石油污染湿地中长链烷烃的微生物降解研究进展

综合阐述了石油污染湿地长链烷烃的微生物降解研究的国内外进展。对长链烷烃的微生物降解机制、影响微生物降解长链烷烃的湿地环境要素、生物表面活性剂和群落结构及近十几年微生物降解长链烷烃的研究等进行了系统讨论。综述表明,从生理生化观察到分子生物学的引入,微生物降解长链烷烃有了突破性的进展;从分子角度来看,好氧微生物和厌氧微生物对长链烷烃不同的降解机制,决定于各自起关键作用的酶;随着长链烷烃降解酶基因序列的确定,基因工程菌成为长链烷烃降解微生物的研究热点;构建出环境适应性强且长链烷烃降解效率高的基因工程菌或者群落,可以有效地应用于石油污染湿地。针对不同石油污染湿地类型,提出相应的修复方案。在采用微生物修复法进行石油污染湿地修复时,应充分考虑湿地生态系统的环境特点和石油污染实际情况。目前,完善长链烷烃降解酶基因库仍是微生物降解长链烷烃的重要研究内容。     

大庆市群英西泡底泥中长链烷烃分布特征及其微生物修复方法研究

于2015年9月6日,采集大庆市典型石油污染湖泊——群英西泡的底泥样品,对底泥中的长链烷烃分布特征及其微生物修复方法进行了研究;采用气相色谱分析法,分析了群英西泡湿地底泥中长链烷烃的组分和含量。研究结果表明,在大庆市群英西泡底泥中检测到的长链烷烃中,主要以C24、C26和C28碳链烷烃为主,底泥中长链烷烃的平均质量比为584.42 mg/kg,其中,C26的含量最高,为122.72 mg/kg,约占总含量的21.00%;混合菌群对长链烷烃的最优降解条件为接菌量D-3︰L-2为1︰2、氮磷比为100︰1、初始p H为6.0和底泥温度为27℃。通过比较两种修复方法,建议采用对长链烷烃降解效率中等的第一种方法(p H为8.4、氮磷比为50︰1、接菌量比例为1︰1和底泥温度为27℃)。     

石油污染湿地土壤生物修复研究进展

从石油污染湿地土壤生物修复的植物修复、微生物修复和植物—微生物联合修复3方面综合阐述了国内外该领域的研究现状。在采用植物进行石油污染湿地修复时,选择湿地环境下典型植物或者能适应湿地特殊环境的植物品种是常用的也是有效的方法之一。在采用微生物进行石油污染湿地修复时,主要通过投加外源微生物和改变环境因素或施加营养元素刺激土著微生物等方式。植物—微生物联合修复石油污染湿地的方法,则是利用微生物自身作用促进植物生长,从而增加植物吸收、降解污染物的能力。由于植物或微生物的生长对污染物浓度有一个耐受极限,植物和微生物修复的效果主要取决于石油污染物浓度。为此,将湿地的石油污染浓度降到植物—微生物可降解范围内,并提高联合修复的降解效率,将是今后石油污染湿地土壤生物修复研究的重点。     

影响南极海洋石油烃低温降解菌希瓦氏菌NJ49生长和降解率的环境因素研究

以柴油为唯一碳源和能源,从南极海水海冰微生物资源库中筛选到一株石油烃低温降解菌希瓦氏菌NJ49,并对影响其生长和降解率的环境因素(pH、温度、盐度、营养盐和表面活性剂)进行了初步研究。结果表明:希瓦氏菌NJ49可作为低温海域石油烃污染生物修复的菌源,其生长和降解的最适条件为:初始pH7.5,温度15℃,盐度6%,摇瓶装量80ml,最佳氮源硝酸铵,最佳磷源为磷酸二氢钾和磷酸氢二钾的混合物,添加表面活性剂可促进希瓦氏菌NJ49的生长和生物降解率。     

黄河三角洲湿地土壤中功能微生物群落的结构特征和影响因素研究进展北大核心CSCD

黄河三角洲湿地拥有丰富的微生物资源,明确该湿地的功能微生物群落结构特征及其驱动因素,对黄河三角洲湿地环境保护与土壤微生物资源的合理开发与利用具有重要意义。概述了参与黄河三角洲湿地土壤地球化学循环的功能微生物群落的组成,总结了土壤含盐量、土壤深度、植物类型、水淹状况和湿地类型等因素对微生物群落结构的影响。综述结果表明,黄河三角洲湿地土壤中亚硝基菌属(Nitrososphaeria)和根瘤菌属(Rhizobium)微生物介导的氮循环、真菌、固碳细菌、甲烷氧化细菌和产甲烷菌介导的碳循环、解磷菌和丛枝菌根真菌介导的磷循环、delta-变形菌纲下的硫酸盐还原菌介导的硫循环,在区域地球化学循环和污染物降解中起到重要作用;子囊菌门、变形杆菌门、厚壁菌门和放线菌门微生物是功能微生物群落的优势耐盐微生物;通过分析黄河三角洲湿地土壤中与污染物降解相关的功能微生物,对利用土著植物和耐盐微生物构建被污染土壤的原位生物修复系统进行了展望,以期从微生物角度为黄河三角洲湿地的保护和生态修复提供参考依据。     

