含油土壤微生物修复技术
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石油污染土壤的生物修复技术综述石油污染土壤对环境和人类健康造成的危害已经引起了广泛的关注。
生物修复技术因其环境友好、高效、低成本的特点,成为治理石油污染土壤的一种有效方法。
本文综述了常用的生物修复技术,包括生物增强、生物降解、植物修复和微生物修复。
生物增强是通过添加外源微生物或提高土壤中存在微生物的代谢活性来促进微生物降解污染物的过程。
研究表明,添加某些特定的微生物菌株能促进石油污染土壤中烃类化合物的降解。
例如,添加可降解苯的菌株能加速草地土壤中苯的降解,同时增强土壤的微生物降解能力。
生物降解是指利用土壤内生或人工添加的微生物利用石油烃污染物作为能源进行代谢分解的过程。
这种方法需要微生物对污染物具有高度的适应性,能够将石油烃降解成无毒、易于溶解的化合物。
该技术的好处是通过自然生物降解过程,可以有效地降低处理成本并减少环境风险。
植物修复是通过植物的特性来清除石油污染物。
植物通过吸收、转移和稀释有毒化学物质,将它们转化为无机化学元素,然后由微生物进行降解。
该技术可分为菌根植物和非菌根植物两类。
菌根植物通常生长在污染区域附近的土地上,它们的菌根能与土壤中的微生物形成共生关系,帮助去除有害石油成分。
而非菌根植物则通过吸收石油污染物并通过雨水和蒸发等过程将其排入大气中。
微生物修复是一种以微生物为中心的生物修复技术,利用微生物对污染物进行基础代谢和攻击转化来清除石油污染土壤。
相比于传统的生物修复技术,它具有空间位置特异性、泛酶覆盖、反应能力强等优点。
微生物修复技术还可以通过基因工程技术的手段对微生物进行改良和提高降解效率。
综上所述,生物修复技术是一种环保、高效、低成本的治理石油污染土壤的有效方法。
但是,在实践中,单一的治理方法往往难以完全去除石油污染物,需要组合使用多种技术以达到更好的治理效果。
因此,未来石油污染土壤修复领域需要进行更深入地研究,以开发更完善的技术来解决土壤污染问题。
石油污染土壤的微生物修复技术摘要:石油是现代工业的重要能源,但各种泄露事故造成越来越严重的环境污染,并且石油对土壤的污染有着与独特的特征。
解决土壤石油污染的方法有物理修复、化学修复和生物修复,其中石油污染土壤的微生物修复技术以其高效、环保等优点备受关注。
选择具有高效降解能力的微生物是治理石油污染的关键环节,目前主要集中在土著微生物的分离筛选、构建高效降解能力的微生物菌群、以及构建基因工程菌。
生物强化技术是通过接种高效降解菌株(群) 或增加营养盐、表面活性剂等方式提高微生物代谢活动以去除污染物的过程。
石油污染土壤的微生物修复技术已经被用于工程实践,按修复的地点又可分为原位生物修复和异位生物修复。
本文在最后对石油污染土壤的微生物修复技术进行了展望。
关键词:石油污染土壤,微生物,修复技术Bioremediation Technology of Soil Contaminatedby PetroleumAbstract:Oil is the important modern industrial energy, but a variety of leak caused serious environmental pollution, and oil pollution of the soil has its’unique characteristics. To solve the oil contamination in soil, physical repair、chemical remediation and bioremediation have applied, microbial remediation of petroleum contaminated soil with its