微生物降解石油烃研究进展
石油降解菌的研究进展
在石油的开采 、 运输 、 储存 、 加工 和应用 过程 中常 伴随有石油 的泄漏 而造成环境污染。泄漏 的石 油若进
入 土壤 中难 于去除 , 留时问长 … , 残 破坏 土壤结 构 , 从 而影 响土壤 的疏松 程度 和通气 状况 , 降低 了土壤 生产
葡萄球 菌属 ( t h l oc ) 微 球 菌属 ( c cc s 、 Sa y ccu 、 p o s Miooc ) r u
展。 .
目前 , 一般认 为微 生物细胞 摄 取石 油烃 存在 三种
模式 : ①微生 物细胞摄取溶 解在水相 中的烃类 ; ②微生
物 细胞与 比其大得 多 的烃 类颗 粒直接 接触摄取 ; ③微 生物 细胞 与比其小得 多 的假溶 、 拟溶 或被包 裹 的烃类 颗粒作用并将其摄取 。烃类在水 中以水包 油乳 浊液 的 形式存在 时 , 的体 积 小 且 分散 , 以增 大 了接触 面 油 所 积 , 同体积下油 的表 面积增 大 , 即相 促进生物降解 E 。 6 J 微生物可 降解 的石油组分 , 易程度 为 : 其难 短链正 构烷烃 >长链正构 烷烃 >异构 烷烃 >环状烷 烃 >低分 子量芳烃 > 高分子量芳烃 >杂环烃 。同种类 型烃类 中 分子量越大 降解越 慢 。不 同烃类 化合 物 , 生物代 谢 微 途径 和降解机理不 同。微 生物降解烷烃的关键步骤是
乳杆 菌属( atbc l ) Lc aiu 和诺 卡 氏菌 属 ( o ri) o l s N c d 等。 a a
其中, 最常见的是假单 胞菌类的细菌 , 细菌对 短链 这类 及 长链 烷 烃 、 烃 均 能 降 解 , 且 能 使 烷 烃 彻 底 降 芳 而 解 j 。能够降解 石油 烃 的酵母 菌种 类 涉及假 丝 酵母
环境微生物对石油污染的修复效果及其机制研究论文素材
环境微生物对石油污染的修复效果及其机制研究论文素材引言:随着全球能源需求的增加,石油作为一种主要能源资源被广泛开采和利用。
然而,石油的开采、运输和加工过程中常常会导致环境污染。
石油污染对环境和生态系统的破坏是巨大的,因此石油污染的修复成为了一个重要的研究领域。
近年来,环境微生物修复石油污染逐渐受到关注,并取得了许多重要的研究进展。
本文将介绍环境微生物对石油污染的修复效果以及可能的机制。
一、环境微生物对石油污染的修复效果1. 微生物降解石油烃类物质石油污染主要包括多环芳烃(PAHs)、石油烃、酚类等有机物。
环境微生物通过分解和代谢这些有机物,将其转化为无害的底物和气体。
细菌、真菌和放线菌等微生物在这个过程中起到了关键作用。
一些细菌,如假单胞杆菌属、变形杆菌属等被证实具有良好的降解能力。
此外,真菌如白木霉属、革兰氏阳性菌等也被广泛应用于石油污染的修复中。
2. 微生物在污染源控制中的应用除了在石油污染的降解过程中起到作用外,环境微生物还可以通过控制污染源来减轻石油污染的影响。
例如,通过微生物修复技术减少或遏制石油泄漏,阻止其进一步扩散。
微生物阻挡系统和微生物固化剂是常用的应用方法。
3. 微生物对石油污染的生态修复生态修复是指通过调节微生物群落、植物和土壤等因素来恢复自然生态系统。
环境微生物在生态修复中起到重要的作用,通过改善土壤和水体环境来促进石油污染物的自然降解。
例如,通过引入有益微生物和植物来恢复石油污染土壤的生态功能,以实现石油污染的有效修复。
二、环境微生物修复石油污染的机制1. 微生物降解途径的调控环境微生物通过一系列酶的产生和调控来降解石油污染物。
例如,一些菌株通过表达脱氧酶、加氢酶、加氧酶等酶类来将石油烃类物质分解为可被微生物代谢的底物。
此外,微生物降解还受到温度、pH值、氧气浓度和营养物质等因素的影响。
2. 协同作用与相互作用环境微生物之间存在着复杂的协同作用和相互作用关系。
不同种类的微生物通过分泌代谢物、相互合作或竞争等方式,共同参与石油污染的修复过程。
微生物修复受石油污染土壤的研究进展
石油 烃 进 入 土壤 后 , 破 坏 土 壤 结 构 , 散 土 会 分
粒, 使土 壤 透 水 性 降 低 , 富 含 的 反 应 基 能 与 无 机 其 氮、 磷结 合并 限制 硝化 作用 和脱 磷酸 作 用 , 而使 土 从
壤有效 氮 、 的含量 减少 。其 中 的多环 芳烃 等 , 磷 因具
或 酸及 微生 物 自身 的生 物量 J 。
1 1 好 氧 与 厌 氧 降 解 .
好 氧微 生物 降 解一 直是 石 油 污染物 的 主要处 理
方式 , 对其 已有 较深 的研究 。在 好 氧微生 物 细胞 内 ,
污染 土壤 的微 生物 修复 是利 用微 生物 将存 在 于土 壤 的石 油烃 类污染 物 降解 成二 氧化碳 或 转化 成为 无 害
物质 的工程 技 术 系统 。与 前 两种 方 法 相 比 , 生 物 微
稠 环芳 香烃 的第 一 步 往 往 是 由加 氧 酶 启 动 的 , 如 例
质、 降低 土壤肥 力 , 常 常因 为费用 太 昂贵 而难 以实 且 施 ; 理化 学法 也可 以获 得较 好 的除 油效 果 , 所 采 物 但 用化学试 剂 的二 次 污 染 问题 限制 了 它 的应 用 ; 油 石
染 物转 化 为 稳 定 、 毒 的终 产 物 如 水 、 O 、 单 醇 无 C 2简
污染 物 的情况 来 分 , 生 物 主 要 以两 种 方式 进 行 代 微
谢 : 污染 物作 为唯 一 的碳源 和 能源 ; 以 污染 物与 其它 有 机质 进行 共 降解 。微 生物 通过 不 同方式 最终 将 污
热处理 虽能 破坏 大 部 分 污 染物 , 会 破 坏 土壤 有 机 但
摘 要 : 石油污染土壤的微生物修复技术是利用微生 物来 降解土壤 中的石油烃 类污染 物。综 述 了国内外这 一领域 的研究 现状
海洋微生物降解石油的研究
海洋微生物降解石油的研究石油污染已成为全球性的环境问题,由于石油的不完全分解和有毒物质的释放,对海洋生态系统造成了严重的破坏。
为了寻求有效的石油降解方法,研究者们越来越多的海洋微生物在石油降解中的作用。
本文将对海洋微生物降解石油的研究进行综述,以期为石油污染的生物治理提供理论支持和实践指导。
海洋微生物降解石油的过程主要涉及生物氧化、水解、脱氢等反应。
通过这些反应,石油中的长链烃分子被逐渐分解为短链烃、脂肪酸等小分子物质。
虽然已有不少研究者这一领域,但大部分研究集中在降解过程中的某一环节,对整个降解过程的系统研究仍显不足。
尚有部分有毒物质在微生物降解过程中无法被完全分解,可能会对海洋生态系统造成长期威胁,这也是需要进一步探讨的问题。
本文采用文献综述和实验研究相结合的方法,对海洋微生物降解石油的过程进行深入探讨。
实验研究包括接种培养、生理生化指标测定、脂肪酸分析等。
