油污土壤修复过程中土壤酶活性及微生物群落结构变化

摘要

石油是应用最为广泛的能源之一。在开采、运输和使用石油过程中不可避免存在着石油泄漏问题，对大气、水、土壤环境产生严重的影响并且危害人类健康。微生物修复技术由于其经济有效，不产生二次污染等特点，已成为国内外研究者最为关注的油污土壤修复方法。
　　论文选取甘肃庆阳油田周边的陈旧性油污土壤为研究对象，利用生物强化联合生物刺激法对油污土壤进行了18周的实验室模拟修复。修复过程中沿程测定了不同组分石油烃含量、土壤不同形态氮素含量、土壤酶活性以及微生物群落结构的变化，并且对影响石油烃降解效果的环境因素和生物因素进行了相关分析。
　　研究结果表明，石油污染土壤中的烷烃与多环芳烃含量分别为26000和5300mg/kg，属重度污染土壤。经过18周的生物修复，烷烃与多环芳烃含量分别降低到12800和2900mg/kg，结果表明生物强化联合生物刺激可有效去除重度石油污染土壤中的烷烃和多环芳烃。修复18周，土壤总氮含量从初始的1830mg/kg变为1600mg/kg，其含量变化不大，氨态氮含量由初始的35.62mg/kg降低至1.22mg/kg；硝态氮含量从45.43mg/kg降低至7.17mg/kg，且沿程呈持续降低趋势。土壤酶活的测定结果表明，土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性均呈先升高后降低趋势；而土壤过氧化氢酶及脂肪酶活性在修复前期显著增大，修复后期保持稳定。SPSS相关分析结果表明，修复过程中石油烃的去除效率与土壤不同形态氮素含量、土壤四种酶活性之间具有显著相关性。
　　利用高通量测序技术对修复后期不同处理中土壤微生物群落结构的变化进行分析，结果表明放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）等为该油污土壤中的优势菌门。微生物修复法对土壤中优势菌门及优势菌属所占丰度影响较大，经过18周的微生物修复，在属水平上原小单孢菌属（Promicromonospora）、假单胞菌（Pseudomonas）、分支杆菌（Mycobacterium）、交替赤细菌（Altererythrobacter）、未命名菌（Alkanibacter）等菌种丰度显著提高。

目录

声明

1 绪论

1.1 石油的基本性质

1.2 石油污染土壤

1.3 石油污染土壤的修复方法

1.4 土壤氮素的形态及其转化

1.5 土壤酶的基本特性

1.6 高通量测序技术分析环境微生物多样性

1.7 论文研究内容、目的及意义

2 不同组分石油烃的降解特性

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 实验结果

2.4 分析与讨论

2.5 本章小结

3 土壤氮素及酶活性变化规律

3.1 实验试剂和仪器

3.2 实验方法

3.3 土壤pH变化规律

3.4 土壤不同形态氮的变化规律

3.5 土壤四种酶活性的变化规律

3.6 相关性分析

3.7 本章小结

4 微生物修复处理对土壤微生物的影响

4.1 实验材料

4.2 实验方法

4.3 高通量测序数据分析方法

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文及成果