high efficiency、environmental protection and other advantages of concern. Effectively degrade microorganisms are the key aspects of the treatment of oil pollution, mainly concentrated in the indigenous microbial screening, constructing of microorganism flora with high efficiency degradation, and constructing genetic engineering bacteria. Bioaugmentation technology is efficient degradation by vaccination strains (group) or to increase the nutrient, a surface active agent to improve the microbial metabolic activity to remove pollutants in the process. Microbial remediation of petroleum contaminated soil has been used in engineering practice, according to the location of the repair, it can be divided into in situ bioremediation and ectopic bioremediation. Article in last prospect microbial remediation of petroleum contaminated soil.Key words: Soil contaminated by petroleum,Microorganism ,remediation technology一、石油污染土壤特征1.1土壤污染土壤污染是指人类活动所产生的物质(污染物),通过多种途径进入土壤生态系统,其数量和速度超过了土壤容纳的能力和土壤净化速度的现象。
微生物修复石油污染土壤的4类核心技术石油类物质进入到土壤中不仅破坏原来生态系统,而且严重损害身体健康。
目前,针对石油污染土壤微生物修复手段是一种新兴实用的污染物治理技术,主要包括:生物刺激、生物强化、固定化微生物技术和植物-微生物联用技术。
其具有成本低、效率高、消耗少、对环境影响小和无二次污染的优点,正逐步成为石油污染土壤治理的热点领域,然而微生物修复技术在环境中应用也同时具有不确定性和潜在的风险。
文章着重介绍国内外目前主要的微生物修复手段的研究成果及进展情况,并对微生物修复技术的发展进行了合理展望。
目前认为石油污染土壤的形成途径有三种:① 落地油污染;② 污水排放和灌溉;③ 空气污染。
石油一旦污染土壤,自然修复过程十分缓慢,其理化性质以及土壤机械组成等会发生改变,进而直接或间接地影响农作物生理过程。
20世纪80年代以前,处理石油污染土壤的主要方法是物理或化学方法,这些方法不仅成本高,且后续处理比较困难。
80年代以来,人们将注意力转向生物法治理石油污染土壤,通过改变生物外部生活环境和依照生物自身的遗传变异规律提高石油降解速度和程度,具有手段多样化、降解程度高、代谢旺盛且代谢物无毒害的特点,被认为是生态环境保护领域最有价值和对土壤修复较为彻底、最有前途的污染修复技术。
环境中降解石油的微生物自然界中能降解石油烃的微生物广泛存在于土壤圈、水圈等圈层中。
许多微生物有以石油烃为唯一碳源和能源而生长的能力。
目前已发现100多个属、200多种微生物能够氧化降解一种或多种石油烃类。