为了便于比较和评价,实验中采用统计分析方法,对不同处理组的结果进行多重比较。
实验结果表明,经过接种培养的海洋微生物能够有效降解石油。
在降解过程中,微生物通过产生一系列酶类物质,实现对石油中不同成分的分解。
通过对生理生化指标的测定,发现微生物在降解过程中细胞生长迅速,生物量增加明显。
同时,通过脂肪酸分析,发现微生物细胞中的脂肪酸含量随着降解过程的进行而逐渐降低。
这些结果与文献综述中提到的研究结果基本一致,但尚有部分有毒物质无法被完全分解,需进一步探讨其原因及解决方法。
通过对海洋微生物降解石油的研究,我们发现虽然微生物能够有效降解石油中的大部分成分,但对于某些有毒物质仍无法完全分解。
因此,未来研究需要以下几个方面:深入研究海洋微生物降解石油的机制,找出未能完全分解的原因,以期发现更有效的降解方法;开展更为系统性的实验研究,比较不同环境因素对海洋微生物降解石油的影响,为实际应用提供指导;探讨如何将海洋微生物降解石油的研究成果应用于实际环境中,例如构建高效石油降解菌群落,为实现石油污染的生物治理提供技术支持;考虑到全球石油污染问题的严重性,有必要加强国际合作,共同应对这一环境挑战。
海洋石油污染及微生物修复
海洋石油污染及微生物修复一、概述海洋石油污染已成为当今全球面临的重大环境问题之一。
随着工业化和城市化进程的加速,石油开采、运输和使用过程中的泄漏、排放和溢出事件屡见不鲜,给海洋生态系统带来了严重的影响。
石油污染不仅破坏了海洋生物的栖息地,还导致生物多样性减少,生态平衡失衡,甚至对人类的健康和安全构成威胁。
微生物修复技术作为一种环保、高效的治理手段,在海洋石油污染治理中发挥着越来越重要的作用。
微生物能够利用石油中的烃类化合物作为碳源和能源进行生长和代谢,将有害物质转化为无害物质,从而达到修复污染的目的。
微生物修复技术还具有成本低、操作简便、对环境影响小等优点,因此备受关注。
海洋石油污染及微生物修复技术仍面临诸多挑战。
海洋环境的复杂性和不确定性给微生物修复技术的实施带来了困难;另一方面,现有的微生物修复技术仍存在效率不高、稳定性不强等问题,需要进一步研究和改进。
加强对海洋石油污染及微生物修复技术的研究和探索,对于保护海洋生态环境、促进可持续发展具有重要意义。
1. 海洋石油污染问题的严重性海洋石油污染问题日益凸显,其严重性不容忽视。
石油污染主要来源于石油开采、运输、加工和使用过程中的泄漏和排放,这些污染物进入海洋环境后,对生态系统造成了严重破坏。
石油污染对海洋生物造成了直接伤害。
油污覆盖在海洋生物的表面,影响其呼吸和觅食,甚至直接导致死亡。
油污还会改变海洋生物的栖息环境,使其失去生存空间。
油污中的有害物质通过食物链传递,最终可能影响到人类的健康。
石油污染破坏了海洋生态平衡。
油污导致海洋生物的种群数量减少,生物多样性降低,进而影响到整个生态系统的稳定。
生态平衡一旦被破坏,恢复将需要漫长的时间,甚至可能无法完全恢复。
石油污染对海洋环境和人类活动造成了负面影响。
油污使得海水变得浑浊,影响了海洋景观和旅游业的发展。
油污还可能对海洋渔业资源造成长期影响,降低渔业产量和经济效益。
海洋石油污染问题的严重性不容忽视。
微生物治理海洋石油污染研究进展
微生物治理海洋石油污染研究进展海洋石油污染是一种普遍存在于海洋环境中的环境问题。
随着国内外经济的快速发展和工业化进程的加速,海域开发及石油生产等活动频繁,海上事故和石油泄漏事故也越来越多。
这些污染物的释放,不仅对海洋生态环境造成了损害,而且还对人类的健康产生了危害。
因此,寻找一种高效的处理手段,解决海洋石油污染问题具有重要意义。
微生物治理海洋石油污染的原理是利用某些微生物对石油和石油分解产物的分解能力来促进石油的降解。
微生物降解石油的过程是一个复杂的生化反应过程,可分为四个步骤:1.吸附与油水分离阶段:石油发生泄漏后,在海洋表面形成一层油膜,被微生物吸附。
微生物通过生物趋化现象或主动攻击移动到石油附近,在水油分界面处产生胞外聚集体,并利用海洋表层水体中的氧气和营养物质进行代谢。
2.分解与代谢阶段:微生物在石油表面或水油分界面处,通过胞内内酰胺酶、脂肪酶和孢子内膜酶等酶类,将石油分子切割成小分子油,然后通过细胞内代谢途径进行分解和转化。
3.生长繁殖阶段:微生物通过利用石油中的碳、氧和氮等元素,合成新的细胞质和酶类。
在适宜的温度、pH值、盐度、营养及氧气等条件下,表现出较快的生长速度和繁殖能力。
4.细菌死亡与养分释放阶段:微生物在代谢后进入退化阶段,部分微生物会因营养物质枯竭、有毒物质积累或压力过大等因素进入死亡状态,释放出大量营养物质,可供其他微生物利用,还原海洋污染物质的浓度。
1.单一菌种处理法:单一菌株可依靠特定酶系降解石油中的特定组分,因此其降解速度和能力相对较强。
但随着时间的延长,其降解能力会下降,这就需要更新菌株。
2.混合菌种处理法:混合菌种法利用多种细菌在石油的不同物理化学环境中的互补作用,协同进行石油分解。
其降解速率快,降解效果好,还可增加细菌生态平衡性。
3.现场培育微生物处理法:现场培育微生物处理法是指在石油泄漏现场采集表层水和泥沙等样品,建立原生现场微生物菌群,并以自然界中的微生物进行处理的方法。
舟山海域石油烃污染调查及相关石油烃降解微生物的应用研究
舟山海域石油烃污染调查及相关石油烃降解微生物的应用研究本文首先对舟山海域近海及潜在石油烃污染源的船舶修造厂、石油储运与转运基地、客运与货运码头附近的海水与沉积物石油烃污染状况进行了分析。
结果表明:舟山近海海水与沉积物呈现越靠近舟山群岛、或者采样点周围船厂、码头和石油储运基地分布越密集,石油类含量越高的特征。
其中,潮间带海水与底质中石油类含量较高,且潮间带底质中烷烃与多环芳烃(PAHs)浓度高于我国其他同类海域。
说明船舶修造厂、码头附近海域均受到了不同程度的石油烃污染。
因此,为了解来源于船舶的常见石油类污染物的生物降解状况,本文通过在实验室驯化并制作石油烃降解微生物制剂,对受船舶用油与船舶清舱油泥污染的海水进行了模拟降解实验。
结果显示,模拟降解至第7d时,相对于空白对照组,船舶用油与船舶清舱油泥中的烷烃与PAHs已经基本降解殆尽,说明该石油烃降解微生物制剂具有海洋船舶用油和船舶清舱油泥污染的生物修复应用潜力。
本文接着验证了该微生物制剂应用于模拟海岸带石油烃污染修复的潜力。
在实验室进行了简化的、不同底质类型的潮上带、潮间带与潮下带船舶清舱油泥污染模拟修复。
降解7d的实验结果表明,与空白对照相比,混合底质潮上带石油类降解率最高(65%),泥质底质潮间带石油类降解率最高(85%),沙质底质潮下带石油类降解最高(86%)。
为了进一步研究该微生物制剂中的石油烃降解机制,从上述微生物菌群中分离、纯化出9株细菌,其中Leclercia sp.B45的正十六烷降解率为91%,Halomonas sp.A2为64%。
