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改性生物质电厂灰固定化微生物在石油污染土壤中的修复应用研究

2020-12-08阅读(907)

改性生物质电厂灰固定化微生物在石油污染土壤中的修复应用研究

论文摘要

在石油开发、运输、储存和炼化过程中,石油发生泄露。泄露的石油扩散进入地表水、地下水、土壤,这些石油污染物吸附在植物的根系上,通过食物链和食物网最终影响到人类的健康。石油污染问题已成为世界范围内严峻的环境问题,亟待解决。物理和化学手段常被用于土壤修复,但这两种方式成本高、能耗高、容易产生二次污染;生物降解方法成本低、环境友好,却耗费时间长。固定化微生物手段可以提高外来高效降解菌的生物活性,提高降解菌的生存能力和竞争力,增加微生物的酶活性,最终达到提高微生物对石油污染物降解效率的目的。生物质电厂灰是生物质在发电厂燃烧炉内燃烧后形成的灰渣,具有多孔结构,比表面积大,可以改善土壤理化性质,改性后可用做固定化载体,提高微生物对石油污染物的降解能力,也能实现废物资源化。本文从新疆某油田石油污染土壤中筛选高效降解混菌M3,对其进行形态学观察,并评价其对石油污染物的降解能力,混菌中同时包含革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌,对污染浓度为1g/L的石油污染物降解率达到73.3%,高于其他所有单菌对石油污染物的降解率;选取粒径为40-10目的生物质电厂灰,生物质电厂灰质量与改性溶液体积比值为1:1,改性时间为30min,自然干燥后,做固定化微生物载体,固定的高效降解菌的数量达到1012,比前人提及的改性方式高3-4个数量级;固定化降解菌M3对含油率为5.2%的砂质土壤中石油污染物的降解率显著高于游离菌,其降解率可达51.92%;饱和烃最易降解,其次为芳香烃和胶质,且改性生物质电厂灰固定化微生物对芳香烃的降解率提升程度最高;用GC-FID分析碳原子数为C7-C40的正构烷烃的降解率,短链烷烃最易降解,其次为中长链和长链烷烃,其中C17-C19组分的降解量占总量的70.6%;固定化降解菌可以降解游离菌不能降解组分,如C28和C31-C34;固定化降解菌通过提升微生物的脱氢酶活性、多酚氧化酶活、微生物呼吸速率及微生物对不同碳源的利用率来提升固定化降解菌对石油烃的降解能力,IC1（土壤中添加10%的固定化菌剂）中脱氢酶活性和多酚氧化酶活性的最大值分别为110.3 ug·d-1·g-1和163.2mg·d-1·g-1,微生物的基础呼吸速率最大值为1.92 mgCO2-C g-124h-1,显著高于游离菌;改性生物质电厂灰在极端条件下可以显著提升降解菌群的生物多样性和菌群分布的均一性,IC1（土壤中添加10%的固定化菌剂）、FC1（土壤中添加10%的游离菌剂）、S+IC（灭菌土壤中添加10%的固定化菌剂）、S+FC（灭菌土壤中添加10%的游离菌）的Shannon指数和Shannon均匀性指数分别为2.71±0.02、1.92±0.05、1.23±0.07、0.44±0.06和0.79±0.002、0.56±0.001、0.35±0.005、0.13±0.001,IC1和FC1差异不显著,但S+IC和S+FC之间差异显著。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   第一节 石油污染物的性质来源及危害
  •     1.1.1 石油污染物的性质
  •     1.1.2 石油污染物的来源及危害
  •     1.1.3 石油污染物的在土壤中的迁移转化途径
  •   第二节 石油污染土壤的物理、化学修复技术
  •     1.2.1 物理修复技术
  •     1.2.2 化学修复技术
  •   第三节 石油污染土壤的生物修复技术
  •     1.3.1 植物修复技术
  •     1.3.2 微生物修复技术
  •     1.3.3 微生物与植物联合修复技术
  •   第四节 固定化微生物修复技术在环境中的应用
  •     1.4.1 固定化微生物修复技术的起源
  •     1.4.2 固定化载体材料的选择
  •     1.4.3 固定化微生物修复技术在石油污水修复中的应用
  •     1.4.4 固定化微生物修复技术在土壤污染修复中的应用
  •     1.4.5 固定化微生物技术的应用前景
  •     1.4.6 固定化微生物技术提高石油污染物降解率的机理
  •   第五节 选题依据
  •     1.5.1 选题背景
