营养盐对微生物降解海水中石油污染物的影响及条件优化

论文摘要

当海水遭受石油污染后,其石油的降解速度,除受石油降解微生物、污染物的物理化学特性影响因素影响外,还受营养物质的供给情况等因素的影响。石油污染物提供的主要是碳、氢元素,海水中的氧、氮、磷的缺乏最可能成为微生物降解石油的限制因素。因此,开展营养盐对微生物降解油污海水的作用效果的研究具有极为重要的意义。本课题研究了营养对微生物降解海水中柴油的作用效果,通过试验,得出了以下一些主要结论:1、施加N、P营养盐可以促进石油污染物的生物降解,减少污染物在环境中的停留时间,可使柴油污染物半衰期从25d缩短为5d。施加营养盐对土著菌在降解柴油方面都有明显的促进作用,最大降解率由28.91%提高到53.64%。在施加N、P营养盐同时施加Mg2+、Fe3+等微量元素,可以使石油污染物的生物降解率达到83.7%。2、石油降解菌在pH值为7.0～7.5时对柴油的降解效果最好,达60%以上,而此时的菌体富集程度也较高（OD值为0.387～0.409,为最低时的2倍）。当溶解氧量在5.25～6.86mg/L时柴油降解率随着氧溶解量的增加而迅速增加。当溶解氧为6.86mg/L时降解率达到61.37%。3、与铵盐相比,硝酸盐氮在刺激微生物生长方面效果显著,但是微生物首先吸收的是氨氮并且氨氮的存在会限制微生物对硝酸氮的吸收。与有机氮相比,降解柴油的微生物更倾向于利用无机氮作为生长的N源。最佳的C:N:P约为100:10:2。4、比较施加简单无机营养和缓释尿素,发现前者对柴油降解率影响比较明显,去除效率最高可达74.1%。一次性直接投加较每隔三天间断投加能够提高柴油降解率。5、采用Plackett-Burman（PB）法和中心复合设计（Central Composite Design）法对影响柴油降解率的6个条件进行筛选优化。PB试验设计与统计学分析表明:氮源、磷源、pH是影响柴油降解率的三个关键因素。以柴油降解率为响应目标,对三因素进行中心复合设计,并经响应面法优化分析得到影响柴油降解率的二阶模型,确定了施加营养盐试验的最优操作条件为:氮源（NANO3）为0.143g,磷（KH2PO4）为0.022g,pH值7.4。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 海洋石油污染的来源及危害
• 1.2.1 海洋石油污染来源
• 1.2.2 海洋石油污染危害
• 1.3 石油生物降解机理
• 1.3.1 烷烃的降解途径
• 1.3.2 环烷烃的降解途径
• 1.3.3 芳香烃的降解途径
• 1.4 强化生物修复技术的途径
• 1.4.1 营养物质的添加量及配比
• 1.4.2 添加适当的电子受体
• 1.4.3 添加油降解菌
• 1.4.4 添加表面活性剂
• 1.4.5 接种和基因工程菌的开发
• 1.5 课题提出、研究的目的和意义
• 1.5.1 课题的提出
• 1.5.2 研究的目的和意义
• 1.6 国内外对研究施加营养降解油污海水技术的综述
• 1.6.1 施加营养类型和投加量的研究现状
• 1.6.2 环境因素对石油降解微生物作用的研究现状
• 1.6.3 微生物降解油的数学模型
• 1.7 本课题研究的主要内容
• 第2章 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验药品
• 2.1.3 试验器材
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 柴油污染海水的配制
• 2.2.2 菌种的筛选与富集
• 2.2.3 柴油降解试验
• 2.3 试验测定方法
• 2.3.1 分析方法
• 2.3.2 柴油标准曲线的测定
• 第3章 营养盐对微生物降解柴油污染物的影响研究
• 3.1 添加营养对微生物降解柴油性能的影响
• 3.1.1 添加营养盐对降解率的影响
• 3.1.2 添加营养物对土著菌和驯化菌的影响比较
• 3.1.3 添加矿质元素对降解率的影响
• 3.2 初始pH和溶解氧量对降解率的影响
• 3.2.1 初始pH对降解率的影响
• 3.2.2 溶解氧量对降解率的影响
• 3.3 营养类型对降解率的影响
• 3为氮源对降解率的影响'>3.3.1 以NaNO₃为氮源对降解率的影响
• 4）₂SO₄为氮源对降解率的影响'>3.3.2 以（NH₄）₂SO₄为氮源对降解率的影响
• 4NO₃为氮源对降解率的影响'>3.3.3 以NH₄NO₃为氮源对降解率的影响
• 2）₂为氮源对降解率的影响'>3.3.4 以CO（NH₂）₂为氮源对降解率的影响
• 3.3.5 不同氮源对降解率的影响比较分析
• 3.4 不同碳氮磷比对降解率的影响
• 3.5 不同施加营养盐方式对降解率的影响研究
• 3.5.1 缓释肥料释放肥料性能
• 3.5.2 不同施加营养盐方式对降解率的影响研究
• 3.6 小结
• 第4章 施加营养盐的优化研究
• 4.1 Plackett-Burman设计法筛选显著因素
• 4.2 响应曲面（CCRD）试验设计
• 4.3 小结
• 第5章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