且A2与B45在生长过程中均可能产生了表面活性剂。
由于这两株菌的烷烃降解功能与产表面活性剂能力均未见报道,因此选其进行进一步的烷烃降解功能基因研究。
本研究使用筒并引物首次扩增出Leclercia sp.B45的alkB功能基因。
通过培养实验明确Leclercia sp.B45的烷烃最佳降解浓度后,在该浓度下诱导培养,然后进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)以分析alkB基因的转录模式。
微生物降解石油烃类污染物的研究进展
2 降解 石 油 烃 的微 生物 种 类
微 生物 降解 石油烃 类污染物 的研 究进展
赵 东宇
( 门大学生命科学学 院, 厦 福建厦 门 3 10 ) 6 0 5
摘 要 : 油作 为重要的能源之一 , 石 在被 大量开采、 运输和使用的 同时, 带来 了严重的污染 。利用微 生物降解石 油烃类污染物 是 当前 治理石油污染最为理 想的有效方法。介绍 了降解石油烃的微 生物种类和 降解机理 , 并分析 了固定化 、 表面活性剂 、 温条 低 件 等对降解过程的影响。 关键词 : 油污染; 油降解 茵; 石 石 固定化 ; 面活性剂 ; 温 表 低
行 原位 修复 , 柴油 、 滑油 和石 油 的总石 油烃 (P 润 r H) r
分属于细菌 、 真菌 、 放线菌 、 霉菌 、 酵母以及藻类 , 它 们的细胞均含有改变了的脂肪酸组分和较多的核糖 体, 并常将烃类累积在细胞质膜上, 同时它们也能合 成较多的磷脂 …。 一般认为 , 细菌更能有效地降解原
油, 其数 目最 多 , 约有 4 0多个 属 , 在生 态 系统 中 占据 首要 的地位 [ 。 2 ] ( ) 菌 : 括假 单胞 菌 属 、 1细 包 黄杆 菌属 、 状 杆 菌 棒
属、 无色杆菌属 、 节杆菌属 、 小球菌属 、 孤菌属等属的 某些菌株。其中最常见的是假单胞菌 , 它对短链及长 链烷 烃 、 芳烃 均有 降解 能力 , 而且 能彻底 降解烷 烃 。 5 ] M t sa y 6 u uw m 等[ h ] 研究了芽孢杆菌(aius. O 1 7 B cl p) S — 、 ls I 棒杆菌(0 af u s.B S— 、 c舢 c 脚 p) P 2 6假单胞菌(su e P e— dm nsp) P 2 5 o oa .H S— 、假 单 胞 菌 (suo oa ) s Pedm nsp. s B S — 等菌株对石油烃的降解效果 , P 8 1 结果显示石油烃
微生物治理海洋石油污染研究进展
微生物治理海洋石油污染研究进展海洋石油污染是当今世界面临的一个严重环境问题,对海洋生态系统和人类健康造成了严重威胁。
在这种背景下,微生物治理海洋石油污染成为了一种备受关注的研究领域。
本文将介绍近年来微生物治理海洋石油污染研究的进展。
研究人员发现了许多具有降解石油能力的微生物,包括细菌、真菌、藻类等。
这些微生物能够利用石油中的碳源和能源进行生长和代谢,从而降解石油污染物。
已经有研究证实,通过添加适量的这些降解菌,可以加速石油污染物的降解过程。
一些研究还发现,微生物还可以产生一些特殊的酶,能够更加有效地降解石油污染物。
这些发现为微生物治理海洋石油污染提供了重要的理论和实验基础。
微生物在海洋石油污染治理中的应用也取得了一定的进展。
研究人员已经成功应用了微生物技术治理了一些重大的海洋石油泄漏事件。
2010年墨西哥湾的深水地平线号油井泄漏事故后,研究人员利用添加了一种特殊的降解菌的生物剂,成功降解了大量的石油污染物。
微生物还可以与其他物理和化学方法相结合,提高石油污染治理效果。
一些研究发现,将微生物与人工修复结构相结合可以增加降解石油污染物的速率和效果。
这些应用研究不仅为海洋石油污染的治理提供了新的思路和方法,也为实际应用提供了一定的技术支持。
微生物治理海洋石油污染研究还面临一些挑战和问题。
微生物对于不同类型的石油污染物降解能力存在差异,有些微生物对特定的石油成分具有较高的降解活性,而对其他成分的降解能力较弱。
研究人员需要对这些微生物的降解能力进行深入研究,以确定最适合实际治理的微生物菌种。
微生物在复杂的自然环境中的生存和繁殖能力也是一个重要的问题。
石油污染现场的水温、盐度、氧气含量等因素都会对微生物的活性和繁殖产生影响。
研究人员需要对这些因素进行研究,以优化微生物治理策略。
微生物治理海洋石油污染是一种具有巨大潜力和广阔应用前景的研究方向。
通过深入研究微生物降解石油能力和提高微生物在复杂环境中的生存能力,可以进一步提高微生物治理海洋石油污染的效果。
微生物对石油烃的降解机理研究
石油是一种重要的能源,可以说是现代经济的血液。
日常生活、工业生产、航天军工都需要石油作为能源和原料,是国家生存和社会发展不可或缺的战略资源。
但是,与此同时石油在开采、运输、储存、加工和利用过程中的各种泄漏事故对环境造成的污染和破坏也是不可估量的,其对人类和其他生物的生存和发展也造成一定的威胁,并已成为全球范围内亟待解决的重要问题。
了解石油烃污染物在自然界的生物降解转化规律,研究石油烃污染物微生物降解的技术和方法,培养可高效降解石油烃的工程菌,消除和减少石油烃在环境中的滞留,将有利于维护和创造高质量的人类生存环境。
1 石油烃降解菌的降解机理微生物对石油中不同烃类化合物的代谢途径和机理是不同的。
饱和烃包括正构烷烃、支链烷烃和环烷烃。
通常认为,在微生物作用下,直链烷烃首先被氧化成醇,源于烷烃的醇在醇脱氢酶的作用下被氧化为相应的醛,醛则通过醛脱氢酶的作用氧化成脂肪酸。
相同条件下,一般微生物对不同种类石油烃降解的倾向先后顺序是不同的。
一般而言,石油烃被微生物降解的先后规律为:直链烷烃>支链烷烃>环烷烃>多环芳烃>杂环芳烃。
在某石油烃降解菌修复不同碳链石油烃污染的研究中得出结论,该菌属对短链石油烃的分解率相对较高,而对芳香烃和润滑油组分的降解率较短链石油烃低。
一般微生物降解正烷烃由氧化酶酶促进行。
正烷烃第一步氧化为醇后,醇氧化成醛,醛再转化为相应脂肪酸,脂肪酸经 β-氧化为乙酰辅酶A,乙酰辅酶A进入三羧酸循环,分解成CO2和H2O,或进入其他生化过程。
另外,链状烷烃可经脱氢步骤转变为烯烃,烯经氧化成为醇,然后醇可转化为醛,最后醛变为脂肪酸;链状烷烃还可通过直接氧化成烷基过氧化氢,然后经脂肪酸途径进行降解。
有的可通过亚末端氧化成仲醇,再变成伯醇或脂肪酸进行氧化分解。
还有些微生物可将烯烃变为不饱和脂肪酸,通过双键位移或甲基化等,变为支链脂肪酸,再进行降解。
2 石油烃降解菌的种类2.1 普通石油烃降解菌在受石油污染的土壤和水环境中存在许多能降解石油烃的微生物,细菌、放线菌、真菌、酵母、霉菌和藻类中均有能降解石油烃的微生物,据研究表明目前发现100余属、200多种石油烃降解微生物。
表面活性剂在微生物降解石油中的应用研究进展
