石油基塑料的微生物降解

石油基塑料种类繁多、数量巨大、应用广泛,常见的有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氨酯(PUR)等。这些合成塑料因其高分子量、高疏水性及高化学键能的特点难以被微生物降解,从而在环境中长期存在和累积,"白色污染"已经成为一个全球性问题。因此安全经济的微生物降解合成塑料是人类面临的一个选择和难题。文中从微生物资源及相关酶学研究方面综述了聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚氯乙烯这6种石油基塑料的生物降解的研究现状。目前关于上述6种石油基塑料的微生物降解研究依然大多停留在微生物资源的寻找中,已发现的具备相关能力的菌株种类较少,并且微生物降解效率均非常缓慢;对于其降解机理及关键基因和酶的研究比较少。文中为进一步开展塑料生物降解研究,寻找高效的塑料降解菌株资源以及进一步在遗传、分子和生化水平研究塑料生物降解机理研究,从而最终实现合成塑料的彻底降解和高值化利用提供了借鉴。     

石油生物催化脱硫菌Agrobacterium tumefaciens UP3的分离筛选

从胜利油田被原油污染的土壤中筛选到一株能有效降解模型化合物二苯并噻吩(DBT)的菌株.根据常规的形态分析、生理生化性状及16S rDNA序列分析,将其鉴定为根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens UP3).该菌不能以十二烷、十六烷、液体石蜡和萘作为唯一碳源和能源生长,具有工业应用的潜力.对该菌株DBT降解能力的初步研究表明,54h内可将500mg/L的DBT降解至150mg/L.对降解产物的分析表明,根癌土壤杆菌降解DBT的途径与Kodama路线及4-S路线不同.     

十三碳二元酸发酵过程产酸期拟均相动力学模型及其应用

分析了十三碳二元酸发酵过程中产酸期的代谢特点,对产酸期四相体系发酵动力学进行了研究。提出了菌体生长、产物形成及底物消耗的动力学模型,对模型参数进行了回归估值,并对产酸期进行了拟合,结果表明,模型的计算值和实测值较为吻合,平均相对偏差为3．6％。利用所建模型对产酸期进行了多种操作条件下的模拟计算,结果表明,提高进入产酸期的菌体浓度、缩短菌体生长期时间及降低发酵液中产物浓度具有提高产物形成速率的有效途径。     

辽河油田土壤石油污染及其微生物群落特征

本研究采取辽河油田曙光采油厂、欢喜岭采油厂和锦州采油厂井场周边土壤,并以未污染稻田土壤作为对照,分析了各采样点的土壤理化性质、石油烃浓度组成及土壤微生物群落结构。结果表明: 1) 3个采油厂井场周边土壤均受到严重的石油烃污染,但其石油烃浓度及组成存在一定的差异,曙光和欢喜岭采油厂土壤石油烃平均浓度是锦州采油厂的2倍以上;曙光采油厂土壤中胶质沥青质含量最高,而欢喜岭和锦州采油厂土壤中烷烃含量最高,比例均在40%以上。2)与稻田土壤相比,锦州采油厂土壤微生物操作分类单元(OTU)、Chao1指数和Shannon指数升高,而其在曙光和欢喜岭采油厂土壤中降低;各采油厂土壤样品中存在相同的优势菌门及菌属,但丰度存在较大差异。锦州采油厂土壤中分枝杆菌属、假单胞菌属的丰度高,曙光采油厂土壤中鞘氨醇单胞菌属、类诺卡氏菌属、马赛菌属的丰度高,而欢喜岭采油厂土壤中溶杆菌属、硫杆菌属、假节杆菌属的丰度高。3)相关分析表明,鞘氨醇单胞菌属、类诺卡氏菌属、硫杆菌属、马赛菌属、假节杆菌属与总石油烃、总有机碳和胶质沥青质含量呈显著正相关,分枝杆菌属、溶杆菌属、假单胞菌属与总氮和总磷呈显著正相关。本研究系统分析了不同采油厂土壤中石油烃、土壤理化性质和微生物群落特征,揭示了辽河油田污染土壤中特定的优势菌属和群落结构,为辽河油田石油烃污染土壤修复功能微生物筛选及修复过程菌群构建提供理论依据,也为其他油田高效降解菌筛选提供了方法借鉴。     