目前研究表明,能够降解石油烃的微生物,主要是细菌和真菌。
在海洋生态系统中的石油烃类降解主要依靠细菌,而在淡水和陆地生态系统中的石油烃类降解中占主导地位的则为真菌。
运用微生物治理石油污染是因为其特点是:种类多、分布广、个体小、繁殖快、比表面积大、容易变异等。
微生物降解石油时,其内部发生一系列酶促反应,会产生氧化还原、脱羧、脱氨、脱水等作用,因此对于石油降解、物质能量利用会更加高效。
微生物在油污染土壤修复中的作用机制与应用研究一、引言油污染土壤修复已成为当今环境保护领域的热门研究方向。
微生物作为天然的生物资源,在油污染土壤修复中具有不可忽视的作用。
本文旨在探讨微生物在油污染土壤修复中的作用机制以及其应用研究进展。
二、微生物对油污染土壤的降解作用微生物在油污染土壤修复中发挥着重要的降解作用。
微生物降解油污染物的过程主要经历生物吸附、生物降解和转化过程。
1. 生物吸附微生物通过生物吸附来提高油污染土壤中油的可降解性。
微生物表面的胞外聚合物能够吸附和固定油污染物,增加微生物与油污染物的接触面积,促进降解反应的进行。
2. 生物降解微生物通过产生特定的酶来降解油污染物。
酶能够催化油污染物的分解,将其转化为无害的物质,如水和二氧化碳。
常见的降解酶包括脂肪酶、蛋白酶和芳香化合物酶等。
3. 转化过程在生物降解的过程中,微生物能够将油污染物进行转化。
该转化过程通常包括溶解、氧化、还原等反应。
通过这些反应,微生物能够将油污染物中的有毒物质转化为无毒或低毒的物质。
三、微生物在油污染土壤修复中的应用研究进展微生物修复技术已经广泛应用于油污染土壤的修复中。
以下是几种常见的微生物修复方法:1. 生物植物修复法生物植物修复法是利用植物与微生物的共生关系,共同进行修复的方法。
通过选择具有耐油性的植物,与降解菌共同作用,可有效修复油污染土壤。
2. 生物堆肥法生物堆肥法是将含油污泥与堆肥原料混合,在适宜的条件下利用微生物进行降解。
该方法具有简单、经济的优点,可有效降解油污泥。
3. 微生物启动法微生物启动法是通过添加含有特定降解菌株的菌剂,快速启动油污染土壤的修复过程。
该方法具有启动快、效果显著的特点,被广泛应用于油污染土壤修复中。
四、微生物修复技术面临的挑战与展望虽然微生物修复技术在油污染土壤修复中具有巨大的潜力,但仍面临一些挑战。
例如,微生物的生长环境和条件限制了其修复能力的发挥。
此外,油污染土壤的复杂性也使得微生物修复技术的应用受到限制。
石油污染土壤的生物修复技术综述生物修复技术是一种利用活的微生物或其代谢产物去除或降解有机或无机污染物的技术。
在石油污染土壤的修复中,其中一个主要的生物修复技术是生物耦合,即同时使用多种微生物或利用多种生物化学机制去降解污染物。
本文将从以下几个方面,综述不同种类的生物修复技术在石油污染土壤中的应用情况和发展趋势。
1. 土壤微生物对石油污染物的降解土壤微生物是一种重要的自然资源,它们可以分解分子量较小的石油组分,例如BTEX (苯、甲苯、乙苯和二甲苯)等,降解后产生水和二氧化碳。
在这个过程中产生的微生物群落可是志愿的、需要一段时间的适应。
因此,生物处理可能需要长达数月到数年的时间。
2. 自然栖息地提供的环境自然栖息地与工业区域不同,因为它们不受化学物和物理变化的影响。
这些自然生境可能包括湿地、河口和河边,会有很多微生物生存,这些生态系统能在一定程度上自己清理污染。
例如,生物膜和溶解有机物(DO)浓度与中兴趣污染物浓度相关。
当DO浓度足够高时,生物膜可以降解大量石油污染,如烃、苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)。
3. 生物耦合生物耦合一般使用两种或多种不同菌株或属之间的协同作用来降低石油污染物的浓度降解率。
在此过程中,不同的菌株分别分解不同分子量石油组分。
