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多环芳烃(PAHs)因其具有的强致癌、致畸、致突变作用而备受人们关注。菲是一种广泛分布于自然环境的三环芳烃,因其具有的与“三致”关系密切的化学结构而成为多环芳烃污染研究的模式化合物。
本研究首先模拟了土壤土著微生物对PAHs的降解去除过程,设定实验室培养条件--22℃避光培养、定时添加水分使其保持饱和含水量的60%,结果发现,144天的培养过程中,土壤微生物活性在第20天后达到并维持稳定的低水平,添加葡萄糖可显著增加土壤微生物活性:14种US优控PAHs组分未得到有效降解;利用FAMEs分析方法,发现PAHs污染胁迫下土壤微生物群落结构发生变化,革兰氏阴性菌具有相对更高的适应能力,真菌相对比例有所上升。
本研究接着利用选择性富集培养及平板升华法,从受石油多年污染的土壤中分离到10株细菌,降解能力验证试验表明10株细菌在液体培养条件下具有不同程度的对菲的降解能力,不同菌株混合可在一定程度上提高菲的降解率;通过形态观察、生理生化实验和分子生物学手段相结合的方法对其中的三株细菌PE0402⑤、PE0901①、PEl501①进行鉴定,结果分别为戈登氏菌(Gordonia sp.)、分枝杆菌(Mycobacterium)、产脂固氮螺菌(Azospirillum lipoferum);通过测定液体培养基中菲浓度和菌体密度的变化,发现菌株降解菲的过程呈阶段性变化,与其生长密度相关。
本研究选择比较特殊的菌株PEl501①进行降解特性的研究,结果发现该菌株的最佳生长温度为30℃;初始pH<7时更有利于菌株生长,培养基初始pH5.0时菌株生长最好;培养基C/N比对菌株生长的影响不明显;添加表面活性剂Tween-80可大大促进菌株的生长,其浓度与菌株生长密度呈正相关关系;水溶性有机物(DOM)组分的加入对菌株生长具有明显的促进作用,但不同浓度的DOM组分的影响程度存在差异,影响最大的是50mg/L的乙酸,最小是10mg/L的胡敏酸。相对于菲的单基质培养,本文还研究了菌株在多种共基质存在条件下,分别在无机培养基和土壤环境中对菲、荧葸及芘的降解特征,结果发现,在无机培养基和土壤环境中菌株均可以菲或荧蒽为唯一碳源和能源而充分生长,三种PAHs组分作为共基质时,其降解过程主要表现为抑制作用,组分之间的共代谢不明显。另一方面,Tween-80的添加可在MM培养基中微弱提高菌株对荧葸和芘的降解率,并可大大促进菌株的生长,使培养液pH明显下降;在土壤环境中则可大大提高芘的降解率,说明表面活性剂在土壤环境中发挥的作用更为明显。富里酸(HA)的加入在无机培养基中可一定程度上提高菌株对菲的降解率,并可促进菌株生长,但在土壤环境中则对PAHs的降解表现出明显的抑制作用,尤其是当有乙酸存在时PAHs基本上不能被降解,同时土壤微生物碳有大幅度的增加,说明DOM组分被菌株作为碳源和能源利用,从而形成与菌株对PAHs降解过程的强有力竞争。