于漆酶等真菌木质素分解酶的污染土壤修复技术不断发展,并逐渐走向田间应用。本文首先介绍了真菌漆酶的一般作用机制与多环芳烃转化特征,结合我们的相关研究提出了漆酶作用下多环芳烃在土壤中的迁移模式;其次介绍了利用漆酶氧化原理修复污染农田土壤的潜力,着重对利用农业废弃物进行真菌生物刺激的修复实践进行了评述;最后,就漆酶转化多环芳烃基础研究中的若干重要问题进行了思考,并展望了真菌及其漆酶系统在污染土壤修复应用中的发展方向。     

多环芳烃污染生物修复研究进展

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbon,PAHs)是一类对环境有严重危害的持久性有机污染物。具有高生物富集性、致癌性、致毒性和难降解性,修复治理PAHs污染环境备受国内外政府及学者的关注。目前主要采用物理、化学以及生物方法对多环芳烃污染的土壤和水体进行修复。其中生物修复是一种高效、经济和生态可承受的环保技术,具有成本低、无二次污染等优点。本文从植物修复、微生物修复以及植物-微生物联合修复方面,阐述了国内外生物修复PAHs污染的最新研究进展。指出了生物修复PAHs污染环境需要进一步解决的问题,并对未来发展趋势进行了展望。     

三株降解芘的戈登氏菌鉴定及其降解能力

从沈抚灌区多环芳烃污染土壤中筛选出的芘降解菌D44、D82S和D82Q,经形态观察、生理生化试验和16S rDNA序列分析确定均为戈登氏菌属(Gordonia sp.).3株菌的最适生长pH值均为7,当pH值低于5或高于9时,生长均受到明显抑制.降解试验表明,3株菌能以芘、苯并芘、蒽、萘、菲和荧蒽为唯一碳源和能源生长.经过7 d的培养,3株菌对初始浓度为100 mg.L-1的芘的降解率均在65%以上,对初始浓度为50 mg.L-1的苯并芘的降解率分别为79.6%、91.3%和62.8%.通过PCR检测发现D82Q和D82S含有烷烃单加氧酶基因alkB.     

三叶草根系分泌物对多环芳烃微生物降解及加氧酶的影响

为揭示根际效应对多环芳烃降解的影响机制,建立恰当的植物-微生物联合修复模式,本研究向含有微生物及多环芳烃(芘和苯并\[a\]芘)的微宇宙中加入三叶草根系分泌物,分析其对多环芳烃降解的影响,研究降解过程中微生物加氧酶和16S rDNA基因拷贝数的变化,并对具有多环芳烃降解能力的微生物进行鉴定.结果表明： 分枝杆菌M1具有降解多环芳烃的能力;三叶草根系分泌物总有机碳(TOC)浓度为35.5 mg·L^-1时,芘和苯并\[a\]芘降解率明显提高,分枝杆菌加氧酶基因所占比例增加,表明其促进了分枝杆菌对芘和苯并\[a\]芘的降解;在降解过程中,加氧酶基因拷贝数明显增加,而16S rDNA数量增加不明显,表明前者与多环芳烃降解过程有关,而后者和微生物数量有关.三叶草根系分泌物使分枝杆菌加氧酶基因拷贝数明显增加,从而促进了分枝杆菌对多环芳烃的降解.
     

微生物降解多环芳烃的研究进展

多环芳烃(PAHs)是具有严重危害的环境污染物质。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。土壤中PAHs的生物修复被认为是解决污染的有效方法,目前,菲的生物降解途径已经比较清楚,但对结构更为复杂的多环芳烃研究较少。文章还对消除环境中多环芳烃的相关生物技术提出展望。     

细菌降解萘、菲的代谢途径及相关基因的研究进展

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是一类在环境中广泛存在的具有毒性的污染物,微生物降解是其在自然界中降解的主要途径,因而尤为重要。随着研究的深入,关于微生物降解PAHs的分子降解机制、途径等的认识逐渐积累。以下对细菌降解萘、菲的研究进展进行了概述,介绍了萘的水杨酸降解途径,菲的水杨酸、邻苯二甲酸及其他降解途径,同时也包括降解过程中涉及的降解基因簇,如nah-like、phn、phd、nid和nag等以及细菌在PAHs胁迫条件下其他相关基因的表达与调节等方面的最新进展。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。     

Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons from oil-contaminated Kuwaiti soil

In the uncontaminated farm soil, more than 80% of the supplemented acenaphthene, fluoranthene, and pyrene (100 mg/100 g soil) decreased in 90 days, while ratio of removal was about 20%, 30%, and 0%, respectively, in the Kuwaiti oil-contaminated soil. Simultaneous addition of naphthalene, phenanthrene, and anthrathene (100 mg of each compound/100 g soil) led the acenaphthene to a decrease of about 20% to 45% but not of fluoranthene and pyrene. Addition of the farm soil to the Kuwaiti soil did not enhance the decrease of these three PAHs.     

