高效石油降解菌群的构建及其固定化研究

论文摘要

随着石油污染的日益加重,高效无污染的生物修复技术逐渐成为治理石油污染的重要方法之一,受到广泛关注。石油是由饱和烃、芳香烃类化合物和少量的沥青质、树脂类等组成的复杂混合物,而单菌株所能代谢的石油组分通常十分有限,难以将石油从环境中彻底去除。混合菌群之间的协同作用有助于提高微生物对石油的降解能力。因此如何利用不同菌种间的相互作用,优化组合出合理、高效的降解菌群是目前的研究热点。固定化微生物技术可以使微生物高度密集并保持其生物活性,强化对石油的降解效果。本研究把实验室已筛选得到的烷烃降解菌GS3C、菲降解菌GY2B和芘降解菌（GP3A和GP3B）进行驯化,结果表明这些菌能以原油为唯一碳源进行良好的生长繁殖,并对原油有一定的降解效果,去除率都在30%以上。经过GC-MS分析,GS3C能基本去除原油中的直链烷烃化合物, GY2B对芳烃类化合物有很好的降解效果,GP3A对C<20的中短链烷烃化合物和芳烃类化合物有一定的降解作用,GP3B对烷烃类和芳烃类化合物的降解效果一般。利用这四种菌构建高效混合菌群,筛选出最优混合菌G8,对石油的去除率达到68.76%,比单菌株提高了近30%。经GC-MS分析, G8保留了单菌株GS3C和GY2B的降解特性,能基本去除原油中的烷烃类化合物,同时对芳烃类化合物表现出较强的降解能力,通过三种菌的共同作用增强了对原油的完全去除能力。对混合菌G8的降解性能进行研究发现混合菌G8的最佳混合比例为1:1:1,其最适生长条件为:温度为30℃,初始pH值为7.0,接种量为4%,石油浓度为2000 mg/L,在最佳环境条件下降解5d后使石油去除率达到69.20%。采用稻草秸秆和玉米秸秆2种载体对混合菌G8进行表面吸附固定,结果表明固定化菌对原油的去除效果比游离菌或者载体与菌液的混合物好,不灭菌的秸秆对原油的去除效果都比灭菌的好。其中稻草秸秆固定化菌的去除率达到90%～95%,玉米秸秆固定化菌的去除率为95%～98%,都比单纯的游离菌G8提高了近40%。选择不灭菌的玉米秸秆为最佳载体固定混合菌G8,对原油的去除率达到98.19%,效果最佳。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 石油污染的来源与危害
• 1.2 石油污染的生物修复技术
• 1.2.1 降解石油的微生物
• 1.2.2 微生物降解石油烃类的机理
• 1.2.3 影响石油生物修复的因素
• 1.3 石油污染土壤的生物强化修复措施
• 1.3.1 投加表面活性剂
• 1.3.2 添加营养盐
• 1.3.3 提供电子受体
• 1.3.4 投加高效降解菌
• 1.4 固定化技术在石油污染生物修复中的应用
• 1.4.1 固定化方法
• 1.4.2 固定化载体的选择
• 1.4.3 固定化技术在石油污染生物修复中的应用
• 1.5 本课题研究的意义、研究内容和技术路线
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 技术路线
• 第二章 单菌株的驯化及其降解性能的研究
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌种来源
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 培养基
• 2.1.4 主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 微生物生长量的测定
• 2.2.2 原油的测定方法
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 菌种的驯化
• 2.3.2 单菌株对原油降解性能的测定
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 最大吸收波长和标准曲线的确定
• 2.4.2 紫外分光光度法的回收率
• 2.4.3 菌种驯化的结果
• 2.4.4 单菌株对原油的降解性能
• 2.4.5 对残油的GC-MS分析
• 2.5 小结
• 第三章 高效混合菌群的构建及其降解性能的研究
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 菌种
• 3.1.2 试剂及仪器
• 3.1.3 培养基
• 3.1.4 微生物量的测定
• 3.1.5 原油去除率的测定
• 3.1.6 混合菌的微观结构观察
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 混合降解菌降解性能的测定
• 3.2.2 环境条件对混合菌降解的影响
• 3.2.3 培养时间对降解原油的影响
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 高效降解混合菌群的构建
• 3.3.2 混合菌G8 的菌种间不同比例对降解原油的影响
• 3.3.3 环境条件对混合菌G8 降解原油的影响
• 3.3.4 培养时间对降解原油的影响
• 3.3.5 残油的GC-MS分析
• 3.4 小结
• 第四章 固定化混合菌G8 的初步研究
• 4.1 实验材料与方法
• 4.1.1 菌种
• 4.1.2 固定化载体
• 4.1.3 试剂及仪器
• 4.1.4 培养基
• 4.1.5 原油去除率的测定
• 4.1.6 表面吸附固定微生物的方法
• 4.1.7 固定化微生物的微观结构观察
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 固定化菌与游离菌对降解原油的对比实验
• 4.2.2 固定化混合菌G8 降解原油随时间的变化
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 固定化菌与游离菌对降解原油的对比实验
• 4.3.2 固定化混合菌G8 的微观结构观察
• 4.3.3 固定化混合菌G8 降解原油随时间的变化
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