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海洋环境中多环芳烃污染的微生物修复作用研究

作　者: 田蕴
导　师: 郑天凌
学　校: 厦门大学
专　业: 环境科学
关键词: 多环芳烃（PAHs）海洋污染微生物生物修复共代谢
分类号: X55
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

本研究针对环境科学研究领域的热点和难点，以厦门西港为主要研究区域，将生物修复的新思路引入海洋环境中多环芳烃(PAHs)污染的治理，对厦门西港PAHs污染水平、PAHs降解菌数量分布进行现场跟踪调查；采用富集培养的方法，从自然海区分离筛选高效降解四环以上PAHs的微生物，对海洋环境中PAHs生物降解过程及机制进行研究。取得了目前国内关于海洋环境中PAHs生物降解研究最为丰富、系统的研究成果。主要研究结果归纳如下： 1、首次对厦门西港表层海水和沉积物中16种优先监控的PAHs的污染状况进行不同季节的连续调查，结果表明：表层海水中PAHs的含量与组成具有明显的时间差异。在4月和10月的PAHs含量较7月高；PAHs的组成在4月以2环的萘为优势组分，在7月以3环的苊烯为优势组分，10月以5环的屈为优势组分。分析三个航次的调查结果发现：厦门西港表层海水中的PAHs主要来源于石油类物质的输入。厦门西港表层海水各种PAHs的含量与国际生物学组织或国家制定的评价水生生物暴露于水体的安全食用标准相比虽未超标，但个别组分如蒽、苯并[a]芘的含量已达到生态毒理评价标准。 2、厦门西港沉积物中检出的PAHs均以4-6环的为主，其中荧蒽和芘在不同航次及不同站位均为优势组分。PAHs的总含量变化不明显，但高分子量的PAHs(5～6环)的含量却有升高的趋势。厦门西港沉积物中的PAHs主要来源于矿物的不完全燃烧，与1993年的调查结果相比厦门西港沉积物中PAHs的含量有所减少，与国内外其他相似地区相比属中等水平。 3、首次对厦门西港表层海水和沉积物中PAHs降解菌的数量分布进行连续两个航次的调查，并借鉴现行国际上测定PAHs降解微生物的方法，建立了适合样品量大、现场调查快速准确的细菌计数方法——单层平板方格法。研究结果表明：厦门西海域表层海水及沉积物中PAHs降解菌丰富可得，在夏季表层海水中PAHs降解菌的数量可达10~3CFU／mL以上，沉积物中PAHs降解菌的数量可达10~4CFU／g以上；在秋季表层海水中PAHs降解菌的数量可达10~2CFU／mL以上，沉积物中PAHs降解菌的数量可达10~3CFU／g以上。 4、表层水中低分子量PAHs降解菌的数量在一定程度上可以指示低分子量PAHs的污染程度，而高分子量PAHs的含量与其降解菌数量之间没有表现出相关性。沉积物中PAHs降解菌的数量分布对PAHs污染有一定的指示作用，即沉积物中PAHs降解菌的数量与PAHs含量呈正相关。但特殊区域(养殖海区)环境因素对降解菌的影响不可忽视。 5、对表层海水及沉积物样品进行驯化，富集培养，从中分离出芘-降解菌3株，编号为PYSP1和PYSP22；荧蒽-降解菌株3株，编号为FLSP2、FLSP6和FLSP8；菲-降解菌株2株，编号为PHSP2和PHSP6。3株芘-降解菌经分子生物学鉴定分别为：PYSP1为Ochrobactrum sp., PYSP6为Pandoraea sp., PYSP22为Ochrobactrum sp．。 6、以芘富集培养的单菌株PYSP22能很好地利用不同分子量的PAHs-芘、荧蒽、菲作为其生长的碳源和能源，经过约3个星期的培养，单菌株PYSP22可分别将培养液中的芘、荧蒽、菲降解70.3％、85.4％和85.8％。另外，单菌株PYSP22可以同时利用这三种PAHs，摘要 3个星期后，将混合液中的花、荧葱、菲降解了80．6％、90．6％和78．3％。 7、以茁富集培养的混合微生物SS6由四种菌落特征不同的细菌组成，可以很好地利用不同分子量的PAHs－茂、荧葱、菲作为其生长的碳源和能源，经过约3个星期的培养，混合培养菌能6可分别将培养液中的蓖、荧葱、菲降解gi．2o、89．35％、92．sl％；SS6可以同时利用花、荧蓉、菲，经过3个星期可将混合液中的蓖、荧葱、菲降解89．5％、90．2％、 90．7％O 8、环境因子对于PAHS的代谢和微生物的生长有着重要的影响。在海水培养液中，混合培养菌SS6生长的最适pH值为8．0，在pH6－8的范围内可以良好的生长。培养液中pH值超过9刀会抑制微生物的生长：混合培养菌％6在盐度为二0－30的培养液中可以良好地生长，在盐度为 40－50的培养液中生长受到明显的抑制。海水培养液中外加 N源（KNO3）可以提高混合培养菌 SS6的生长水平，促进培养液中 PAH－花的降解，而外加 P源（KZHPO4）的影响却不明显，表明厦门西港的海水中，N是PAHS生物降解的限制因素，而P则不是。 9、对海水环境中4环PAH－花的共代谢机制开展研究，结果表明共代谢促进PAHs的降解。混合培养菌在对四环PAH－茁和荧葱的降解过程中，培养液中优势微生物的种类和数量发生明显变化，SPI在花和荧惫降解的启动过程中起关键作用；分别以茁的代谢中间产物一水杨酸和邻苯二甲酸、同系化合物一菲、容易

