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高分子量多环芳烃具有致癌、致畸和致突变的特性,对生物体产生遗传毒性,而且够通过食物链在生物体内富集,对人体具有潜在危害性。同时该类化合物还有高度的稳定性,在环境中难以降解。随着石油开采和使用量的增加,大量石油及其加工品进入环境,原油的采集、精炼、运输、燃烧等过程中伴随产大量的多环芳烃,不可避免地对环境造成污染,高分子量多环芳烃的积累已经越来越重地威胁着人类的健康,已成为世界各国共同关注的有机污染物。本论文主要对高分子量多环芳烃降解菌的筛选及其降解特性进行了研究。
接种高效降解菌对污染环境进行生物修复已成为处理环境污染的最主要、最有效的途径之一。为了修复已废弃的北京焦化厂的被高分子量多环芳烃高度污染的土壤,从该土壤样品中经过富集、筛选得到高效降解HMW-PAHs的混合培养物1-18-1。混合培养物1-18-1可以分别以芘、荧蒽、苯并[a]芘为唯一碳源及能源生长并降解这些底物。30℃培养8天后,芘、荧蒽的降解率分别达到82.79％和96.20％,而苯并[a]芘在30℃培养28天后降解率只达到65.13％。此外,富集混合菌1-18-1经过数次传代后仍可以降解芘,但是传到第五代后对芘的降解率有所下降。然而混合培养物1-18-1对屈、茚并(1,2,3-cd)芘、苯并(b)荧蒽、苯并(j)荧蒽、1,2-苯并[a]蒽和二苯并(a,h)蒽的降解效果不明显。从混合培养物中分离得到17株纯菌,但是这17株纯菌都不能降解HMW-PAHs,将其随机组合后也不能降解HMW-PAHs。为了分析混合培养物1-18-1的种群结构组成和细菌多样性,在不同时期(第一代、第二代和第五代)分别构建了三个16SrRNA基因克隆文库(A、B和F)。通过序列相似性比对发现在混合培养物1-18-1中一共有39个操作分类单元(operationaltaxonomicunit,OTUs)。出现在三个克隆文库中的OTUs有2个；出现在A和B两个克隆文库或B和F两个克隆文库中的OTUs有9个；其他的OTUs只出现在单个克隆文库中。在这些OTUs中,21个OTUs(53.8％)是不可培养细菌。克隆文库中的优势菌群是α-变形菌纲(19个OTUs,48.7％),γ-变形菌纲(9个OTUs,23.1％)和β-变形菌纲(8个OTUs,20.5％)。在克隆文库中α-变形菌纲和β-变形菌纲的比例在增加(从47％到93％),而γ-变形菌纲的比例却在下降从32％(A)到6％(F)；并且在克隆文库A中占据19％比例的拟杆菌并没有出现在克隆文库B和F中。通过绘制系统发育树,表明所以克隆子可以分为五大类群即拟杆菌、α-变形菌纲、放线菌、β-变形菌纲和γ-变形菌纲。混合培养物1-18-1可能通过各种细菌之间的相互作用达到对HMW-PAHs的降解与去除作用。第五代混合培养物降解能力下降的因为可能是由γ-变形菌纲的缺失引起的。