耦合可以产生一种连续变化和化合物的描述和降解能力,可以最大限度地清除污染物。
4. 基因修饰基因修饰可以增强细菌对某些污染物的生物降解性能。
利用基因工程能够改变有毒分子的结构来改善生物的分解能力。
这些研究仍然处于早期阶段,需要更多的实验来测试其效果,以便开发出更好的生物降解技术。
5. 矿物催化剂矿物催化剂可以促进石油污染物的氧化和还原反应。
虽然这种技术仍在研究中,但是已被证明可以降解各种石油化学物质。
6. 生物界面处理生物界面处理是一种将人工介质浸泡在污染土壤中,利用之上的微生物降解污染物的技术。
微生物可以生长和贴附在生物界面上,降解污染物。
综上所述,生物修复技术是一种有效、具有良好前景的处理常规和地下相关石油污染的技术。
落地油污染土壤的微生物修复技术可行性研究[摘要]微生物修复可通过环境因素的最优化加速自然生物降解速率,是一种高效、经济和生态可承受的清洁技术。
通过实验分析结果表明,受原油污染土壤可通过微生物修复技术,培养驯化优势菌种,控制实验温度、适度、营养等条件,取得理想的处理效果。
【关键词】石油;污染;微生物修复;土壤石油是由上千种化学性质不同的物质组成的复杂混合物,主要包括饱和烃、芳香烃类化合物、沥青质、树脂类等。
在油田生产中,由于井下作业、油水井检修及油水管道腐蚀穿孔等原因造成的油水泄漏经常会对周围土壤和生态环境造成污染。
经实践证明,原油和含油污水的事故性泄漏对土壤环境污染显著。
原油使生长于地表面的植物受到破坏和死亡,导致土壤抗蚀能力下降,土地风沙化严重。
事故性原油的大规模泄漏还可影响生态环境,减少农作物产量或降低草原有机物的生物量,影响草原、荒地中动物的生长、发育、繁殖。
可见,落地油对土壤及生态环境的影响是十分显著的,因此,选择利用技术手段消除其对土壤和生态环境的污染,恢复其使用功能,具有十分重要的意义。
一、落地油污染土壤的处理方法对于受石油污染的土壤生态环境,目前采取的技术途径主要有两种,即采用物化处理法和生物处理法。
物化法对于处理含油量高的含油污泥,可取得一定的经济效益和环境效益,但是,经该处理方法处理后的受污染土壤,含油量仍然达不到农作物生长条件,仍需要对其进行后续处理。
生物修复技术是在生物降解的基础上发展起来的一种新兴的清洁技术。
目前,治理石油烃类污染土壤的生物修复技术主要有两类:一类是微生物修复技术,另一类是植物修复法。
微生物修复技术具有成本低,污染物氧化安全,无二次污染,处理效果好,操作简单等特点,因此具有很高的实用性。
二、受污染土壤生态环境的净化及修复技术可行性研究1、微生物在油污染土壤中的作用机理含油污泥或受原油污染土壤的生物修复处理,是借助于一定的环境条件,利用一类对油类具有降解能力的微生物,将作为污染物的油分解气化的一个过程。
石油污染土壤的生物修复技术综述石油是现代社会不可或缺的能源之一,然而石油开采、运输和使用不可避免地导致了大量的环境污染,尤其是土壤污染。
石油污染土壤的修复是环境保护的重要课题之一。
传统的物理和化学方法虽然能够实现石油的去除,但往往会对土壤质量造成更大的破坏,并且费时费力。
相比之下,生物修复技术因其高效、经济、环保等优势,逐渐成为石油污染土壤修复的热门方法。
生物修复技术基于微生物的能力和活性,通过利用微生物来分解、转化和去除石油污染物,从而恢复土壤的生态功能。
根据微生物修复的作用机制,可以将生物修复技术分为生物降解、生物吸附和生物转化三类。
生物降解是指利用微生物产生的酶类和代谢能力,将石油污染物降解为无害的物质。
微生物包括细菌、真菌和芽孢杆菌等。
细菌在石油污染土壤的降解中起到了关键作用,如石油降解菌属于常见的生物降解细菌,可以利用石油为主要碳源进行生长繁殖,并产生一系列酶类来分解石油中的各种有机化合物。
真菌通过产生分泌物和菌丝的吸附作用,能够有效地将土壤中的石油污染物吸附并降解掉。