极地海洋石油烃污染物的生物降解研究进展

随着南极考察活动的发展和北极地区的开发利用,极地海洋中的石油烃污染逐渐增多。由于这些地区常年处于低温状态,石油烃的自然降解非常缓慢。生物降解是修复污染的一个主要机制,具有经济、高效的特点。极地海洋环境中存在着大量烃降解菌,它们在清除当地石油烃污染中发挥了很大作用,并显现出了低温修复的潜力。本文从极地海洋环境中的石油烃降解菌、影响低温降解的因素、降解基因和低温生物修复四个方面介绍了国外对该领域的研究成果。     

南极菲尔德斯半岛土壤可培养细菌多样性分析

对中国第29次南极科学考察采自南极菲尔德斯半岛区域16个站位的土壤样品进行了细菌的分离培养。经细菌16S r DNA序列测定及系统发育分析,共鉴定得到3个门,13个属的67株细菌。其中优势门为放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria),优势属为节杆菌属(Arthrobacter)和假单胞菌属(Pseudomonas)。对受到不同外界动物因素影响的4个典型站位的土壤理化性质进行了测定,初步分析了土壤理化因子对可培养细菌群落结构的影响。结果表明在菲尔德斯半岛人活动对土壤中可培养细菌群落的影响显著区别于企鹅和海豹。研究还对产淀粉酶的菌株进行了筛选,发现8株产淀粉酶的菌株。     

一株北极海洋细菌及其蛋白酶的生理生化特征研究

从北极海洋环境中筛选分离出一株产胞外碱性蛋白酶的革兰氏阴性杆菌 Ar/ W/ b/ 75°2 5′ N/ 1。该菌能在 7～ 30℃范围内生长 ,并且在 30℃条件下生长良好 ,但不能在 40℃条件下生长。该菌在 0 .5%～ 1 0 % Na Cl的盐浓度范围内能良好生长 ,表现出一定的嗜盐性。葡萄糖、蔗糖及可溶性淀粉等碳源物质可被该菌株利用以供生长之需 ,其中以葡萄糖最佳。氮源物质中 ,蛋白胨是最有利于菌株生长、产酶的有机氮源 ,而 NH4 NO3则是效果最好的无机氮源。对该菌蛋白酶的酶学特性研究表明 :所产胞外蛋白酶占其蛋白酶总量的 75.7%左右 ;蛋白酶反应的最适温度为40℃ ,酶活力在温度不高于 40℃条件下保持稳定 ;该菌蛋白酶具有较宽的 p H活性范围 ,在 p H7～ 1 1均表现出较高酶活力 ,其最适 p H在 8左右     

一株湿地水体脱氮好氧反硝化细菌的分离鉴定及其特性

为了明确好氧反硝化微生物在氮元素污染湿地水体原位修复工程中的可行性,采用培养基富集,NO3-BTB平板划线法,从大庆湿地筛选到一株好氧反硝化细菌DQ1,通过生理生化测定和16S rRNA测定(登录号为:JQ669957)鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)。菌株DQ1在以硝酸盐为唯一氮源,以柠檬酸为唯一碳源,在30℃的条件下静止培养30 h,总氮(TN)去除率达到91.9%,整个过程中没有检测到亚硝态氮(NO2-—N)的积累;在初始氮源浓度为1 930 mg/L,以柠檬酸、酒石酸钾钠、无水乙酸、葡萄糖和乙醇等为唯一碳源,5d总氮去除率分别为97.4%、97.1%、97.2%、97.6%和98.5%。当pH为6.5、6.95、7.45、8.0和8.5时,5 d总氮去除率分别为93.71%、97.27%、97.59%、97.35%和96.85%;当初始pH为7.45时,总氮去除率最高达97.59%,菌株DQ1在温度20~37℃范围内,5 d总氮去除率分别为98.03%、98.12%、98.23%和98.05%。     

