生物表面活性剂产生菌对石油的降解及对石油烃的增溶作用研究
环境中广泛存在的石油烃污染物，严重威胁着人类的健康，破坏生态系统的平衡。鉴于石油污染的严重危害，世界各国纷纷研制和开发一系列的石油污染处理技术，包括物理、化学、生物等方法。其中生物处理技术由于安全、高效、经济、无二次污染、不需大型设备，越来越得到人们的重视。但是石油烃的生物可利用性低，成为生物降解的限制因素。通过添加表面活性剂是提高生物可利用性的一个方法，生物表面活性剂由于具有无毒且易于生物降解，能增大疏水性有机物在水相中的溶解度，从而增加传质速率和生物可利用性，因而在石油烃污染的治理中具有越来越广泛的应用前景。 本文优化了糖脂类表面活性剂发酵条件，并考察了该表面活性剂的理化性质，及其产生菌对石油烃污染物的生物降解，得到的主要结论如下： （1）从东营胜利油田污水中筛选到一株高效产表面活性剂的菌株，命名为Lz-2，采用生态分子学方法对菌株进行了鉴定，确定该菌株为芽孢杆菌。对菌株Lz-2产表面活性剂的条件，通过单因素和正交实验进行了优化。结果表明：菌株Lz-2在柠檬酸钠为30 g·L-1，蛋白胨浓度为5 g·L-1，温度为37℃，氯化钠的浓度为5 g·L-1，pH=9，K2HPO43 g·L-1，NaH2PO43 g·L-1，MgSO4.7H2O0.5 g·L-1，CaCl20.02 g·L-1条件下，发酵液的表面张力从最初的75 mN·m-1降低到30.6 mN·m-1，生物表面活性剂的产量能够达到1.228 g·L-1。 （2）菌株Lz-2所产表面活性剂为一种糖脂类表面活性剂，临界胶束浓度为240 mg·L-1，表面活性剂在温度为25-90℃范围内，盐度为2％-10%范围内，pH在2-12范围内，有很好的稳定性；该糖脂类表面活性剂的HLB值为14.27，说明该糖脂类表面活性剂适合做有机物的增溶剂。 （3）糖脂类表面活性剂对多环芳烃的增溶作用在不同的表面活性剂浓度、温度、盐度、pH条件下进行了考察，结果表明：随着多环芳烃分子量的增大而逐渐减小。当糖脂类表面活性剂浓度在临界胶束浓度（CMC）以上时，多环芳烃在水相中的溶解度随糖脂类表面活性剂浓度的增大而线性增大，摩尔增溶比随着被增溶物质分子量的增大而减小，即：萘>菲>芘；糖脂类表面活性剂对多环芳烃的增溶作用，随着盐度和pH的增大而增大，当盐度为8 g·L-1，萘在水相中的溶解度为2.27 mg?L-1，菲为1.57 mg?L-1，芘为0.98 mg?L-1，当pH为11时，萘在水相中的溶解度为4.47 mg?L-1，菲为2.43 mg?L-1，芘为1.6 mg?L-1。菲和芘随着温度的升高，溶解度是逐渐增大的，但萘随着温度的升高，先增大后减小，当温度为30 o C时，达到最大值。 （4）利用气质联用（GC-MS）手段，分析了菌株对石油烃各组分的降解作用，结果表明：菌株Lz-2对石油有很好的降解效能，在锥形瓶中经过7天的降解作用，原油的降解率可以达到为77.9%；在扩大培养实验中，菌株 Lz-2对原油组分中的总烷烃类组分降解率为27.98%，对原油组分中的多环芳烃类组分降解率可达到10.38%，对原油组分中的生物标志物的组分总降解率可以达到8.50%；细菌对原油中各组分的降解率大小为总烷烃>多环芳烃>生物标志物。说明细菌对结构简单的烷烃类化合物利用率高，而对结构复杂的多环芳烃类和生物标志物类化合物的利用率低。
生物表面活性剂;产生菌;降解机理;石油烃;增溶作用
中国海洋大学
硕士
海洋化学
包木太
2013
中文
X55;X172
82
2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）