密旋链霉菌Act12发酵液对石油胁迫下紫花苜蓿幼苗生长及生理特性的影响

目的】考察密旋链霉菌Act12发酵液对石油胁迫下紫花苜蓿幼苗生长及生理特性的影响,探讨其缓解石油胁迫的作用机制。【方法】以‘中苜3号’紫花苜蓿作为供试植物,采用盆栽试验,考察3%（W/W）石油胁迫和不同浓度（0、1%、10%和100%）Act12发酵液处理下紫花苜蓿幼苗生长、根系构型、光合特性、渗透调节物质含量和抗氧化能力等指标的变化。【结果】相较于对照组（CK）,3%（W/W）石油胁迫显著抑制了幼苗的光合作用和生物量的积累,同时增加了丙二醛的积累,降低了可溶性糖和可溶性蛋白的含量,改变了超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性。中低浓度（1%和10%）的发酵液处理可以有效缓解石油胁迫对紫花苜蓿幼苗的毒害,并以10%的Act12发酵液效果最佳;与不施用Act12发酵液处理相比,10% Act12发酵液处理幼苗的株高、地上部干重、地下部干重、茎耐受指数、根耐受指数、总根长、根表面积、根体积和根尖数均显著增加,地上部分和地下部分丙二醛（MDA）含量分别降低了42.49%和56.45%、可溶性糖含量分别增加了79.25%和89.83%、可溶性蛋白含量分别增加了167.63%和256.15%,根系SOD和POD活性分别提升了35.81%和57.33%。【结论】中低浓度的密旋链霉菌Act12发酵液能有效调节石油胁迫下紫花苜蓿幼苗的抗氧化酶活性和渗透调节能力,降低MDA含量,增强光合作用能力,增加生物量,提高抗性,有效缓解石油胁迫对幼苗生长的抑制。     

微生物修复石油烃土壤污染技术研究进展

随着人民生活水平的提高,环境保护问题愈发受到人们重视。其中石油烃的土壤污染因其持续时间长、污染去除难度大而受到广泛关注。在各类修复技术中,原位微生物修复强化技术因其成本较低、环境影响小、无二次污染、可原位修复的特点成为了当前的技术热门。文中综述了生物投加法、生物刺激法、联合修复法等原位微生物修复技术,并介绍了一些典型工程案例,为原位微生物修复强化技术的选择及工程应用提供了参考,并对未来原位微生物修复强化技术的研究重点进行了展望。     

石油烃对沙蚕镉生物富集特性及金属硫蛋白诱导的影响

多毛类沙蚕作为海陆交错带的关键性物种,常被作为环境监测的指示生物.我国海陆交错带沙蚕常见种——双齿围沙蚕经常遭受各种污染物\[包括重金属镉(Cd)和石油烃\]的胁迫.本研究采用慢性微宇宙试验,以暴露于单一和复合Cd和石油烃条件下的沙蚕为研究对象,重点考察石油烃对沙蚕Cd生物富集特性及诱导金属硫蛋白的影响.结果表明: 单一Cd胁迫条件下,沙蚕对重金属Cd的生物累积随暴露浓度的升高而显著上升,生物富集系数随暴露时间的延长呈上升趋势;复合胁迫条件下,与对照组相比,石油烃的添加可以显著增加沙蚕对重金属Cd的生物累积.Cd可以诱导沙蚕金属硫蛋白(MT)的表达,但当沙蚕体内Cd含量达到180 mg·kg^-1DM时,MT基本饱和;石油烃不能显著诱导沙蚕MT合成,与单一Cd处理相比,石油烃的添加能够显著影响Cd诱导的MT含量.这说明尽管石油烃本身不能直接影响MT合成,但在与Cd共存时可以调节MT的表达,因此在利用野生沙蚕MT作为监测指标时要具体区分蛋白表达的潜在诱导因素.     