一株反硝化聚磷菌的脱氮、除磷能力及其固定化净化水体的研究

主要研究了反硝化聚磷微生物对湿地受氮、磷污染水体的净化功能及在实践应用中的技术可行性.研究基于从大庆龙凤湿地富营养化水体中分离并鉴定到的一株假单胞菌(Pseudomonas putida),将其命名为DQ1.结果表明,菌株DQ1在以硝酸盐为唯一氮源,以柠檬酸为唯一碳源,在30℃的条件下静止培养30h,能将培养液中91.64％的总氮去除,去除速率达到11.33 mg/(L·h);在厌氧条件下培养2h,上清液总磷质量浓度上升27 mg/L,菌株DQ1表现出明显的有氧反硝化聚磷的特性;静止培养28h,聚磷量则可达到94.72 mg/L,磷去除率为99.6％.在高碳磷比和低碳磷比的污染体系中,菌株DQ1都对磷有较好的去除效果.DQ1固定化技术在湿地水体修复方面有很强的应用潜力,经过6h,水体中的氮和磷都能被有效去除,氨氮质量浓度由5.38 mg/L降至检测限以下,而硝态氮去除率可达98.48％,磷去除率达到97.46％.     

北京市白河湿地香蒲根际土壤细菌多样性

以北京市白河再生水补水口人工湿地香蒲(Typha angustata)根际土壤为研究对象,采用LB、R2A和YG培养基分离培养法,研究香蒲根际可培养细菌群落在不同培养基条件下的群落结构差异及优势菌属。结果表明,由R2A培养基分离培养的香蒲根际细菌群落丰度(4门,20菌属,82株菌株)最高,其次为由LB培养基分离培养的细菌群落丰度(3门,16菌属,118株菌株),由YG培养基分离培养的细菌群落丰度(2门,8菌属,24株菌株)最低;从3种培养基优势类群组成结构看,香蒲根际细菌主要包括变形菌门γ亚群(87.66%)、变形菌门β亚群(6.17%)、厚壁菌门(5.29%)和拟杆菌门(0.88%),其中,不动杆菌属(Acinetobacter)为最优势属,其次为拉乌尔菌属(Raoultella)、假单胞菌属(Pseudomonas)和克雷伯氏菌属(Klebsiella);R2A培养基细菌群落的Shannon-Wiener指数和Margalef指数最高,分别为2.23和1.87,其次为LB培养基细菌群落的两种指标,分别为1.75和4.13,YG培养基细菌群落的两种指标最低,分别为3.14和1.52;YG培养基细菌群落的Pielou指数最高(83.44%);从不同培养基优势菌属功能分析结果来看,从LB培养基中获得参与氮循环和碳循环的优势菌属菌株(各为19株)最多;从R2A培养基中分离培养的降解有机污染物的优势菌属菌株(8株)最多;从YG培养基中分离获得的抑制病原菌菌株(8株)最多。     

基于杂草植物的石油烃污染土壤生态修复

在过去的几十年内,人们在致力于采用合适的原位修复技术以加速对现有人为污染的石油烃的降解与净化方面做了大量工作。至今,原位植物修复,即采用高等植物去除、稳定、降解和／或代谢有毒有害污染物的方法,已经成为对石油烃污染环境治理修复的具有前途的新兴技术。杂草植物由于具有大量的纤维根系和极为强壮的特征,因其有助于穿透污染土壤而建立一个强大的根际圈,进而在植物修复方面一般表现为巨大的潜力。本综述首先对石油烃污染土壤实施植物修复所涉及的一些重要机制,包括植物积累、植物稳定、植物降解、植物挥发和根际降解作用,进行了概述和探讨。近年来,在进一步促进石油烃污染土壤的植物修复效率方面,改进并研制了相当数量的实验方法。此外,来自实验研究结果的成功给予研究人员以极大的鼓励,尤其促使人们在田间尺度上实施石油烃污染土壤的植物修复方面做了一些有益的尝试。然而,所有这些工作均存在着诸多局限和困难,有待我们去克服,从而使我们的研究从实验室的尺度发展到田间的应用上。     

乌裕尔河滨河湿地不同退耕还湿方式下土壤养分恢复特征

以乌裕尔河滨河湿地退耕还湿示范区为研究对象,在自然恢复和人工修复的湿地恢复方式下,研究典型湿地植物群落土壤的p H、有机质含量、速效氮含量、速效磷含量、速效钾含量和电导率的变化。结果表明,随着退耕时间的增加,与人工修复方式相比,自然恢复方式对土壤的改良作用更显著;在不同植物群落中,小叶章(Calamagrostis angustifolia)群落对实验区湿地的土壤养分恢复更具促进作用。     