  •     1.5.2 研究目标
  •     1.5.3 研究内容
  •     1.5.4 研究路线
  • 第二章 石油降解菌的分离、筛选及评价
  •   第一节 材料与方法
  •     2.1.1 实验材料
  •     2.1.2 主要仪器与设备
  •     2.1.3 降解菌株的富集、分离、纯化
  •     2.1.4 降解菌种的形态学观察
  •     2.1.5 降解菌种的保存
  •     2.1.6 不同菌种的表面张力评价和降油能力评价
  •     2.1.7 高效降解菌的生长曲线
  •     2.1.8 高效降解菌最适生长pH
  •   第二节 结果与分析
  •     2.2.1 降解菌的富集分离结果及生态学描述
  •     2.2.2 不同菌株的表面张力和降解能力结果
  •     2.2.3 高效菌株的生长曲线及最适生存环境
  •   第三节 本章小结
  • 第三章 生物质电厂灰的改性及降解菌的固定
  •   第一节 材料与方法
  •     3.1.1 实验材料
  •     3.1.2 主要仪器与设备
  •     3.1.3 生物质电厂灰的物化性质探究
  •     3.1.4 生物质电厂灰的改性优化
  •     3.1.5 菌剂的固定化
  •     3.1.6 固定化菌剂的平板计数
  •     3.1.7 扫描电镜观察固定化菌剂
  •     3.1.8 改性生物质电厂灰对原油的吸附学实验
  •   第二节 结果与分析
  •     3.2.1 生物质电厂灰的物理化学性质
  •     3.2.2 生物质电厂灰的改性结果及固定菌剂能力
  •     3.2.3 扫描电镜观察固定化降解菌
  •     3.2.4 生物质电厂灰对原油污染物的吸附能力
  •   第三节 本章小结
  • 第四章 固定化菌剂修复石油污染土壤
  •   第一节 材料与方法
  •     4.1.1 实验材料
  •     4.1.2 主要仪器与设备
  •     4.1.3 新疆污染土壤分布区概况
  •     4.1.4 土壤基本理化性质分析
  •     4.1.5 固定化菌剂对石油污染土壤的修复实验设计
  •     4.1.6 重量法测定土壤中剩余石油烃含量
  •     4.1.7 石油污染物四组分分析
  • 7-C40含量变化'>    4.1.8 GC-FID分析C7-C40含量变化
  •   第二节 结果与分析
  •     4.2.1 土壤基本物理化学性质
  •     4.2.2 固定化菌剂对石油污染土壤的修复结果
  •     4.2.3 四组分含量变化
  • 7-C40含量的变化'>    4.2.4 C7-C40含量的变化
  •   第三节 本章小结
  • 第五章 固定化混菌M3提高石油降解率机理分析
  •   第一节 材料与方法
  •     5.1.1 实验材料
  •     5.1.2 主要仪器设备
  •     5.1.3 土壤脱氢酶（S-DHA）和多酚氧化酶活性（S-PPO）检测
  •     5.1.4 微生物呼吸速率变化
  •     5.1.5 生物多样性变化
  •     5.1.6 主成分分析
  •   第二节 结果与分析
  •     5.2.1 脱氢酶（S-DHA）和多酚氧化酶活性（S-PPO）变化
  •     5.2.2 微生物呼吸速率
  •     5.2.3 生物多样性
  •     5.2.4 固定化混菌M3提高石油烃降解率的机理
  •   第三节 本章小结
  • 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  •   个人简历
  •   研究成果及公开发表的学术论文

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王晓玲

    导师: 赵华,韩占涛

    关键词: 固定化混菌,改性,石油污染物,降解率,酶活性,生物多样性

    来源: 中国地质科学院

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

    单位: 中国地质科学院

    分类号: X172;X53

    总页数: 77

    文件大小: 6788K

    下载量: 252

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