一株产生脂肽的枯草芽孢杆菌的分离鉴定及脂肽对原油的作用

从大庆油田地层水中分离到一组能高效产生生物表面活性剂的菌株,采用sfp基因PCR鉴定的方法从中分离到一株芽孢杆菌ZW-3,该菌株能够产生大量表面活性物质,采用细菌生理生化鉴定结合16S rDNA序列的系统发育学分析确定该菌株为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),通过薄层层析色谱(TLC)、高效液相色谱(HPLC)分析其代谢产物,初步鉴定为脂肽(Lipopeptide);该脂肽生物表面活性剂理化性质显示它能使培养基的表面张力从68.92mN/m降低25.19mN/m、原油/水的界面张力从23.53mN/m降低到4.57mN/m,与1.8%的NaOH溶液复配可以将油水界面张力降低到1.2×10-3 mN/m,其临界胶束浓度为33.3mg/L(3.24×10-5 mol/L),并具有较好的乳化活性和发泡性能,说明该菌株代谢的脂肽生物表面活性剂在提高石油采收率中具有广泛的应用前景.     

低温胁迫下嫁接对黄瓜叶片SOD和CAT基因表达与活性变化的影响

研究了低温胁迫下嫁接和自根黄瓜叶片Mn-SOD、Cu/Zn-SOD和CAT mRNA基因表达和酶活性变化及其与抗冷性的关系.结果表明:低温胁迫下,嫁接与自根黄瓜叶片Cu/Zn-SOD、Mn-SOD mRNA基因相对表达量变化分别与其Cu/Zn-SOD、Mn-SOD活性变化相吻合,而CATmRNA相对表达量变化与其CAT活性变化并不一致;嫁接黄瓜叶片Cu/Zn-SOD和Mn-SOD mRNA相对表达量及SOD、Cu/Zn-SOD和Mn-SOD活性均高于自根黄瓜,MDA含量和电解质渗漏率均低于自根黄瓜,嫁接黄瓜较高的SOD基因表达量调控的较高SOD活性是其抗冷性强于自根黄瓜的主要因素;嫁接黄瓜的功能叶CAT mRNA相对表达量略高于自根黄瓜,而幼叶CAT mRNA相对表达量低于后者,但两者CAT活性差异不大,说明低温胁迫对嫁接黄瓜叶片CAT mRNA相对表达量及CAT活性的影响不大.     

克拉玛依油田石油污染土壤细菌群落结构与环境因子的关系

【目的】以16S rRNA为分子标记,探讨克拉玛依油田石油污染土壤中细菌群落多样性和系统发育,并分析环境因子对群落分布的影响,为生物降解石油污染物提供理论基础。【方法】在克拉玛依油田分别采集深度为5、20、50 cm的石油污染土壤样品,测定环境参数;提取石油污染土壤细菌群落基因组DNA,分别构建3个土层细菌16S rRNA基因文库,利用限制性片段长度多态性分析(Restriction fragment length polymorphisms RFLP)技术初步分群,确定各文库中的代表菌株并测定16S rRNA基因序列;利用软件Biodap计算各群落多样性和丰富度指数,以Neighbor-Joining法构建3个土层细菌的系统发育树;运用软件CANOCO 4.5结合不同样品环境因子的差异进行典型对应分析(CCA),并探讨了环境因子对细菌多样性的影响。【结果】环境参数结果表明20 cm土层总磷(TP)、总氮(TN)含量最低,50 cm含量最高;5 cm土层中有机碳(TOC)含量最高,50 cm含量最低。基于16S rRNA序列的生物多样性和物种丰富度指数表明20 cm土层生物多样性和丰富度指数较高,而50 cm土层各项指数均较低。各土层供试序列RFLP聚类分析表明,克拉玛依油田石油污染土壤细菌种群具有丰富的多样性。Neighbor-Joining构建的系统发育分析表明,石油污染土壤被分为5个类群(I–V),分别为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicute)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、浮霉状菌门(Planctomycetes),其中群Ⅰ占78.57%,广泛分布于不同的生态环境;其中来自5 cm土层代表菌的69.23%分布于群Ⅰ。CCA分析结果显示TN、TP和TOC对大部分细菌影响较大;TOC含量对Pseudomonas影响明显。【结论】克拉玛依油田石油污染土壤细菌群落具有丰富的多样性;环境因子是影响石油污染土壤细菌群落空间分布的重要因素。