多环芳烃降解菌的筛选及生物炭固定化菌剂对土壤的修复

摘要

多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs），包括萘、蒽、芘，其潜在毒性作用引起人们的广泛关注。萘在环境中的累积会对人体产生致癌、致畸和致突变作用。目前，石油化工生产已经导致了土壤中萘的污染。微生物降解法由于其具有高效环保的优点，可作为消除萘污染的有效方法。
　　从上海金山石化区十个点采集土样，共筛选到一百多株具有耐受萘能力的菌株。发现采样点中能够耐受萘的菌株数目可分为2个梯度：第一梯度的降解萘的菌株数目为：3×104~6.3×106 CFU/g，第二梯度的菌株数目为：6×109~2.5×1010 CFU/g。用邻苯二酚快速平板筛选法，得到2株具有萘降解能力的菌株 sin2和sin4。经过16S rRNA分析，发现该2株菌分别属于中华单胞菌属(Sinomonas sp.)、罗尔斯通菌属(Ralstonia sp.)。测定菌株脱氢酶活性与双加氧酶活性，作为分析其萘降解潜能的指标，发现菌株sin2、sin4和XTB5具有较高的萘降解潜能。
　　以菌株 sin4和 XTB5为代表，探究其在含萘、蒽、芘和莠去津等不同浓度的有机污染物中的生长情况。在探究不同浓度的PAHs对萘降解菌株（Sin4与XTB5）生长情况的影响过程中，发现菌株Sin4与XTB5均能在浓度为25~200 mg/l的萘，蒽和芘的培养基中生长。菌株XTB5与Sin4相比，更能耐受PAHs。而在萘的浓度为50 mg/l，蒽的浓度为50mg/l和芘的浓度为25 mg/l时，菌株XTB5表现出更好的耐受性。在探究相同浓度不同环数 PAHs萘降解菌株（Sin4与XTB5）生长情况的影响的过程中，我们发现菌株XTB5的生长在一定程度上受PAHs的环数影响。探究不同菌株对莠去津的降解潜能的实验表明，菌株 XTB5对莠去津有一定的耐受性，且可能将之作为自己生长的碳源与氮源等能量。此外，菌株sin2、sin4均能在有、无莠去津的培养基中生长，说明其对莠去津有耐受能力。筛选具有降解HAPs、莠去津等多种污染物的潜力的菌株是环境污染问题被突破的关键。
　　通过探究实验得到菌株的生长与萘降解率、脱氢酶活性、双加氧酶活性在0.1水平上显著相关，表明菌株对萘的降解是在脱氢酶、双加氧酶的参与下完成的，为进一步研究菌株降解萘的机理奠定基础。
　　将固体废弃物秸秆、树枝制备的生物炭，以及天然草炭作为固定化材料，以细菌XTB5为固定化菌剂，以萘污染土壤环境样品为代表，研究固定化细菌对萘污染土壤的修复效果。探究不同生物炭固定菌剂在萘污染土壤中的降解与定殖情况。结果表明，3天后，树枝生物炭（C1+J）、秸秆生物炭（C2+J）和草炭（C3+J）固定化的菌剂，对萘的降解率分别达到75％，96%和67%。用传统方法检测了三种生物炭固定化菌剂对菌株XTB5的包埋率。通过电镜镜检，观察了三种生物炭结构的差异。发现生物炭可提高菌株的包埋率，促使功能菌株在土壤中更好地定殖与降解污染物。菌株定殖和降解效果与生物炭的内部结构相关，保留较深且较完整的深孔结构的生物炭具有更优的作用效果。
　　比较了不同生物炭、菌剂、固定化菌剂对土壤生物、非生物活性的影响。表明固定化菌剂能影响土壤酶活性，使污染土壤的脲酶活性分别增加了19.1%，81.6%和45.7%，脱氢酶活性分别增加15.1%，19.7%，13.6%，多酚氧化酶活性降低。增加了污染土壤的pH值和保水量。说明该菌剂不仅能降解土壤中的萘，还能改善土壤的酶活、保水性与pH值。这些研究为实际应用微生物修复萘污染的土壤奠定了基础。

目录

第1章 绪论

1.1 有机化合物污染的来源和现状

1.2 土壤多环芳烃污染

1.3 多环芳烃污染土壤修复技术研究进展

1.4 固定化微生物修复多环芳烃污染土壤

1.5 生物炭对土壤修复的影响作用

1.6 论文研究目的与意义

1.7 技术路线

第2章 多环芳烃降解菌的筛选及其生物学特性的研究

2.1 材料与方法

2.2 结果与讨论

第3章 生物炭固定化菌剂的制备、对土壤修复及机制的研究

3.1 材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 小结

第4章 生物炭固定化菌剂对土壤生物活性与理化性质的影响

4.1 材料与方法

4.2 结果与讨论

4.3 小结

总结

（1）毕业论文得到的结果所揭示的原理及其普遍规律

（2）研究中有无发现例外或本文尚难以解释和解决的问题

（3）与同类研究工作的异同、创新性

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

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