舟山海域石油烃污染调查及相关石油烃降解微生物的应用研究

论文摘要

本文首先对舟山海域近海及潜在石油烃污染源的船舶修造厂、石油储运与转运基地、客运与货运码头附近的海水与沉积物石油烃污染状况进行了分析。结果表明:舟山近海海水与沉积物呈现越靠近舟山群岛、或者采样点周围船厂、码头和石油储运基地分布越密集,石油类含量越高的特征。其中,潮间带海水与底质中石油类含量较高,且潮间带底质中烷烃与多环芳烃（PAHs）浓度高于我国其他同类海域。说明船舶修造厂、码头附近海域均受到了不同程度的石油烃污染。因此,为了解来源于船舶的常见石油类污染物的生物降解状况,本文通过在实验室驯化并制作石油烃降解微生物制剂,对受船舶用油与船舶清舱油泥污染的海水进行了模拟降解实验。结果显示,模拟降解至第7d时,相对于空白对照组,船舶用油与船舶清舱油泥中的烷烃与PAHs已经基本降解殆尽,说明该石油烃降解微生物制剂具有海洋船舶用油和船舶清舱油泥污染的生物修复应用潜力。本文接着验证了该微生物制剂应用于模拟海岸带石油烃污染修复的潜力。在实验室进行了简化的、不同底质类型的潮上带、潮间带与潮下带船舶清舱油泥污染模拟修复。降解7d的实验结果表明,与空白对照相比,混合底质潮上带石油类降解率最高（65%）,泥质底质潮间带石油类降解率最高（85%）,沙质底质潮下带石油类降解最高（86%）。为了进一步研究该微生物制剂中的石油烃降解机制,从上述微生物菌群中分离、纯化出9株细菌,其中Leclercia sp.B45的正十六烷降解率为91%,Halomonas sp.A2为64%。且A2与B45在生长过程中均可能产生了表面活性剂。由于这两株菌的烷烃降解功能与产表面活性剂能力均未见报道,因此选其进行进一步的烷烃降解功能基因研究。本研究使用筒并引物首次扩增出Leclercia sp.B45的alkB功能基因。通过培养实验明确Leclercia sp.B45的烷烃最佳降解浓度后,在该浓度下诱导培养,然后进行实时荧光定量PCR（qRT-PCR）以分析alkB基因的转录模式。实验结果表明,Leclercia sp.B45中的aakB基因转录水平在C10、C16、C28诱导时表达量显着上调,这为alkB基因底物调节范围的扩充提供了新的信息。结合本节其他实验结果,推测alkB基因的表达上调与菌株B45对低浓度碳源的高效利用有关。分离纯化得到的Halomonas sp.A2是一株盐单胞菌,属于嗜盐菌。实验结果表明,Halomonas sp.A2能够降解C10、C16与C28,培养7d的降解率最高可达71%。qRT-PCR结果表明,Halomonas sp.A2内的细胞色素P450-5单加氧酶与mono-1单加氧酶基因可能参与催化该菌株正癸烷的代谢。海洋石油烃降解菌剂因其耐高盐的特征,有应用于降解陆源高含盐采油废水的潜力。因此,本研究接着将该石油烃降解菌剂应用于新疆重油公司的微生物接触氧化池进行高含盐采油废水的降解,并采用高通量测序对3个级别3个不同深度的微生物膜群落结构随时间的变化进行了分析。结果表明,该微生物菌剂顺利挂膜,运行后出水总石油类、硫化物、氨氮、COD、BOD5、pH均达到国家环境保护总局《污水综合排放标准》第二类污染物最高允许排放浓度二级标准（GB8978-1996）,达到了微生物膜法处理较低COD采油废水的目标,且COD平均去除率为65.4%,BOD5平均去除率为46.6%,石油类平均去除率为54.9%,氨氮平均去除率达到79.2%,硫化物平均去除率为62.1%。