其生 长过程 中分泌 出的具有 表面活 性 的代谢 产物 。它
与 化学合成 的表 面活性剂 一样 , 是两 亲分子 , 也 具有 明 显 的表面活性 , 能在 界面形 成分子 层 , 著降低 表面 张 显
抑制 生物 降解 的性 能 , 现 出较 强 的毒 性 表
; 阴离子
表面 活性剂 在浓度 较 高 时也 表现 出毒 性 , 微 生 物有 对
一
定 的刺激 作用 , 同时 直链 烷 烃 类具 有 较高 的生 物 降
力 和界面张 力 。生 物表 面活 性剂 最大 的特点 是具有 环
境兼 容性—— 无毒 、 能够被 生物完 全 降解 、 不对 环境造 成污染 , 并且 具有选 择性好 、 用量少 等优 点 。 ] 1 2 表面 活性剂在 微生物 降解石 油 中的作用 .
1 表面活 性剂及其在微 生物 降解 石油 中的作用
1 1 表 面 活 性 剂 . 表 面 活 性 剂 ( ufc ciea e t,S r ca t, S raea t g ns uf tns v a
S AA) 是指能 显著 降低溶剂 ( 一般 为水 ) 的表 面 张力 和 液一 液界面 张力并 具有 一 定结 构 、 亲水 亲 油特 性 和 特 殊 吸附性质 的物 质 。按 亲 水 基 是否 带 电荷 , 表面 活性 剂 可分为离 子 型 和 非 离子 型 。生 物 表 面 活性 剂 ( i Bo — s r ca t, S 是 细菌 、 菌和酵 母在特 定 条件 下 ( uf tnsB ) a 真 如 合适 的碳源 、 源 、 机 营养 物 、 H 值 以 及 温 度 ) 在 氮 有 p ,
烃 和 轻 质 芳 香 烃 组 分 , 多 环 芳 香 烃 ( AHs 等 石 油 而 P )
石油污染生物降解的研究进展
0 前 言
支链烷 烃被微生物降解是比较 困难 的. 支链烷烃 中支链 的存在就 增加 了烷烃 的对抗侵蚀 的能力 ,而且支链 的个数越 多这种 能力就越 石油有“ 黑色金子 ” 和“ 工业血液” 的美誉 . 是当今世界快速发展的 大, 就增大了微生物降解的难度。 强劲动力能源之一。 随着石油 的运输 、 油 田的开发和炼油业的发展 . 石 1 . 3 - 3 环烷 烃 油污染的范围也越来越大 , 严重的影响了环境 。 根据调查和统计 . 每年 微生物降解环烷烃是需要 2 种氧化酶 的协调作用的 . 其 中一种氧 全世界有 2 0 0 ~ 1 0 0 0万 t 的石油进入 到海洋里Ⅲ 化酶先把环烷烃氧化成醇 , 再 进行脱氢成为酮 . 第二种 氧化 酶进而氧 人们对石油烃类物质 引起 的环境问题越来越 重视 了 治理石油烃 化环酮 . 将其环断开然后再更深层 的降解 类污染物效果较好的是化学和物理方法 . 但是它们 的弊端有很多口 . 所 细菌降解石油烃类化合物使其成顺式二醇 . 真菌降解石油烃类化 以生物修复的方法就慢慢 的成为 了热点 . 利用微生物治理污染具有成 合物使其成反式二醇{ 本低 , 不会造成二次污染等优点 , 很有发展的潜力 , 很有未来 。
2 0 1 3年
Hale Waihona Puke 第 7期 S C I E N C E&T E C H NO L O G Y I N F O R MAT I O N
O本刊重稿。
科技信 息
石油污染生物降解的研究进展
李洪敏 王 萍 姚 辉 高 月 ( 吉林农 业大 学 资源 与环境 学院 , 吉林 长春 1 3 0 1 1 8 )
1 常 见 种 类 及 降解 机 理
1 . 1 降解石油烃的微 生物种类 2 0世纪 4 0年代 国外研究 了细菌对石油烃 的降解 . 而在 2 0世纪 7 O 年代末期我国才开始对其进行研究H 自然界中有 1 0 0 余属 、 2 0 0 多 种 的微生物能够降解石油 , 隶属于细菌、 放线菌 、 霉 菌、 酵母菌等目 。实 验证 明. 细菌降解原 油的能力要强于放线菌和真菌的 降解石油的细 菌菌属包括 : 产碱杆菌属 ( A l c a l i g e n e s ) 、 微 杆菌属 ( Mi c r o b a c t e r i U m ) 、 黄 杆菌属 ( F l a v o b a c t e r i M m) 、不动杆菌属 ( Ac i n e t o b a c t e r ) 、分枝杆菌属 ( My c o b a c t e r i Ⅱ m) 、 微球菌属 ( Mi c 1 " 0 c D c c M ) 、 芽孢杆菌属 r c h r o b o c t e r ) 、 棒 杆 菌属 ( C o r y n e f o r m s ) 、假 单 胞 菌 属 ( P s e u d o m o n ∞) 、节 杆 菌 属 ( A r c h r o b a c t e r ) 、 无色杆菌属 ( A c h r a m o b a c t e r ) 等等。降解石油的放 线菌 菌属包括 : 诺卡氏菌属 ( N o c a r d i Ⅱ ) 和放线菌属( Ac t i n o m y c e t e ) 降解石 油 的霉菌菌属 包括 : 曲霉 属 ( A p e l l u s ) 、 镰 孢霉 属( F u s a r i “ m) 和青 霉 属( P e n i c i l l i u m) 等等 大量 的实验说 明 . 在被石油烃 污染 的环境里 . 可 以利用 石油烃类 化合物 的微 生物特别是细胞 内含有 降解质粒的微生物数量是 急剧增 长的 A t l a s 报道 降解菌在正常 的环境里通常 只占微生物群落 的 1 %. 旦环境受到石油污染 . 其 比例可 以提高到 1 0 % 1 - 2 微生物对烃的传输 和摄取 微生物摄取底物的关键是微生物细胞 能够与底物相接触 生物修 复被石油污染的水体时 . 有少量 的可溶性烃能够直接和微生物的细胞 接触 : 但是对 于大部分不溶性 的石油烃来说 . 若想 与微生物细胞接触就 必须在水体 中以某种方式运输来达到 目的 通常说来 . 微生物对烃 的摄 取可分为两个过程 : 一是 , 不溶于水的石油烃可以转变成被微生物利用 的情况 ; 二是 . 石油烃通过微生物的细胞膜进到微生物细胞体内 微生 物摄取烃的速率取决 于传 质而并非是细胞 的活性 转移烷 烃 的过程 中. 鉴于石油烃是不溶 于水 的 . 当微生物对烷烃进 行降解时 就有水相 一 烃相一 空气相及微生 物. 是一个 相当复杂的体 系 国内和国 外对这种体 系提 出了三种模式 : ( 1 ) 微生物对溶解在水相 里的烃进行 直接 吸收 : ( 2 ) 微生物的细胞粘 附在 比微生物细胞大 出很 多倍 的油的 表 面上 . 即界 面接触模 式 : ( 3 ) 微生 物细胞与 比小得多 的被溶 解、 似溶 解或 调节的烷烃颗粒作 用 . 而进行摄取 1 - 3 石油烃类的微生物代谢途径