生物吸附是指微生物通过胞外多糖、菌丝纤维等结构,将石油污染物吸附在其表面,从而实现石油的去除。
吸附材料主要包括生物胶体、细菌菌体和藻类等。
以微藻为材料的生物吸附剂具有较大的比表面积和吸附能力,可以吸附大量的石油污染物。
利用生物祖细胞也可以提取到胞外多糖,具有良好的吸附性能。
生物转化是指利用微生物的能力将石油污染物转化为无害的物质。
这种转化过程主要是通过微生物降解产生的代谢产物进行的。
石油污染土壤中的石油烃类可以被细菌降解成酸类、醇类和酶类等物质,这些物质一方面可以被其他微生物利用,进一步降解石油污染物;这些物质本身也具有一定的环境容忍度和无毒性。
还有一些微生物可以利用石油污染物作为能源和碳源,将其转化为生物质等有用物质。
石油污染土壤的生物修复技术主要包括生物降解、生物吸附和生物转化三类。
这些技术在实际应用中不仅具有高效、经济和环保的特点,还能够有效恢复土壤的生态功能,降低土壤污染的风险。
石油污染土壤的生物修复技术及应用由于石油在生产、加工、运输及战争中泄漏等原因,其污染危害已成为世界性问题,近年来各国科学家对石油污染治理及生物修复研究较多。
一、石油污染土壤生物修复的研究和实用技术(一)石油污染土壤生物修复研究方法国内外许多研究者对石油污染土壤的微生物降解原理、影响因素、降解效率、降解菌筛选等方面进行了大量研究,其研究方法大体包括以下几种:1.植物法利用农业化学法,根据土壤污染状况,通过盆栽、小区和大田模拟实验,结合野外调查,进行石油污染物的残留分析,研究石油污染物对植物生长的影响。
研究植物常选用受拈染区内代表性较强的粮食作物和经济作物,如:水稻、小麦、玉米、花生、棉花、油菜、茶树及各种果树等。
近几年来也有的学者研究筛选对石油污染的抗性植物或其根际分泌物中具有降解石油分子的微生物的植物品种。
2.动物法此法在国外有较长的研究历史,在国内的研究还处于探索阶段。
它包括两方面的内容:①将生长在污染土壤上的植物体、粮食等饲喂动物,通过研究动物的生理生化变异来研究土壤污染状况;②直接将土壤动物,如蛆坝、线虫类饲养在污染土壤中进行有关研究。
3.微生物法这是研究最多的一种方法,一‘般是根据土壤污染状况,富集、驯化土著微生物,或人工接种培养代表性的土壤微生物,以研究土壤微生物受土壤污染的影响变化,筛选能够降解土壤污染物的工程茵。
4.其他生物法—种方法,—般是根据土壤污染状况或人工接种培养代表性的土壤微生物污染的影响变化,筛选能够降解土壤。
(1)酶法添加一定的污染物于土壤中,待一定时限后.分析土壤中酶活性变化,以酶活性作为土壤污染变化的指标。
(2)土壤呼吸法土壤呼吸作用受土壤中物质成分的影响较大,因此,可通过研究土壤呼吸来研究土壤污染及其降解状况.(3)生物降解法直接研究土壤中石油类物质在各种因素下的降解情况土壤受污染状况,探索石油污染的修复方法。
(二)石油污染土壤生物修复技术1.原价处理法污染土壤不经搅功,在原位和易残留部位进行处理。
石油污染土壤的生物修复技术综述石油是一种常见的化石燃料,广泛应用于工业生产和交通运输等领域。
石油生产、储运和使用过程中不可避免地会引起石油泄漏和污染。
石油污染土壤给环境和人类健康带来了极大的危害,因此有效的修复技术显得尤为重要。
生物修复技术是一种绿色环保的修复方法,利用微生物、植物和动物等生物资源对石油污染土壤进行修复。
本文将对石油污染土壤的生物修复技术进行综述。
一、微生物修复技术微生物修复技术是利用微生物降解石油污染物,从而恢复土壤的一种修复方法。
在微生物修复技术中,常用的微生物包括细菌、真菌和藻类等。
这些微生物具有较强的降解能力,能够将石油中的有害物质分解成无害的化合物,从而降低土壤和地下水的污染程度。
微生物修复技术有以下几种常见的应用方法:1. 生物堆肥技术生物堆肥技术是将石油污染土壤与有机物质混合成堆,利用微生物的生物降解作用,加速有机物质的分解,从而降低土壤中石油含量。