论文目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 石油及海洋石油污染现状

1.1.1 石油组分

1.1.2 全球海洋石油污染现状

1.1.3 中国海洋石油污染现状

1.2 溢油事故与海洋环境

1.2.1 大型溢油事故及其危害

1.2.2 溢油事故对海洋沉积物的影响

1.2.3 溢油事故对海岸带的影响

1.2.4 舟山海域溢油风险

1.3 采油废水及其处理方法

1.3.1 采油废水的产生、组分及危害

1.3.2 采油废水的处理方法

1.4 石油污染的生物修复

1.4.1 生物修复的优势与局限性

1.4.2 海洋石油烃污染的生物修复方法

1.4.3 常见石油烃降解微生物及其降解特性

1.4.4 石油烃降解功能基因及其研究意义

1.5 研究的目的、意义及技术路线

1.5.1 研究目的

1.5.2 研究意义

1.5.3 技术路线

2 舟山近海海水与底质石油烃污染调查

2.1 引言

2.2 材料和方法

2.2.1 样品采集

2.2.2 样品萃取

2.2.3 紫外分光光度法分析样品石油类含量

2.2.4 GC-MS分析样品中烷烃与PAHs含量

2.2.5 数据分析

2.3 结果

2.3.1 海水理化因子

2.3.2 近海与潮间带样品石油类含量

2.3.3 潮间带样品PAHs与烷烃浓度

2.4 讨论

2.5 小结

3 微生物制剂降解石油烃的实验室模拟

3.1 微生物制剂修复船舶用油与清舱油泥污染海水

3.1.1 引言

3.1.2 材料和方法

3.1.2.1 石油烃降解菌群驯化

3.1.2.2 菌群的原油降解效果测定

3.1.2.3 菌剂的制作及其质量鉴定

3.1.2.4 菌剂降解常用船舶用油与船舶清舱油泥的实验室模拟

3.1.3 实验结果

3.1.3.1. 船舶用油与船舶洗舱油泥中PAHs的降解效果

3.1.3.2 船舶用油与船舶洗舱油泥中烷烃的降解效果

3.1.4 讨论

3.1.5 小结

3.2 微生物制剂实验室模拟修复船舶清舱油泥污染海岸带

3.2.1 引言

3.2.2 材料与方法

3.2.2.1 模拟修复船舶清舱油泥污染潮上带

3.2.2.2 模拟修复船舶清舱油泥污染潮间带

3.2.2.3 模拟修复船舶清舱油泥污染潮下带

3.2.3 结果

3.2.3.1 潮上带模拟修复结果

3.2.3.2 潮间带模拟修复结果

3.2.3.3 潮下带模拟修复结果

3.2.4 讨论

3.2.5 小结

4 石油烃降解菌株的分离纯化与降解功能基因研究

4.1 石油烃降解菌株分离纯化

4.1.1 引言

4.1.2 材料与方法

4.1.2.1 石油烃降解菌的筛选、分离、纯化及鉴定

4.1.2.2 菌株降解底物范围评估

4.1.2.3 石油烃降解相关实验

4.1.3 结果

4.1.3.1 石油烃降解菌分离与鉴定结果

4.1.3.2 菌株石油烃降解能力与产表面活性剂能力

4.1.4 讨论

4.1.5 小结

4.2 Leclercia sp.B45石油烃降解功能基因

4.2.1 引言

4.2.2 材料和方法

4.2.2.1 底物浓度的优化

4.2.2.2 降解相关功能基因的扩增与测序

4.2.2.3 正构烷烃诱导的alkBs基因的转录模式

4.2.3 结果

4.2.3.1 菌株B45信息

4.2.3.2 Leclercia sp B45的石油烃降解范围

4.2.3.3 最佳烷烃降解浓度

4.2.3.4 石油烃降解功能基因的PCR扩增结果

4.2.3.5 Leclercia sp.B45的alkB基因的转录模式

4.2.4 讨论

4.2.5 小结

4.3 Halomonas sp. A2烃类降解及相关基因的转录特征

4.3.1 引言

4.3.2 材料与方法

4.3.2.1 Halomonas sp. A2的烷烃降解实验

4.3.2.2 Halomonas sp. A2单加氧酶序列选取及引物设计

4.3.2.3 分析正癸烷诱导下的单加氧酶基因的转录水平

4.3.3 结果

4.3.3.1 Halomonas sp. A2的进化树

4.3.3.2 Halomonas sp. A2烷烃降解浓度优化结果

4.3.3.3 Halomonas sp. A2中单加氧酶基因转录水平

4.3.4 讨论

4.3.5 小结

5 微生物制剂应用于降解高含盐采油废水

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.2.1 采油废水处理站

5.2.2 菌粉的制作

5.2.3 菌粉现场活化与投放

5.2.4 微生物膜样品采集

5.2.5 高通量测序

5.3 结果

5.3.1 采油废水水质检测结果

5.3.2 菌粉活化及降解效果

5.3.3 挂膜与试运行效果

5.3.4 微生物接触式氧化池处理效果

5.3.5 微生物膜的细菌群落结构

5.3.6 微生物膜的真菌群落结构

5.4 讨论

5.5 小结

6 结论

6.1 主要研究结论

6.2 创新点

6.3 论文不足与研究展望

参考文献

作者筒介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 帅异莹

导师: 章春芳

关键词: 海洋石油烃污染,生物修复,高含盐采油废水,微生物接触氧化,石油烃降解菌

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,海洋学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 浙江大学

分类号: X55;X172

总页数: 139

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