微生物在石油类污染物降解中的应用研究进展
当今世界 , 油主要被用来作为燃 油和汽 油 , 油是世界 上 石 石 最 重 要 的一 次 能 源 之 一 。石 油 又 称 原 油 , 从 地 下 深 处 开 采 的 是 棕黑色可燃粘稠液体 , 主要是 由一类碳 氢化 合物 和有机 化合 物 组成 的复杂混合物 , 中一些含 有钒 、 等重金属 离子 。随着 现 其 镍 代 工 业 对 石 油 需 求 量 的 不 断 加 大 , 石 油 泄 露 造 成 的污 染 也 呈 由 现 越 来 越 严 重 的 态 势 , 如 油 船 泄 露 、 舶 排 水 、 业 废 水 排 放 比 船 工 等都使得周 围环境受到严重的污染 和破 坏… 。由于石油成分 复 杂, 自然降解 的速度非 常缓慢且难 于进行 , 因此人为 促进修 复成 为石油污染治理 的重要 方法 。 目前 治理 的方法 主要 为化 学法 、 物理法及生物修 复的方法 , 物修 复法 因其 作用 明显 、 本低 、 生 成 操作简便 、 二次 污染 、 无 不需 大型设 备 、 场地适 应性 强等 优点 而 倍受关注 。生物修 复是 指生 物( 特别是微生物 ) 催化降解环境 中的污染物 , 减少或最终消除环境 污染的受控 或 自发 的过程 J 。
o t o e m nt m i n s fPe r l u Co a na t L e—e , U F i fi Sa h n—sa , A G H n zi, h n T N og— h XUP
( c ol f i c n e n i eh ooy Sa e a oa r o irba Me b l m, hn h i 1S ho o Lf S i csad Bo c n l , tt K yL brt y f co i t oi e e t g e o M l a s S a ga
微生物降解污染物的机理研究及应用前景分析
微生物降解污染物的机理研究及应用前景分析概述:近年来,环境污染已成为全球关注的焦点问题之一。
持续的工业化和城市化进程导致了大量的污染物的释放,给地球的生态系统带来了严重影响。
为了清理和修复受污染的环境,人们开始寻求新的、可持续的解决方案。
微生物降解污染物,作为一种可行的技术,受到了越来越多的关注。
本文将探讨微生物降解污染物的机理研究和应用前景。
本文主要分为以下几个部分:微生物降解污染物的机理、微生物降解污染物的应用案例、微生物降解技术的优势和挑战以及未来的发展前景。
一、微生物降解污染物的机理微生物降解污染物的过程是一种生物化学反应,其中微生物利用污染物作为碳源、能源和营养物。
降解污染物的机理主要有两个方面:酶的参与和代谢途径。
首先,微生物通过产生特定的酶来降解污染物。
这些酶可以切断化合物中的化学键,将其分解为较小的分子。
酶的种类和功能因微生物的不同而异。
一些常见的酶包括氧化酶、脱酸酶、水解酶等。
通过酶的作用,微生物可以将复杂的有机污染物分解为无毒或较弱毒的物质。
其次,微生物降解污染物的过程还涉及代谢途径。
微生物可以通过不同的代谢途径将污染物转化为无害的物质。
例如,一些微生物可以利用有机化合物作为碳源和能源,并将其氧化为二氧化碳和水。
其他微生物则可以利用硝酸盐或硫酸盐作为电子受体,将有机化合物还原为无害产物。
二、微生物降解污染物的应用案例微生物降解污染物的应用案例丰富多样。
以下是一些常见的应用案例:1. 石油污染物降解:石油类污染物是一种严重的环境污染源。
某些细菌和真菌可以降解石油类化合物,如石油烃和苯系化合物。
通过利用这些微生物的降解能力,可以有效清除石油泄漏事故带来的污染。
2. 农药降解:农药在农业生产中得到广泛应用,同时也对环境造成了不可忽视的影响。
微生物可以降解农药及其代谢产物,减轻其对土壤和水体的污染。
通过针对具体农药进行微生物降解技术的研究,可以实现对农药残留的高效清除。
3. 重金属污染物降解:重金属是另一类严重的环境污染源。
植物-_微生物联合修复石油烃污染土壤研究进展
基金项目:四川长宁天然气开发有限公司项目(20220621 23);油气田应用化学四川省重点实验室开放基金项目(YQKF202107)。
通讯作者:谢贵林,2005年毕业于中国石油大学(华东)应用物理专业,现在四川长宁天然气开发有限责任公司从事地面建设工作。
通信地址:成都市成华区猛追湾横街99号世茂大厦,610051。
E mail:xglin@petrochina.com.cn。
DOI:10.3969/j.issn.1005 3158.2024.02.001植物微生物联合修复石油烃污染土壤研究进展谢贵林1 金文辉1 黄涛1 曹文波1 周烁名1 汪墨轩1 汪钰翠2 王兵2 任宏洋2(1.四川长宁天然气开发有限责任公司;2.西南石油大学化学化工学院)摘 要 石油烃污染引发了严重的土壤污染问题,在各种修复技术当中,植物 微生物联合修复技术以成本低、修复效果好、二次污染少等优点得到广泛重视。
文章以植物 微生物联合修复技术为中心,阐述了内生菌 植物联合修复和植物 根际微生物联合修复两种典型的联合修复技术的原理以及最新的应用进展,并总结了当前植物微生物联合修复技术研究的不足,以期为石油烃污染土壤的生物修复提供参考。
关键词 石油烃污染;土壤;植物微生物联合修复技术;内生菌;根际微生物中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1005 3158(2024)02 0001 06犃犚犲狏犻犲狑狅狀狋犺犲犘狉狅犵狉犲狊狊狅犳犘犾犪狀狋 犿犻犮狉狅犫犻狅狋犪犆狅犿犫犻狀犪狋犻狅狀犻狀犚犲狆犪犻狉犻狀犵犘犲狋狉狅犾犲狌犿犎狔犱狉狅犮犪狉犫狅狀犆狅狀狋犪犿犻狀犪狋犲犱犛狅犻犾XieGuilin1 JinWenhui1 HuangTao1 CaoWenbo1 ZhouShuoming1 WangMoxuan1WangYucui2 WangBing2 RenHongyang2(1.犛犻犮犺狌犪狀犆犺犪狀犵狀犻狀犵犖犪狋狌狉犪犾犌犪狊犇犲狏犲犾狅狆犿犲狀狋犆狅.,犔狋犱.;2.