塔吉克斯坦哈特隆州土壤可培养细菌多样性分析

采用纯培养、结合核糖体DNA扩增片段限制性酶切分析(16S r DNA PCR-RFLP)、RepPCR及16S r DNA序列测定和系统发育分析方法研究塔吉克斯坦哈特隆州土壤可培养细菌群落结构和种群多样性。从哈特隆州的农田、天然草地、林地及荒漠土壤中分离获得110个菌株,分布在厚壁菌门(Firmicutes)(80.9%)、变形杆菌门(Proteobacteria)(17.2%)和放线菌门(Actinobacteria)(1.85%)三个类群中,归属于芽孢杆菌(Bacillus)、寡养单胞菌(Stenotrophomonas)、短杆菌(Brevibacterium)、节杆菌(Arthrobacter)、棍状杆菌(Clavibacter)、短波单胞菌(Brevundimonas)、贪食菌(Variovorax)、假单胞杆菌(Pseudomonas)、芽孢八叠球菌(Sporosarcina)、赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus)、无色杆菌属(Achromobacter)和Rheinheimera共12个属中。其中Bacillus(71.8%)为该地区土壤可培养细菌绝对优势种群,Pseudomonas(10.9%)为次优势种群。对优势种群Bacillus的Rep-PCR基因组指纹图分析表明,63株分离物有17种不同的多态性指纹图谱,具有较为丰富的多样性特征。不同样地土壤中可培养细菌的种群分布、结构组成及多样性存在明显差异,与土壤环境密切相关。Shannon多样性指数、Simpson优势度和Pielou均匀度指数与土壤有机质、全氮、碱解氮及含水量呈显著正相关(p0.05)。土壤速效钾含量也是显著影响细菌Shannon多样性、Simpson优势度的重要因素。研究不仅为后期功能菌株的筛选提供了基础,也为塔国不同土地利用方式下土壤环境评价提供了依据。     

黄河三角洲石油污染对湿地芦苇和碱蓬幼苗生长影响的模拟研究

黄河三角洲湿地是中国最具代表性的滨海湿地之一,也是中国第二大油田——胜利油田的产油区,石油污染已成为本区湿地生态系统退化的重要因子。在温室条件下模拟研究了该区滨海湿地土壤中2种不同浓度(0.5%、2.0%)石油污染对黄河三角洲地区典型物种芦苇(Phragmites australis)和盐地碱蓬(Suaeda salsa)幼苗生长的影响。结果表明,随着石油浓度的增高,芦苇和盐地碱蓬株高的受抑制程度不断增强,随着时间的推移,石油污染对芦苇分蘖的抑制作用减弱,而对盐地碱蓬幼苗的分枝数抑制作用加大。随石油浓度的增加,盐地碱蓬幼苗叶片中可溶性蛋白质含量先升高后降低,丙二醛含量和过氧化物酶活力先降低后升高,过氧化氢酶活力显著降低;芦苇幼苗则对石油污染表现出相对较强的耐受性。不同石油污染条件下芦苇幼苗叶片叶绿素含量表现出先下降后升高的变化趋势。从整体上来看,石油烃类污染对盐地碱蓬幼苗的抑制作用要高于芦苇幼苗,也说明在处理石油烃类污染物中芦苇比碱蓬更具有优势。     

北极斯瓦尔巴群岛冰川流域可培养细菌的系统发育多样性及固氮菌初步研究

从北极斯瓦尔巴群岛冰川流域的上、中、下游采集了5种代表性土壤和冰川融水样品(MT、AT、TN、BT、MS),采用常规LB和严格无氮培养基低温培养方法,对其中的可培养细菌和潜在固氮细菌进行了总菌计数以及菌株的富集、分离与纯化。经菌落菌体形态观察、16S r RNA基因初步测序排重、固氮基因nif H的PCR检测,分别选取48株可培养分离细菌和31株潜在固氮菌进行了基于16S r RNA基因全序列测定的系统发育分析。目的是初步了解该特殊生境中可培养细菌(包括潜在固氮菌)的多样性及其分布状况,为进一步研究它们在此生境中的生态功能奠定基础。实验结果表明,可培养细菌在5个采集样品中的总菌数为BTTNATMT=MS,严格无氮培养基分离菌总菌数为BTATMTTNMS。48株可培养代表菌分属于Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes 4个门的7纲、14属之中,它们在5个样品中的多样性程度为BT(6纲、6属)MT(4纲、6属)AT、MS(均为3纲、3属)TN(2纲、3属),优势菌群主要分布在γ-proteobacteria纲的Pseudomonas属(20.8%,集中在AT、BT、MS样品中)和β-proteobacteria纲的Janthinobacterium属(35.4%,集中在MS样品中),表现出一定程度的系统发育多样性。潜在固氮菌实验结果表明,能在严格无氮培养基上生长且可检测到nif H的31株代表菌具有极为单一的系统发育多样性。其中90.32%菌株集中在γ-proteobacteria纲的Pseudomonas属,仅在MT和MS样品中有3株菌分布在α-proteobacteria纲的Rhizobium属、β-proteobacteria纲的Janthinobacterium属和Actinobacteria纲的Arthrobacter属,它们与分离自其他极端环境的相关标准菌株具有高度16S r RNA基因同源性。另外,本实验还发现有8株菌的16S r RNA基因序列与相关标准菌株的相似度低于98.50%,推测它们具有成为该特殊生境下新种的潜质。     

