辽河口滨海湿地芦苇根际土壤中芘和茚并(1，2，3-cd)芘的强化净化技术研究
辽河口滨海湿地拥有亚洲最大的芦苇湿地，为众多稀有动植物提供栖息地。但由于辽河油田的高强度开发使湿地沉积物和土壤中PAHs的含量较高，其中高分子量（4环-6环）、难生物降解的PAHs就占到总PAHs的近50％，且分布在芦苇的整个生长季内无明显变化。这进一步说明湿地中降解PAHs的微生物活性较低且老化了的PAHs的生物有效性也较低。 因此，本文针对辽河口滨海芦苇湿地PAHs污染现状，以湿地土壤内含量较高的芘和茚并(1，2，3-cd)芘为研究对象，在利用湿地芦苇根系分泌物去除芘和茚并(1，2，3-cd)芘的基础上结合微生物固定化技术以增加根际微生物数量和活性，提出湿地植物芦苇-固定化微生物复合系统，以强化微生物群落对高环PAHs的降解。本研究利用筛选到的两株PAHs高效降解菌（PYR1和INP1）作为微生物固定化研究的目标菌株，以工业和生活废物—煤渣作为载体材料，通过包埋法对混合菌进行固定化。然后将固定化生物煤渣粒置于芦苇根际，构建湿地植物-固定化微生物联合净化系统，并对其净化能力及添加的固定化微生物对土壤中细菌群落结构及多样性的影响进行了分析。具体的研究结果如下: (1)从长期受石油污染的滨海湿地中成功筛选出芘和茚并(1，2，3-cd)芘高效降解菌株PYR1和INP1，经16S rDNA鉴定，可确定其分别为Pseudomonas sp.和Acinetobacter sp.。以芘和茚并(1，2，3-cd)芘为唯一碳源，在无机盐培养基中培养18d后，混合菌株PYR1+INP1对芘和茚并(1，2，3-cd)芘的去除率分别为83.3％和59.8％，其对芘的去除率高于单菌，对茚并(1，2，3-cd)芘的去除效果没有单菌好。 (2)煤渣、改性PVA和氯化钙的配比为100∶5∶2.5(g∶mL∶mL)时，固定化微球的成球效果、机械强度和传质性能等综合性能较高。固定化微球的内部空间结构富含空隙，通透性增强，利于传质，适于微生物的生长。室内条件下固定化微生物对污染土壤中芘和茚并(1，2，3-cd)芘的去除研究表明，实验30d后，其去除率分别达到70.7％和80.9％，明显高于游离菌和没有包埋菌的煤渣粒的效果。这表明包埋PAHs高效降解菌的固定化生物煤渣粒明显增强了芘和茚并(1，2，3-cd)芘的去除。 (3)基于滨海湿地植物和微生物固定化技术构建的芦苇—固定化生物煤渣粒复合系统对芘的去除率达59％以上，对茚并(1，2，3-cd)芘的去除率也超过了80％，说明该联合净化系统适用于滨海湿地的PAHs污染修复。此外，2组装置对PAHs不同的净化效果表明不同PAHs初始浓度对植物-固定化微生物联合净化PAHs的影响是不同的。在一定污染浓度范围内，PAHs污染物浓度越高，其去除率越高。 (4)未添加固定化微生物的Shannon指数约为9.3，添加固定化微生物40d后，Shannon指数仅为5.3，固定化微生物的输入对土壤中的土著微生物产生了较大影响，降低了土壤中细菌群落的多样性。添加固定化微生物40d后，所测得的序列在纲的水平上，主要优势菌群为Gammaproteobacteria（γ-变形菌纲），占到了总群落的60％。在属水平上，优势菌为Acinetobacter sp.(12.68％)、Pseudomonas sp.(7.4％)、Dysgonomonas sp.(3.78％)，均具有高效降解PAHs的能力。
土壤环境;芘;茚并(1,2,3--cd)芘;细菌群落;强化净化技术
中国海洋大学
硕士
环境工程
田伟君
2015
中文
X53;X506
65
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）