犆狅犾犾犲犵犲狅犳犆犺犲犿犻狊狋狉狔犪狀犱犆犺犲犿犻犮犪犾犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵,犛狅狌狋犺狑犲狊狋犘犲狋狉狅犾犲狌犿犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔)犃犅犛犜犚犃犆犜 Petroleumhydrocarboncontaminationhasledtoseveresoilpollutionissues.Amongvariousremediationtechniques,theplant microbecombinedremediationtechnologyhasgarneredwidespreadattentionduetoitsadvantagessuchaslowcost,effectiveremediation,andminimalsecondarypollution.Centeredontheplant microbecombinedremediationtechnology,thisarticleelaboratesontheprinciplesandrecentadvancementsintwotypicalcombinedremediationtechniques:endophyticbacteria plantcombinedremediationandplant rhizospheremicrobecombinedremediation.Furthermore,itsummarizesthecurrentdeficienciesinresearchonplant microbecombinedremediationtechnology,aimingtoprovideareferenceforthebioremediationofpetroleumhydrocarbon contaminatedsoil.犓犈犢犠犗犚犇犛 petroleumhydrocarbon contaminated;soil;plant microbialremediation;endophytes;rhizospheremicroorganisms0 引 言在石油开采、运输以及加工过程中引发了众多环境污染问题,其中的土壤污染问题引起了社会的广泛关注[1]。
土壤中总石油烃污染(TPH)的微生物降解与修复研究进展
10 8 005
3.Unv ri f M a a i e t o c u,M a a S sy c u AR , Chn ia
R e e v d 1 Se tmb r 2 0 c ie 2 pe e 0 7 ac e e c pt d 1 No e e r 0 7 5 v mb 2 0
微生物降解石油污染物机制研究进展
微生物降解石油污染物机制研究进展华涛;李胜男;邸志珲;周博;曾文炉;周启星;李凤祥【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2018(034)010【摘要】石油污染是当前紧迫的水环境问题,研究石油污染物降解机制有助于探索石油污染修复技术路径.重点介绍了微生物降解石油污染物过程中的微生物种类、降解机制和反应机理,即具有代表性的细菌、真菌和藻类,石油烃的有氧降解(链烷烃、环烷烃和芳香烃)和厌氧降解(脱氢羟基化、延胡索酸盐加成).并对微生物降解石油组分的影响因素进行了讨论,具体包括:烃类结构(支链多结构越复杂,越难降解)、微生物种类(混合菌的生化降解能力更强)、环境因子(pH、温度、盐度、含氧量和营养物质),进一步指出了生物修复技术应用于石油污染修复治理研究中的优缺点.此外,还对现有微生物降解技术的应用做了简要概述,归纳总结现有研究中存在的问题,尝试性的提出了今后生物降解石油污染物的研究重点,即生物降解石油的机制还需进一步明确,并重点分析了生物电化学方法在降解去除石油污染物方面可行性.综述石油烃生物降解机制和反应机理,以期为生物修复水体石油污染提供参考和借鉴作用.【总页数】9页(P26-34)【作者】华涛;李胜男;邸志珲;周博;曾文炉;周启星;李凤祥【作者单位】南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,天津 300350;南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,天津 300350;南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,天津300350;南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,天津 300350;南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,天津 300350;南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,天津 300350;南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,天津 300350【正文语种】中文【相关文献】1.微生物降解水杨酸的分子机制研究进展 [J], 孙英;王郑龙;张春杨2.微生物降解土壤中石油污染物的研究进展 [J], 刘晓春;阎光绪;郭绍辉;陈春茂;王伟财3.微生物降解角蛋白机制及角蛋白酶应用研究进展 [J], 张荣;凌晓宁;李昆太4.微生物降解角蛋白机制及角蛋白酶应用研究进展 [J], 张荣;凌晓宁;李昆太5.拟除虫菊酯类农药的微生物降解及其机制研究进展 [J], 赵叶子;陈智坤;王铮;吴桐;张颖萍;徐倩因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
海洋石油污染及其微生物修复研究进展
内容摘要
综上所述,石油污染土壤微生物修复技术的发展前景广阔,但仍面临诸多挑 战。未来研究应深入探讨微生物修复机理,加强微生物与物理、化学等修复手段 的结合,同时注重开发高效、稳定的微生物修复技术,提高实际应用中的效果和 稳定性。此外,加强实验室与实际应用的衔接,开展更多工程实例验证,有助于 推动石油污染土壤微生物修复技术的实际应用与发展。
结论
结论
综上所述,微生物修复石油烃土壤污染技术是一种具有重要意义和广泛应用 前景的环保技术。虽然目前该技术还存在一些问题,但随着研究的深入和技术的 不断进步,相信这些问题将逐渐得到解决。未来的研究方向应提高微生物降解效 率、探索更高效的微生物修复技术工艺以及深入研究微生物与环境因素的相互作 用等方面。
三、海洋石油污染生物修复技术研究现状
3、生物修复增强技术:通过添加营养物质、酶或其他化学物质来提高微生物 的降解能力;或者利用基因工程技术改造微生物,提高其降解能力。
四、海洋石油污染生物修复技术 发展趋势
四、海洋石油污染生物修复技术发展趋势
未来,海洋石油污染生物修复技术的研究将更加深入和系统化。以下是主要 的发展趋势:
内容摘要
虽然微生物修复技术在石油污染土壤修复方面已取得一定的成果,但仍存在 一些问题和不足。例如,不同地域、不同环境条件下,微生物的降解效果和速度 存在差异,需要深入研究;同时,微生物修复技术在实际应用中受多种因素影响, 如土壤理化性质、气候条件等,这些因素可能制约修复效果的稳定性。此外,目 前大多数研究集中在实验室阶段,真正应用于实际工程的案例较少,需要加强从 实验室到实际应用的转化。