全文目录

致谢  2-5
中文摘要  5-7
英文摘要  7-10
第一章引言  10-29
  第一节多环芳烃（PAHs）对海洋环境的污染  10-14
    一、 PAHs的来源与分布  10-12
    二、 PAHs对海洋生物的影响  12-14
  第二节海洋环境中降解PAHs的微生物  14-18
    一、降解PAHs的海洋微生物种类  14-17
    二、环境中PAHs降解菌对PAHs污染的指示作用  17-18
  第三节 PAHs的微生物降解代谢机理  18-23
    一、微生物对PAHs的代谢  18-21
    二、 PAHs的共代谢降解  21-23
  第四节海洋环境中PAHs污染的生物修复  23-27
    一、 PAHs现场修复的方法  23-25
    二、生物修复的影响因素  25-27
  第五节研究内容  27-29
第二章 PAHs在表层海水及沉积物中的污染特征  29-45
  第一节样品的采集  29-32
    一、研究区域概况  29
    二、站位的设置及采样时间安排  29-30
    三、样品的采集与处理  30-32
  第二节样品的分析  32-33
    一、样品的前处理  32
    二、仪器分析条件  32-33
  第三节结果与讨论  33-44
    一、表层海水中PAHs的污染特征  33-38
    二、沉积物中PAHs的污染特征  38-44
  第四节小结  44-45
第三章 PAHs降解菌的数量分布  45-56
  第一节材料与方法  45-46
    一、样品的采集与处理  45
    二、化学试剂及培养基  45
    三、培养与计数  45-46
    四、环境因子的测定  46
  第二节结果与讨论  46-55
    一、表层海水中PAHs降解菌  46-50
    二、沉积物中PAHs降解菌  50-55
  第三节小结  55-56
第四章 PAHs降解菌的富集、筛选及鉴定  56-66
  第一节材料与方法  56-58
    一、实验材料  56-57
    二、实验方法  57-58
  第二节结果与讨论  58-65
    一、环境样品的富集  58-60
    二、降解菌的分离、筛选及形态特征  60-63
    三、芘-降解菌的分子生物学鉴定  63-65
  第三节小结  65-66
第五章微生物对PAHs的降解  66-82
  第一节材料与方法  66-69
    一、 PAHs生物降解测定指标的选定  66-67
    二、实验材料  67
    三、实验方法  67-69
  第二节结果与讨论  69-81
    一、单菌株PYSP22对PAHs的降解  69-71
    二、混合菌SS6对PAHs的降解  71-74
    三、环境因子对PAHs降解的影响  74-77
    四、混合菌SS6对不同浓度PAHs的降解  77-81
  第三节小结  81-82
第六章 PAHs的共代谢降解  82-91
  第一节材料与方法  82-83
    一、实验材料  82
    二、实验方法  82-83
  第二节结果与讨论  83-90
    一、混合微生物的共代谢降解  83-85
    二、共基质对PAHs降解的影响  85-90
  第三节小结  90-91
第七章结论与展望  91-93
  第一节主要结论  91-92
  第二节研究展望  92-93
参考文献  93-106
博士期间发表的文章及参加的科研工作  106

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 海洋污染及其防治
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