生物堆肥技术不仅可以有效降解石油污染物,还能改善土壤的肥力和结构,促进土壤的生物修复过程。
生物增强技术是通过向石油污染土壤中投放活性微生物和营养物质,以增强土壤中微生物的降解能力。
通常采用的方法包括喷施、滴灌和钻孔注入等,通过增加土壤中的微生物数量和活性,促进石油污染物的降解,加快土壤的修复速度。
生物吸附技术是利用微生物或其代谢产物吸附土壤中的石油污染物,从而减少石油污染物对土壤的影响。
还可以利用植物根系吸附土壤中的石油污染物,起到净化土壤的作用。
植物修复技术是利用植物的生长和代谢过程对石油污染土壤进行修复的一种方法。
植物修复技术具有环保、经济、技术成熟等优势,可以有效修复石油污染土壤。
植物修复技术主要包括以下几种常见的应用方法:植物生理吸附技术是通过植物根系、茎叶等组织对土壤中的石油污染物进行吸附和富集,从而净化土壤。
植物生理吸附技术通常采用植物修复区、植物修复带、植物屏障等形式,将植物引入石油污染土壤中,利用植物的吸收能力将土壤中的石油污染物吸附至植物体内,减少土壤的污染程度。
含油土壤微生物修复技术一、国内外研究动态1.1技术背景石油是原油和石油制品的总称。
原油是积累的有机物质经过地质变迁而形成的,主要由链烷烃、环烷烃、芳香烃以及少量硫化物、氮化物、环烷酸类等非烃化合物组成的复杂混合物,其中烃类占所有组分的95~99.5%,其化学组成、颜色和物理性状等随产地的不同而略有不同.【1】石油是现代社会的最主要能源之一,石油工业在国民经济中占有十分重要的地位,也是国家综合国力的重要组成部分,因此世界各国十分重视石油工业的发展。
【2】在石油行业,土壤污染主要来源于油气生产、加工过程中产生的落地原油及含油污泥、钻井废泥浆以及含油污水处理产生的废渣等三部分。
【3】石油进入土壤后,会破坏土壤结构,影响土壤的通透性,降低土壤质量;油污粘着在植物根系上,形成一层粘膜,阻碍植物根系对养分和水分的吸收,引起根系腐烂,影响农作物生长;石油富含的化学基团能与无机氮、磷结合并限制硝化作用和脱磷酸作用,从而使土壤有效氮、磷的含量减少,影响作物的营养吸收;【4】石油中的多环芳烃具有致癌、致畸、致突变等作用【5】。
石油烃中不易被土壤吸附的部分能渗入地下污染地下水。
1.2含油土壤的处理方法为了消除土壤中的石油污染,各国的研究人员进行了广泛的研究。
处理含油土壤的物理和化学方法主要有焚烧法、固化法、热脱附法、溶剂萃取法、洗涤法等,这些方法存在价格较高、破坏土壤结构和组分、造成二次污染等问题,限制了应用范围。
【6】生物修复因其具有成本低、效率高、无二次污染、易操作等优点,被认为是有机污染物修复技术中最有效、最可行和最可靠的方法,越来越引起人们的关注。
Hung-Soo Joo等人发现粉末状Candida catenulata 在23%食物残渣和77%柴油污染的土壤(2%柴油)培养13天后,84%最初的石油烃被降解,相比较没有接种的只有48%的降解率。
【19】研究表明固定化细胞相比自由细胞有着很高的热稳定性,并且底物浓度明显的影响着降解的能力。
【21】3石油的微生物降解.3.1微生物降解石油污染物的优势动物、植物、微生物都具有降解污染物的能力,但微生物在污染物降解中的作用最大。
这是因为微生物具有种类多、分布广、个体小、繁殖快、比表面积大、容易变异的特点。
3.2环境中降解石油的微生物能降解石油烃的微生物非常多,有100余属,200多个各种(顾传辉等,2001)。
一般认为,细菌分解原油比真菌、放线菌容易的多,更能有效地降解原油。
降解原油的微生物大量的存在于污染地区,比未受污染地区高出1-2个数量级。
N. N. Pozdnyakova等发现真菌主要降解的是有芳香味的成分,而显微植物则强烈的降解链烷烃石蜡和石油烷烃成分。
【20】Michael等(1998)利用rDNA限制性酶切片段多态分析(RFLP)对一被烃类污染的含水土层的微生物区系组成进行了调查,结果表明,在已确定的ro4个序列类型中,94个属于细菌,10个属于古细菌。