谢谢观看
内容摘要
随着工业化的快速发展,石油污染问题日益严重。石油污染不仅对生态环境 造成严重影响,还对人类健康产生巨大威胁。因此,寻求有效的修复技术成为迫 切需求。微生物修复技术作为一种环保、节能、高效的技术手段,在石油污染土 壤修复领域具有广阔的应用前景。本次演示将探讨石油污染土壤微生物修复技术 的发展现状、关键问题及未来研究方向。
微生物治理海洋石油污染研究进展
微生物治理海洋石油污染研究进展海洋石油污染是近年来受到广泛关注的环境问题之一。
在海洋石油泄漏事故中,微生物是自然界中最早被动员起来应对石油污染的生物群体,其代谢产物也可以通过降解或转化石油烃类物质来减轻石油污染的影响。
微生物治理海洋石油污染成为了一项具有重要意义的研究课题。
本文将介绍一些关于微生物治理海洋石油污染的研究进展。
微生物降解石油烃类物质是一种有效的石油污染治理方法。
一些细菌和真菌具有降解烷烃和芳香烃的能力,可以通过代谢作用将石油烃类物质分解为水和二氧化碳。
研究发现,一些石油降解菌和真菌可以通过增加环境温度、适当增加营养物质和生物活性物质的添加等方法来提高其降解效率。
一些研究也发现微生物在降解石油烃类物质时产生的代谢产物具有一定的生物活性,如抗菌和抗肿瘤活性,这为开发石油降解菌和真菌的应用价值提供了新思路。
一些微生物也具有转化石油烃类物质的能力。
一种被称为微生物双变化工艺的方法通过菌种的选择和培养条件的优化,可以将石油烃类物质转化为高附加值的化合物,如生物柴油和生物聚合物等。
这种方法通过微生物的代谢特性来改变石油烃类物质的结构,提高其经济价值和环境友好性。
一些研究发现海洋中存在一些特殊的微生物群体,如沉积物微生物群落和海洋微生物共生体群落,这些微生物具有高效降解石油烃类物质的能力。
通过对这些微生物群落的研究,可以发现微生物降解石油烃类物质的机理和途径,并为开发新的微生物治理石油污染的方法提供理论基础。
微生物治理海洋石油污染仍然面临一些挑战。
一方面,海洋环境的复杂性和不可预见性使得微生物治理方法的应用面临种类繁多的微生物群落的选择和适应性的问题。
微生物治理方法需要长时间的实施和监测,且难以在大规模应用中实现。
生物修复石油污染土壤的研究进展
生物修复石油污染土壤的研究进展石油是目前世界上最重要的化石燃料之一,它的广泛使用给人们的生活带来了极大的便利,但同时也带来了严重的环境问题。
石油的开采、运输和使用过程中,不可避免地会对土壤和水体造成污染,而石油污染土壤的修复一直以来都是环境领域的一大难题。
石油在土壤中的存在会导致植被死亡、土壤结构破坏、微生物活性下降,严重影响土壤的生态功能。
对石油污染土壤进行修复,是维护生态平衡和人类健康的重要举措。
随着生物技术的不断发展,生物修复技术已成为石油污染土壤修复的主要手段之一。
本文将对生物修复石油污染土壤的研究进展进行综述,以期为相关领域的科研人员和工程技术人员提供参考。
一、生物修复技术的原理及分类生物修复是指利用微生物、植物或其代谢产物对受污染土壤进行修复的技术手段。
其原理是通过生物体吸收、降解或转化污染物,最终将其转化为无害的产物,从而实现土壤的净化和修复。
根据修复过程中生物体的不同作用方式,生物修复技术可以分为生物富集技术、生物降解技术和植物修复技术。
生物富集技术是通过引入特定的微生物或酶类来促进土壤中的污染物浓缩,从而实现有机物的富集和分离。
这种技术通常用于重金属等难降解有机物的修复,将目标污染物从土壤中转移至生物体内,再采用其他方法进行处理。
生物降解技术是利用微生物对有机污染物进行降解或转化,将有机物降解为不具有毒性或具有较弱毒性的物质,从而减轻土壤的污染程度。
这种技术对石油类化合物污染的土壤修复效果显著,成为当前生物修复技术中应用最为广泛的手段之一。
二、主要石油污染土壤的修复生物1. 石油降解细菌石油降解细菌是目前研究最为深入的一类微生物。
这些微生物具有较强的石油降解能力,能够分解石油中的烃类物质,将其转化为二氧化碳和水。
常见的石油降解细菌包括假单胞菌属、绿脓球菌属、放线菌属等。
这些微生物通过分泌代谢产物、生长并降解污染物,可以有效减轻土壤的石油污染程度。
2. 植物植物修复技术是一种绿色、环保的修复手段,被广泛应用于石油污染土壤的修复。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
石油成分复杂 ,降解速度慢 [ 6 ] ,随产地的不同 , 其处理方法不尽相同 。生物修复是治理石油烃污染 的最为有效的途径之一 。该技术具有高效 、经济 、无 二次污染以及应用范围广等优点 。本文对石油污染 土壤微生物降解性能 、影响石油污染土壤生物修复 的因素进行了探讨 ,并展望了该领域的研究进展 。
由于石油烃在水中的溶解度非常小 ,难以提供 足够的碳源和能量来维持微生物的生长繁殖 ,因此 微生物会进化出 2 种机制以强化与烃类的接触 ,即 特异性的附着机制和烃类的乳化 。前一种机制中 , 微生物通过菌毛或细胞膜表面的脂类或蛋白使细胞 形成疏水表面而附着于水中的油滴上 ;后一种机制 中 ,微生物可释放出乳化剂使油滴乳化 ,以利于微生 物的直接接触和利用 。由于乳化剂或表面活性剂对 微生物降解的广泛影响 ,近年来的相关研究较多 。 很多石油烃类污染物可强烈地吸附于土壤上 ,不易 降解 ,而表面活性剂能促进解吸和溶解 ,提高生物的 可利用性 ,并大幅度提高微生物的除油效果 [ 28 ] 。微 生物降解石油的活动主要在油 2水界面进行 ,石油的 疏水性阻碍了油的分散程度 ,直接降低了微生物与
第 29卷第 4期 2009年 8月
综述与论坛
山 西 化 工 SHANX I CHEM ICAL INDUSTRY
Vol. 29 No. 4 Aug. 2009
微生物降解石油烃研究进展
惠 艳
(西安建筑科技大学环境与市政工程学院 ,陕西 西安 710055)
摘要 :石油烃对环境产生的污染是目前全球普遍关注的焦点问题 ,生物修复是治理石油烃污染的 最为有效的途径之一 。探讨了石油烃降解菌的分类 、细菌对烃的黏附性以及基因工程菌的开发 , 讨论了微生物降解石油烃的影响因素和新的技术方法 ,并进行了展望 。 关键词 :石油烃 ;生物降解 ;菌剂 ;菌体表面特性
2009年 8月 惠 艳 ,微生物降解石油烃研究进展
·27·
油珠接触的表面积 ,从而大大降低了微生物降解石 油的效率 。表面活性物质能使液相中烃乳化分散 , 增大水相和油相界面的面积 ,从而使微生物细胞更 容易摄取烃 。虽然使用共溶剂或表面活性剂可促使 油乳化 ,但会产生新的污染 。生物表面活性剂比化 学表面活性剂更有优势 。曹娟 [ 29 ]从石油污染物中 筛选出了既能产生表面活性又能降解石油的降解菌 BHSN ,从而避免了外加生物表面活性剂与降解菌可 能产生的抑制作用 。 2. 4 底物之间的相互作用
