含硫杂环芳烃在污染土壤中的微生物降解

摘要

含硫杂环芳烃（polycyclic aromatic sulfur heterocycles，PASHs）是一种毒性大、难降解的有机物，比多环芳烃（polycyclic aromatic heterocycles，PAH）具有更强的致癌性和生物富集性。土壤被这种难以降解的有机物污染后，自身结构会遭到破坏，物理化学性质会发生改变，进而影响环境和周边的作物生长和产量，甚至危害人类的健康和生命。柴油中含硫化合物主要是烷基取代苯并噻吩和烷基取代二苯并噻吩，大约占硫总质量分数的60%以上，是含硫杂环芳烃（PASHs）的主要污染来源之一，利用微生物法降解含硫杂环芳烃一直以来倍受工业和学术界的关注。本论文对生物降解土壤环境中含硫杂环芳烃污染进行了较系统研究，为实现其原位生物修复提供理论依据和技术支持。 本研究以模拟催化裂化柴油污染土壤为对象，利用有优越降解性能的菌株Pseudomonas sp.LKY-5进行土壤环境的修复实验，以寻找一种较为优化的土壤污染降解方案。首先利用实验室前期筛选出的对难降解多环芳烃具有良好降解性能的菌株Pseudomonas sp.LKY-5，进行富集培养以及对菌株的耐盐性考察；其次对土壤样品进行理化性质分析，并考察其土著菌类型及含量；然后，对从中石化青岛炼油厂取得的催化裂化柴油进行GC-MS分析，考察其含硫杂环芳烃（PASHs）的含量，制作模拟催化裂化柴油污染土壤；接着考察污染物浓度、初始降解菌量、含水率、营养盐比例、温度以及膨松剂用量这六个影响因素进行单因素实验，在上述单因素实验的基础上利用Design-Expert进行Plackett-Burman Design（PBD）实验确定影响菌株Pseudomonas sp.LKY-5在土壤中降解含硫杂环芳烃的显著因子，然后利用Box-Behnken Design（BBD）设计响应曲面实验对降解条件进行优化，最终确定Pseudomonas sp.LKY-5降解土壤中含硫杂环芳烃的最优降解条件。 实验结果表明，在温度为30℃、污染物浓度为7g/L、初始降解菌为21%、营养盐比C:N:P为100:10:1、含水率20%、膨松剂用量7%时，可得到最大降解率78.96%。

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