Y. Higashioka等利用16s rRNA16S ribosomal RNA, xylM, C23O,和bcr基因分析来自两个不同原油污染的土壤样品细菌种群结构后发现,不同样品的种群结构明显不同。
【22】3.3石油微生物降解机理石油中所含的各种烃类,从最简单的Cl化合物至复杂的几十个碳原子的固体残渣,只要条件合适,大多数都能被微生物代谢降解,但难易程度和降解速度不同。
一般的石油化学物质按照下列方式被降解【7】Lu Feng, Wei Wang在2007年发现了一种嗜热脱氮土壤芽孢杆菌“NG80-2具有独特的降解重油和产生表面活性剂的能力;发现了一种关键将重油的主要成分——长链烷烃降解为小分子的生化酶LadA。
(PNAS)【28】好氧微生物对烷烃分解的一般过程是逐步氧化,生成相应的醇、醛和酸,而后经β-氧化进入三羧酸循环,最终分解成CO2和H2O(图1)。
最常见的氧化是链烷烃末端甲基氧化;乙酸在微生物代谢中被分解成为CO2和H2O;剩下的少去两个碳原子的脂肪酸按同样的方式经β-氧化再脱下两个碳原子,新生成的乙酸继续被分解成为CO2和H2O;依此类推,直至在氧的参与下全部烷烃分解完毕。
烷烃类物质的β-氧化在某些环境中会受到阻碍,特别是一些带支链的烷烃类物质,这时就可能发生ω-氧化,即在β-氧化受阻时,微生物在烃链的另一端将甲基氧化。
当然,ω-氧化在偶尔的情况下也会与β-氧化同时发生,即一个烃链的两端被同时氧化形成二羧酸。
有些微生物攻击链烷烃的次末端,在链内的碳原子上插入氧。
这样,首先生成仲醇,再进一步氧化,生成酮,酮再代谢为酯,酯键裂解生成伯醇和脂肪酸。
醇接着继续氧化成醛、羧酸,羧酸则通过β-氧化进一步代谢。
不具备末端甲基的环烷烃由类似于上述次末端氧化的机制进行生物降解。
如环已烷,由混合功能氧化酶的羟化作用生成环已醇,后者脱氢生成酮,再进一步氧化,一个氧插入环而生成内酯,内酯开环,一端的羟基被氧化成醛基,再氧化成羧基,生成的二羧酸通过β-氧化进一步代谢。
大多数烯烃比芳烃、烷烃都容易为微生物利用。
微生物对烯烃的代谢主要是产生具有双键的加氧氧化物或环氧化物,最终形成饱和或不饱和的脂肪酸,然后再经β-氧化进入三羧酸循环而被完全分解芳香烃由加氧酶氧化为儿茶酚,二羟基化的芳香环再氧化,邻位或间位开环。
邻位开环生成已二烯二酸,再氧化为β-酮已二酸,后者再氧化为三羧酸循环的中间产物琥珀酸和乙酰辅酶A。
间位开环生成2-羟已二烯半醛酸,进一步代谢生成甲酸、乙醛和丙酮酸。
多环芳烃的生物降解,先是一个环二羟基化、开环,进一步降解为丙酮酸和CO2,然后第二个环以同样的方式分解。
近年来,对石油污染的厌氧处理开始引起国内外研究者的关注。
与好氧处理相比,厌氧处理有优点也有缺点。
在好氧条件下,低环芳烃会被好氧微生物降解,但四环以上的多环芳烃却无明显降解效果。
厌氧微生物在NO3一、SO、Fe等作为电子受体的条件下,能降解部分好氧处理不能降解的物质。
但厌氧菌的培养速度和对污染物的降解速度却比好氧处理慢得多【14】。
研究表明【15】,石油污染物在自然条件下的厌氧处理能否进行的关键在于厌氧微生物所处环境受石油污染的时间长短,这是由于土壤微生物需要对环境有一个适应的过程,污染时间越长,土壤微生物就越能适应,从而能产生出相应的降解酶。
另外,电子受体对厌氧降解的影响也很大。
研究表明,在有混合电子受体的条件下,更有利于石油烃的降解,故可通过加混合电子受体的方式加强修复。
3.4影响石油微生物降解的因素影响生物修复技术的因素很多,除污染物自身的特性外,还包括土壤中微生物生态结构、土壤中的环境因子等。
石油烃类物质化学组成一般有4类:饱和烃、芳香烃、氮硫氧化合物及沥青质。
各种烃类生物降解的难易不同。
