【摘 要】
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原油是一组复杂的化合物,含有一定量的饱和烃、芳香烃、非烃、沥青质以及氮、硫和氧等化合物。原油对土壤和水环境的污染一直是一个世界性的问题。地面溢出的石油、运输过程中的泄漏事故和污泥废弃物的堆积极大地威胁着油田的生态系统。目前,许多石油勘探区位于盐碱性环境,极大程度地限制了普通微生物对原油污染物的利用效率和净化能力。随着盐浓度和碱度的增加,微生物多样性往往减少,亲盐性物种占主导地位,因此开发高效的原油
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原油是一组复杂的化合物,含有一定量的饱和烃、芳香烃、非烃、沥青质以及氮、硫和氧等化合物。原油对土壤和水环境的污染一直是一个世界性的问题。地面溢出的石油、运输过程中的泄漏事故和污泥废弃物的堆积极大地威胁着油田的生态系统。目前,许多石油勘探区位于盐碱性环境,极大程度地限制了普通微生物对原油污染物的利用效率和净化能力。随着盐浓度和碱度的增加,微生物多样性往往减少,亲盐性物种占主导地位,因此开发高效的原油脱除技术至关重要。本文从黑龙江省大庆油田某油井附近的油污土壤中分离出一株耐盐碱石油烃降解菌株,并进行生理生化和16S rDNA鉴定为不动杆菌属。采用单因素实验设置不同浓度梯度的pH、NaCl浓度和底物浓度,探究盐碱环境对菌株生长和原油降解特性的影响。通过气相色谱仪定量分析菌株D2对不同原油污染物的降解特性,利用包埋法制备固定化微生物载体,通过BET和扫面电镜观察材料结构,并与游离菌的降解效果进行比较。研究结果表明大庆油田原油污染土壤样品的盐碱含量偏高,pH和盐度分别为9.5±0.5,8.9±0.7 g·kg-1。菌株D2降解原油的最佳环境条件为:pH=9、NaCl浓度为2%,原油浓度为0.5%,7天后,降解率达到52.6%。降解动力学分析表明,在0.2%和0.5%的初始原油浓度下,菌株D2降解原油过程符合一级动力学,生物降解速率常数k为0.089~0.111 d-1,半衰期时间分别为6.24天和7.79天。进一步的气象色谱分析表明,菌株D2对大部分正构烷烃具有较强的去除能力,对长链烷烃C26-C35的降解率(54.5%)低于短链烷烃(78.8%)。该菌株也能降解芳香族化合物,对甲基菲的平均生物降解率高达33.4%。菌株D2在正十六烷中的生长效果良好,最佳接种时间为60 h,OD600值为1.1。菌株在苯中的最佳接种时间为36 h,OD600值为0.35。菌株D2在正十六烷中产生的乳化率为53.4%,细胞表面疏水性为46%,优于在苯中的乳化效果。菌株D2在pH=9、NaC1=2%,C16=1.2%时,降解率达到最大为97.2%。在以苯为唯一碳源和能源时,最适降解盐碱环境条件是pH=8、NaCl浓度为4%,苯浓度在300~400 mg·L-1,3天的培养时间,降解率达到90%以上。正交试验(9组)制备固定化微球降解苯系物的降解效果可得出,聚乙烯醇-海藻酸钠(活性炭)微球的最佳制备条件为:PVA浓度为8%,CaCl2浓度为3%,菌液浓度10 ml(OD600=1.0),活性炭粉末质量分数为6%,反应时间为6h,降解率为87.8%,此类小球具有良好的机械强度和弹性,不易破碎。BET表征结果和扫描电镜结果显示,活性炭微球具有疏松多孔结构,孔隙发达且孔径分布均匀,平均孔径为5.39 nm,比表面积为182.27 m2·g-1,有利于进入孔隙的BTEX被包埋在微球内部的细菌降解并适合溶质的输入与输出。环境因子对菌株的降解特性有巨大影响,菌株D2最优环境条件为:pH=9,NaCl浓度在2%,BTEX浓度为400 mg·L-1的条件下吸光度值最大为0.33。固定化微生物和游离菌株对BTEX的降解效果均随污染物浓度升高而降低,在BTEX浓度为400 mg·L-1时,降解效果最佳,此时的降解率分别为87.8%和67.4%,固定化微生物的降解效果始终优于游离菌。
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