在烃类化合物的微生物降解过程中 ,烃基质必 须通过外层细胞壁才能进入细胞内被烃降解酶降 解 ,因此烃基质的疏水性是微生物代谢 、降解烃类的 主要障碍 。一般来说 ,如果细菌的 ρ( CSH ) > 70% , 说明细菌细胞表面呈高疏水性 ; 如果 ρ( CSH ) < 30% ,则显示细菌细胞表面高度亲水 。细菌对烃的 黏附性越强 ,表明其细胞表面疏水性越强 。细菌的 细胞表面疏水性是影响细菌吸收和降解疏水性有机 物质的主要因素之一 。在利用微生物降解石油等烃 类污染物的过程中 ,细胞表面疏水性影响细菌等对 污染物的黏附 ,促进细菌对石油的吸附 [ 20, 21 ] 。张明 露等研究一株芽孢杆菌的细胞表面具有很强的疏水 性 。结果 表 明 , 这 有 助 于 菌 体 细 胞 对 烃 类 的 摄 取 [ 22 ] 。另外 ,疏水性变异性很强 ,不同物种乃至同 一物种不同品系的表面疏水性差异都非常明显 ,且 易受环境条件的影响 。 1. 3 基因工程菌的开发
除了对天然菌进行有效组合外 ,基因工程的发 展也应用于对降解菌的研究中 。复杂的烃类混合物 的降解需要有混合菌株的参与 ,但不同的菌株之间 可能会产生竞争或抵抗作用 ,而使用可高效降解多 种石油烃化合物的降解基因工程菌能避免此类问题 的产生 。
人们发现 ,降解菌的种属相同或相近时 ,得到 的能够利用相同底物的降解基因具有比较高的同 源性 [ 23 ] 。同一种属的菌株在利用不同的底物时 , 它的降解基因也可能出现很高的同源性 。利用降 解菌的种属同源性 ,将不同降解菌的降解基因通 过各种杂交技术获得新的基因片段 。尹红梅等 [ 9 ] 将蒽降解菌 A n815和绿色荧光蛋白标记铜绿假单 胞菌原生质体融合 ,得到了既能高效降解蒽又能 产生生物表面活性剂的融合子 F,且融合子对蒽的 降解速率比 A n815提高了 27. 3% 。但对这种方法 (基因工程菌 GEM s)应用的有效性及安全性常引 起争议 [ 24 ] 。
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 石油烃微生物降解的影响因素
2. 1 石油烃类物质的复杂性和异质性 石油烃是由上千种化学性质不同的化合物组成
的复杂混合物 。相同条件下 ,微生物对不同类型石 油烃的降解能力是不同的 。不同产地的石油中 ,各 种烃类的结构和所占比例相差很大 ,按其结构可分 为烷烃 (包括直链烷烃和支链烷烃 ) 、环烷烃 (多数 是烷基环戊烷 、烷基环己烷 )和芳香烃 (多数是烷基 苯 ) 。一般石油中不含有烯烃 [ 25 ] 。通过对各成分的 微生物降解率进行比较 ,认为饱和烃的降解率最高 , 其次是低相对分子质量的芳香族烃类化合物 ,高相 对分子质量的芳香族烃类化合物 、胶质和沥青质则 极难降解 [ 26 ] 。不同烃类化合物的降解率模式为直 链烷烃 >支链烷烃 >低相对分子质量芳香烃 >多环 烷烃 。 2. 2 营养元素
收稿日期 : 2009204207 作者简介 :惠 艳 ,女 , 1984 年出生 , 2009 年毕业于西安建筑科技大 学 ,硕士研究生 。研究方向 :多环芳烃生物降解 。
1 石油烃降解菌的研究
1. 1 石油烃降解菌种类 各种研究都将石油污染土壤中的土著菌作为菌
源 ,然后经过反复驯化 ,分离出不同种类的高效降解 菌 。据有关文献介绍 [ 7213 ] ,对石油烃类降解最重要 的细菌是无色杆菌属 ( achromobacter) 、不动杆菌属 ( acinetobacter) 、产碱杆菌属 ( alcaligenes) 、芽孢杆菌 属 ( bacillus) 、黄杆菌属 ( flavobacterium ) 、诺卡氏菌 属 ( nocardia) 、假单胞菌属 ( p seudomonas)及微球菌 属 (m irococcus)等 。高效菌对石油烃的降解性能因 菌种不同而各有差异 。此外 ,石油烃的降解特性还 与其反应条件和石油烃的组分有关 。
石油烃类物质的生物降解是极其复杂的 ,其过 程是多种微生物共同作用的结果 。单一菌很难将烃 类物质彻底降解 ,而只是一种截止式转化 ,转化产物 会聚集起来 ,不能彻底矿化 [ 14 ] 。对于单一菌株的研 究多数是为了确定其降解特性 ,期待从其个性中找 到共性 ,以便应用于生物修复中 。混合菌降解效果 要好于单一菌 ,这是因为混合菌株能使基质完全矿 化 ,实际上是互补分解代谢 ,使得基质完全降 解 [ 15218 ] 。对于混合菌降解的研究也只是将单一优 良菌株进行简单组合 ,如双株菌 、多株菌或全混合 菌 ,没有有效地研究为什么是最佳组合 。
氮源和磷源是微生物降解烃类物质的限制因 子 。氮元素和磷元素影响细菌生长繁殖 ,又因微生 物对溶解态的物质容易吸收 ,而石油污染物水溶性 很小 ,故近年来生物整治研究致力于开发亲油性的 新型氮源和磷源 ,使其在水体中附着于石油烃类物 质而维持菌体的持续生长 。何良菊 [ 27 ] 等的研究结 果表明 ,只有 5. 67 ∶1 的氮 、磷元素添加比例与细胞 中氮 、磷元素比例接近 。只有调整好微生物的各种 必需营养元素的数量 、形式和比例 ,才能使降解过程 得以顺利进行 。这些元素包括 N、P、K、Na、S、Ca、 M g、Fe、M n、Zn和 Cu。厌氧菌必需的微量元素包括 N i和 Co。 2. 3 表面活性剂
多数石油降解菌只能用于一种或几种烃类 [ 19 ]
·26·
山 西 化 工 2009年 8月
的降解 。谢丹平等通过对残油的 GC2M S测定分析 , 确定了 4株高效降解菌在降解石油时所起的作用 。 结果表明 ,各菌对石油中不同组分起降解作用 。另 外 ,最先与烃类接触的微生物菌群对于决定烃类降 解的速率非常重要 。关于微生物间的相互作用 ,目 前的研究工作主要集中于多种微生物对底物的协同 代谢上 。 1. 2 细菌对烃的黏附性
1) 针对石油烃 3 种主要组分直链烃 、环烃 、芳
香烃 ,分别分离驯化得到不同高效降解菌 。 2) 对各种降解菌菌体表面性质进行研究 ,如接
触角的测量 、表面疏水性的测量 、表面电荷及乳化性 质等 。根据菌体本身性质进行分类 ,建立数据库 ,为 下一步组成优良菌剂奠定基础 。
3) 可用 GC2M S测定降解前 、后石油烃组分的 变化情况 ,结合降解过程中微生物生长曲线 ,确定各 菌种在降解过程中所起的作用主要在哪个阶段 。
[ 3 ] 张学佳 ,纪 巍 ,康志军 ,等. 土壤中石油类污染物的 自然降解 [ J ]. 石化技术与应用 , 2008, 26 (3) : 2732278.
[ 4 ] Luiza Jecu. Solid state fermentation of agricultural wastes