【8】通过大量的研究,通常认为不同烃类的微生物可降解性的次序为:正烷>支链烷烃>芳香烃>环烷烃>支链芳香烃,同种类型烃类中分子量越大降解慢;或者小于C10的直链烷烃>C10~C24或更长的直链烷烃>小于C10的支链烷烃>C10~C24或更长的支链烷烃>单环芳烃>多环芳烃>杂环芳烃。
研究发现,碳数多少是影响石油烃组分降解的重要因素:C23烷的降解速度近似于石油烃的总体降解速度;碳数越大,降解越难进行;当碳数相同时,不同类型石油烃组分的降解速度由其官能团决定。
总之,结构越简单,分子量越小的组分越容易被降解。
石油浓度对石油生物降解有很大影响,在较高的石油烃浓度下,由于营养、氧的传递限制或挥发性烃产生的毒性而抑制了生物降解。
即使降解同一种石油污染物,降解方法或降解菌不同,最合适的石油烃浓度也会不同。
Rambeloarisoa 等在1984年曾指出,原油的降解率与油浓度成反比例,Arco.等(2001)发现随石油浓度的升高,最终的降解率逐渐降低,降解率与石油浓度成负相关关系。
【9】环境中的pH变化对微生物的生命活动影响很大,与大多数微生物类似,能降解石油类物质的土壤微生物繁殖的适宜pH值为6-8。
由于土壤微生物在降解过程中产生的酸性物质往往在土壤中有积累效应,会导致pH进一步降低,所以在偏酸性污染土壤的生物治理过程中,为了提高微生物代谢活性和降解石油类物质的速率,可以在土壤中添加一些农用酸碱缓冲剂调整土层的pH值。
【10】土壤温度会影响石油污染物的降解速度。
一方面,温度会影响石油的物理状态和化学组成。
低温时油粘度升高,有毒的短烷烃挥发下降,生物降解启动滞后;随着温度升高,烃的膜毒性增大。
另一方面温度会对微生物本身代谢活性产生影响。
【11】此外,微生物代谢需要氮、磷、铁、镁等营养物质的参与才能顺利进行。
当作为微生物能源和碳源的烃类足够多时,营养物的供给是否充分将直接影响微生物对烃类的降解活动。
【12】WesUake等发现在被石油污染的区域中加入含氮、磷的营养物质后,细菌数量迅速增加,正构烷烃和异戊二烯类烃随之迅速消失。
因此调整各种必需的营养物质的比例,是降解过程得以顺利进行的必需条件。
M uthuswamy Sathishkumar等研究分离出的几株菌Bacillus sp. IOS1-7, Corynebacterium sp. BPS2-6, Pseudomo-nas sp. HPS2-5, and Pseudomonas sp. BPS1-8 组成的组合对降解原有的效率。
发现组合在25天内降解原油浓度为1%-12%时降解率从77%-45%不等。
最适宜的条件为35摄氏度和pH=7。
【23】脱附是土壤中有机污染物生物降解速率和降解程度的主要控速步骤之一。
表面活性剂具有增溶、分散等特点,能促进难溶石油烃类化合物的溶解从而可提高其脱附率,促进其生物降解。
Hisashi Saeki, Masaru Sasaki等人分离出JE1058BS 具有生物表面活性剂的功能,对海边和海上油漏的清除的应用具有巨大的潜力。
生物表面活性剂以其可生物降解,无毒害,结构多样性和对环境具有温和性等优点成为研究热点,不同微生物往往产生不同结构的表面活性剂,主要有糖脂、脂肤、多糖一蛋白络合物、磷脂、脂肪酸和中性脂等。
许多研究表明,生物表面活性剂在石油降解中也有很好的促进作用【13】).润滑油中生物利用率限制和复杂结构高分子量的烃类是降解率低的原因。
【25】Andrea Franzettia, Paolo Caredda等人分离出一株菌BS29其生物乳化液能加快顽固的支链烷烃的生物降解;并且发现BS29生物乳化液相比较鼠李糖脂在烷烃污染的土壤修复中更可能是清洗烷烃的原因【27】.Yuting Liang , Xu Zhang等应用活性炭和沸石做生物载体,加入到石油烃降解菌中,有48.9%的原油降解率,相比较,自然衰减13%,生物刺激(只加营养物质)26.3%,生物强化(自由生长细菌)37.4%。