珠江河口新、老围垦区湿地土壤全磷含量分布特征

在珠江河口新、老围垦区内,在沟渠、滨河湿地和围垦湿地中,采集0~40 cm深度的土壤样品,测定其全磷和金属铁、铝、钙、镁、镉的含量,分析了土壤全磷含量的分布特征,以及土壤金属对全磷含量的影响。结果表明,各类型湿地表层土壤(0~10 cm)全磷含量(335.8 mg/kg~1 190.1 mg/kg)总体高于全国土壤全磷含量平均水平。老垦区沟渠表层土壤全磷含量显著高于新垦区(n=39,p0.05),而新垦区滨河湿表层土壤全磷含量高于老垦区(n=45,p0.05)。老垦区内,沟渠表层土壤全磷含量显著高于滨河湿地(n=57,p0.05)。除滨河湿地以外,新垦区和老垦区的沟渠和围垦湿地的土壤全磷含量差异不显著。除新垦区围垦湿地以外,其他湿地土壤全磷含量总体上随着土壤深度的增加而降低。相关分析结果表明,新垦区(n=20)和老垦区(n=32)沟渠和老垦区滨河湿地(n=16)土壤中全磷含量与铁、铝、镁的含量显著正相关(p0.01)。钙的含量只与新垦区围垦湿地土壤全磷含量显著负相关(n=16,p0.05)。除老垦区滨河湿地和新垦区围垦湿地以外,其他湿地土壤全磷含量与镉含量显著正相关(p0.05)。     

紫外光照下锐钛型Fe-TiO2粉末对甲基蓝的催化降解

采用水热法自制的锐钛型Fe-Ti O2粉末在紫外光(λ=254 nm)照射下,对有机污染物甲基蓝进行光催化降解,研究了甲基蓝溶液的初始浓度、溶液的p H、Ti O2掺杂量、Ti O2用量、反应时间等因素对甲基蓝降解率的影响。结果表明:在甲基蓝溶液初始浓度为50 mg/L(p H=6)、Ti O2掺铁量3%(摩尔分数)、Ti O2粉末用量为1.00 g/L、室温18℃下经紫外光照射反应105 min,甲基蓝的降解率达到97.3%。     

一株产海藻糖合成酶南极海洋低温细菌的鉴定

从南极普里兹湾海域海水中分离到一株产海藻糖合成酶的海洋低温细菌BSw10041,革兰氏阴性,杆状,有极生鞭毛,能运动,菌落半透明。进行了常规生理生化和BIOLOG GN2细菌鉴定系统测试,结果表明菌株BSw10041与恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的表型特征非常相似。为了进一步确定菌株BSw10041的分类学地位,测定了其16S rDNA序列,分析了相关细菌相应序列的同源性,构建了系统发育树,结果表明BSw10041与P．putida的亲缘关系最近。综合上述结果,菌株BSw10041可鉴定为Pseudomonas putida,定名为Pseudomonas putida BSw10041。     

吉尔吉斯斯坦伊塞克湖一处土壤样品细菌多样性

采用纯培养方法从吉尔吉斯斯坦共和国伊塞克湖一处温泉旁的土壤中分离到32株细菌,通过ARDRA 分析后得到不同的类群,从各个类群中随机选取1个代表菌株进行16S rDNA 序列测定和系统发育的分析。结果表明：分离的菌株分布在假单胞菌属（Pseudomonas）、类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、芽孢杆菌属（Bacillus）、寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）、Lysinibacillus、溶杆菌属（Lysobacter）、短芽孢杆菌属（Brevibacillus）、根瘤菌属（Rhizobium）、变形杆菌属（Proteus）等9个属,且部分菌株的16S rDNA序列同源性低于97%,可能是潜在的新种。结果揭示了该样点可培养细菌种群的多样性及独特性。