石油降解菌及其混合处理对原油降解特性的研究

论文摘要

石油的密度小,粘度强,乳化能力低,容易与土粒粘连,降低土壤质量；其中的污染物成分渗透到地下水,河流,海洋中影响到环境中的水质量；它其中的多环芳烃成分具有致癌,致畸变等作用,危及人类健康；而没有取代基的环烷烃,其分子难以受到微生物攻击而被降解,能长期存在被污染的环境中,对环境造成持久严重的污染。随着石油开采及石油工业的发展,石油污染也日趋严重。面对石油对生态环境造成的巨大威胁,国内外很多科学工作者进行了广泛深入的研究。其中微生物法是应用前景最为广阔的方法,由于其费用低、效果好、无二次污染,可运用于土壤,海洋等水环境的优点,迅速成为石油污染处理研究的热点。本文首先从石油污染物组成、石油不同烃类的不同降解机理、催化烃类降解的酶类和基因、降解菌的种类及影响降解效率因素等方面进行了详细的综述。从大量的相关文献中得出,石油污染的微生物修复目前所存在的主要问题是原油中一些难降解成分的微生物处理和开放环境中微生物降解效果。因此,本文将原油中烃类成分的微生物降解和混合菌降解作为主要研究内容。本研究用采自山东胜利油田的石油污染水体,以原油,环烷烃,芳香烃等不同烃类为唯一碳源,经富集培养得到的降解菌,研究其石油降解特征,再与实验室的优势菌HB-1以不同比例混合处理原油。实验室保存的优势菌HB-1具有较强的石油降解能力,在原油无机盐培养基中培养6 d,原油的降解率在扣除对照自然降解部分后,达54.74%。本研究筛选得到了一株以环烷烃为唯一碳源的菌株A-1；能利用芳香烃的菌株E-2；菌株A-1,E-2与优势菌HB-1组成的混合菌对原油的降解率进行了测定,发现其中三株菌以一定比例混合具有更强的石油降解能力。当菌株A-1,E-2,HB-1以1：1：2的比例混合,培养5 d,其原油的降解率达83.96%（扣除对照自然降解部分）。本文对菌株A-1进行生理生化鉴定和16S rDNA序列分析,确定菌株A-1为节杆菌属（Arthrobacter sp.）。对影响菌株A-1在环烷烃中的生长情况的相关环境因素进行了实验,确定该菌株最适宜的生长条件为：温度35℃,pH 7.0。当盐质量浓度在10-20g·L-1,环己烷体积分数在0.15-0.35μL·mL-1，环己酮体积分数在0.20-0.30μL·mL-1时,菌株A-1处于最佳生长状态。菌株E-2具有一定的石油降解能力,培养5d后,其原油的降解率在扣除自然降解部分后达到45.51%。其最适生长条件为：温度37℃,pH 7.5。当盐浓度在0-5g·L-1,原油浓度在1%-1.5%时菌株E-2处于最佳生长状态。通过色谱-质谱联用分析了菌株A-1,E-2及三种不同菌株混合后,对原油组分变化的影响。发现菌株A-1能利用原油中C36～C39链烃,菌株E-2能利用原油中C34～C38链烃。混合菌株通过相互作用对原油成分的利用增强,更加适宜在污染环境中生长。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语
• 第一章 石油污染生物修复文献综述
• 1 石油污染物组成
• 2 石油污染物的微生物降解
• 2.1 石油烃类微生物降解途径
• 2.2 微生物降解石油的相关酶类和基因
• 2.3 石油烃类含量的测量方法
• 2.4 影响微生物降解石油污染物的因素
• 3 石油污染微生物治理的现状和发展趋势
• 3.1 石油污染微生物治理技术
• 3.2 石油烃类降解微生物的种类
• 3.3 石油烃类降解微生物的趋势
• 4 本课题的目的及意义
• 第二章 石油烃类降解菌的分离、筛选及其鉴定
• 1 材料及方法
• 1.1 基础材料
• 1.2 培养基
• 1.3 试剂
• 1.4 主要仪器及设备
• 1.5 降解菌株的富集分离
• 1.6 环烷烃降解菌的筛选
• 1.7 萘降解菌的筛选
• 1.8 生长曲线的测定
• 1.9 两株石油降解菌种鉴定与分类
• 2 结果与分析
• 2.1 降解菌株的富集分离研究
• 2.2 环烷烃降解菌株的获得
• 2.3 萘降解菌的获得
• 2.4 两株石油降解菌生长曲线的研究
• 2.5 两株石油降解菌菌种鉴定与分类
• 3 本章结论
• 第三章 石油烃类降解菌降解特性的研究
• 1 材料及方法
• 1.1 菌种
• 1.2 培养基
• 1.3 试剂
• 1.4 主要仪器及设备
• 1.5 菌株对抗生素抗性试验
• 1.6 影响菌株在唯一底物中生长因素的试验方案
• 1.7 菌株对原油组分降解效果试验设计
• 2 结果与分析
• 2.1 石油降解菌株对抗生素抗性的研究
• 2.2 影响石油降解率相关因素的研究
• 2.3 菌株对原油组分降解效果的分析
• 2.4 讨论
• 3 本章结论
• 第四章 石油烃降解菌混合处理对原油降解效果研究
• 1 材料及方法
• 1.1 菌种
• 1.2 培养基
• 1.3 主要仪器及设备
• 1.4 降解菌混合处理对原油降解率的试验设计
• 1.5 降解菌混合处理对原油组分的降解效果实验方案
• 2 结果与分析
• 2.1 降解菌混合处理对原油降解效果观察
• 2.2 降解菌混合处理对原油降解率的测定
• 2.3 混合降解菌对原油组分降解的GC-MS分析
• 2.4 讨论
• 3 本章结论
• 全文总结
• 创新点
• 存在问题与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