Influence of catclaw Mimosa monancistra on the dissipation of soil PAHs

Phytoremediation is a cost-effective biotechnology for decontamination of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)-polluted soils. A greenhouse experiment was conducted to determine the growth of Mimosa monancistra, a N2-fixing leguminous plants, and its capacity to remove phenanthrene, anthracene, and benzo(a)pyrene (BaP)from soil. The PAHs decreased shoot and root dry biomass of M. monancistra 2.7- and 3.9-fold, respectively, compared to uncontaminated soil and inhibited nodule formation. The removal of phenanthrene and anthracene was similar in vegetated and unvegetated soil, but the dissipation of BaP was significantly faster in vegetated soil as compared to unvegetated soil after 14, 56, 70, and 90 d. After 90 d, dissipation of BaP was 96% in vegetated soil and 87% in unvegetated soil. Nitrification and ammonification were not affected by the addition of PAHs as concentrations of NH4+, NO2-, and NO3- were similar in contaminated and uncontaminated vegetated soil. Growth of M. monancistra was inhibited by contamination with hydrocarbons, but removal of BaP was accelerated in the rhizosphere.     

一株海草沉积物菲降解菌的筛选、鉴定和降解特性

【背景】多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是一类高毒性的有机污染物,在海洋环境尤其是沿海环境中广泛分布。海草床生态系统作为沿海环境的重要组成部分,深受环境污染等人类活动的影响而处于严重衰退的状态。微生物修复是修复环境中多环芳烃污染的重要途径,具有经济简便、环境友好和无二次污染等特点。【目的】从深圳市大亚湾的海草床沉积物中筛选获得高效多环芳烃降解菌,并分析其降解特性,从而探究海草床生态系统中多环芳烃污染物的微生物修复可行性。【方法】以多环芳烃菲为唯一碳源从海草床沉积物样品中筛选菌株,再通过形态学观察、生理生化实验和16SrRNA基因序列对筛选的菌株进行鉴定,并利用特定引物扩增多环芳烃降解的功能基因——双加氧酶(nidA)基因,最后通过培养实验分析该菌株对菲的降解特性。【结果】筛选出一株高效降解菲的菌株SCSIO 43702,经鉴定为玫瑰杆菌属(Roseovarius)的潜在新菌,并成功扩增得到双加氧酶相似(nidA like)基因;培养实验结果表明,玫瑰杆菌SCSIO 43702在10 d内对100 mg/L菲的降解率最高可达96%,而且其对菲的最适降解条件为:温度30°C、pH值7.5和8.0、盐度3%。【结论】玫瑰杆菌SCSIO 43702凭借其良好的菲降解能力和较强的环境适应性,具有进一步被开发为微生物菌剂以用于多环芳烃污染修复的巨大潜力,为海草床生态系统中多环芳烃污染的微生物修复研究提供了理论依据和可利用的微生物资源。     

石油污染盐碱土壤棉花根际微生物与石油烃降解关系

【目的】探讨棉花(Gossypium spp.)生长对石油烃(TPH)污染盐碱土壤微生物群落结构的影响,揭示根际微生物与TPH降解的相关关系。【方法】利用磷脂脂肪酸(PLFA)方法解析根际土壤活性微生物群落随棉花生长的动态变化特征。【结果】根际土壤先后出现了21种PLFAs,包括：饱和脂肪酸(SAT),标识除放线菌之外的细菌;甲基支链末端型饱和脂肪酸(TBSAT),标识除放线菌之外的革兰氏阳性(G+)细菌;标识真菌的多不饱和脂肪酸(PUFA);标识放线菌的甲基支链中间型饱和脂肪酸(MBSAT);标识革兰氏阴性(G?)细菌的单不饱和脂肪酸(MONO)和环丙基脂肪酸(CYCLO)。棉花根际与未栽种棉花的对照(CK)相比,根际土壤微生物PLFAs种类在苗期、蕾期、吐絮期分别增加了100%、83.3%、20.0%,生物量分别增加了53.9%、6.60倍和60.7%;土壤TPH降解率分别提高13.0%、28.0%和30.6%。相关性分析表明：根际土壤TPH降解与根际土壤微生物总生物量具有低度正相关关系(|r|=0.5),但与a14:0、a16:0、i15:0标记的G+细菌生物量高度正相关(|r|≥0.8)。【结论】棉花生长对石油污染盐碱土壤活性微生物群落结构具有显著(p<0.05)的影响,且加速了土壤TPH的降解。该结果将为今后更好地开展石油污染盐碱土壤的生物修复技术研究提供理论依据。