（环境科学专业论文）苯并芘污染土壤的微生物效应及其降解菌特性的研究.pdf

转速2 2 5r m i n 、温度3 5 。 ( 5 ) 土壤生物修复试验结果为：s l 1 的降解率为：7 6 3 ；s l 2 的降解率为： 8 6 1 ；s l 4 的降解率为：8 5 7 ；s l 1 0 的降解率为：3 5 6 ： 关键词：苯并芘，降解菌，筛选，鉴定，降解特性 i i t h ee f f e c t so fb e n z o p y r e n eo ns o i l m i c r o o r g a n i s m sa n d t h er e a s e r c ho f d e g r a d a t i o nc o n d a t i o n s o fb e n z o p y r e n e d e g r a d i n gb a c t e r i a a b s t r a c t w i t ht h eh u m a ns o c i e t yd e v e l o p i n g ，p o p u l a t i o ni n c r e a s i n g ，a n dt h e s c a l eo fi n d u s t r i a lp r o d u c t i o ne x p a n d i n g ，w eu s em o r ee n e r g ya n d m a t e r i a l a n dt h ep r o d u c i n ga n dl i v i n gl e v e li sl o w i n g ，s om u c hp o l l u t i o n i se m i t t e d b u tw ep u tm u c ha t t e n t i o nt oh o wt oi m p r o v eo u rl i f e ，i g n o r e t h eh a r mt oh u m e n sl i f e i nr e s p e c to fc o k ep r o d u c t i o n ，t h e r ea r el o t so f w a s t eg a s ，w a s t ew a t e ra n ds o l i dw a s t ew h i c hc o n t a i nl o t so fp o l y c y c l i c a r o m a t i c h y d r o c a r b o n sd u r i n gp r o d u c i n g a n dp o l y c y c l i c a r o m a t i c h y d r o c a r b o n s i s e a s i l ya c c u m u l a t i n gf o r i t s p h y s i c a l a n dc h e m i c a l p r o p e r t i e s ，a n dp o l y c y c l i c a r o m a t i c h y d r o c a r b o n s i sa ni m p o r t a n t p o l l u t a n t f o r m a k i n g c e l l m u t a t i n g a n d i n h i b i t i n g t h e g r o w t h o f m i c r o o r g a n i s m s b e n z o p y r e n ei st h em o s tc a r c i n o g e n i cm a t e r i a la m o n g p o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ，t h a ti sw h yi t i st h et a r g e to ft h i s s t u d y i nt h i sp a p e r , t h ee f f e c t so fi m p o r t a n tp o l l u t i o n s t ot h e i i i m i c r o o r g a n i s m sw e r er e s e a r c h e d ，h i g hb e n z o p y r e n e d e g r a d i n gs t r a i n s w a ss c r e e n e da n dt h ed e g r a d a t i o nc o n d i t i o n sw e r er e s e a r c h e dt o o w e d e d u c e ： ( 1 ) w e u s e p l a t e c o u n ta g a r ( p c a ) m e t h o dt od e t e c t t h ee f f e c to f b e n z o p y r e n ea n do t h e re n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n s o nt h en u m b e ro f m i c r o b e si n s o i l ，i n h i b i t o r y e f f e c t so fp y r e n e 、l e a d 、c a d m i u m 、 p h e n a n t h r e n e a n dh e x a c h l o r o c y c l o h e x a n e so nb a c t e r i ai n s o i l d r o p g r a d u a l l y i n h i b i t o r y e f f e c t so fb e n z o p y r e n eo nb a c t e r i ai n s o i li s p e r s i s t e n tt h a no t h e rp o l l u t i o n s ( 2 ) i nt h i sp a p e r , b e n z o p y r e n ew a su s e da ss o l ec a r b o ns o u r c et os e r e e nd e g r a d i n gs t r a i n s ，w eg e t18 b e n z o p y r e n e d e g r a d i n g s t r a i n s a n d w eo b s e r v et h es t r a i n s c o l o n i a lm o r p h o l o g y , c e l l s m o r p h o l o g ya n d m e a s u r et h eg e n es e q u e n c e s ，t h eb e n z o p y r e n e d e g r a d i n gr a t ew a sm e a s u r e dt o o ( 3 ) 4h i g hb e n z o p y r e n e d e g r a d i n gs t r a i n sw e r ec h o o s e nf o rp h y l o g e n n p h y s i o l o g i c a la n db i o c h e m i c a lp r o p e r t i e s ，g r o w t hc u r v ea n db e n z o p y r e n e d e g r a d i n gr a t ea n dh o we x o g e n o u ss u b s t a n c e se f f e c tt h eb e n z o p y r e n e d e g r a d i n gr a t ew a sm e a s u r e d t h ef o u rs t r a i n sw e r ei d e n t i f ie d a sp s e u d o m o n a ss p ，o c h r o b a c t r u ms p ，b r e v u n d i m o n a ss p ，p s e u d o x a n t h o m o n a ss p bi o r e m e d i a t i o no fb e n z o p y r e n e c o n t a m i n a t e do i lw a s a l s oe x p e r i m e n t a l l ys t u d i e d ( 4 ) o p t i m a lc o n d i t i o n so fg r o w t hf o rb e n z o p y r e n e d e g r a d i n gs t r a i nw a s i v r e s e a r c h e du n d e r5f a c t o r sa n d4l e v e l s b ys p s ss o f t w a r e o p t i m a l c o n d i t i o n so fg r o w t hf o rs l 一1i sb e e fe x t r a c t ，n h 4 n 0 3 ，p h 8 5 、2 0 0 r m i n 、2 5 0 ：f o rs l 一2i sb e e f e x t r a c t 、p e p t o n e 、p h 7 5 、2 0 0r m i n 、1 50 c ； f o rs l 一4i si s o m a l t u l o s e ，( n h 4 ) 2 8 0 4 ，p h 6 5 ，2 2 5r m i n ，3 5 。c ；f o rs l 一10 i sb e e f e x t r a c t ，p e p t o n e 、p h 6 ，5 ，2 2 5r m i n ，3 5 。c 。 ( 5 ) t h er e s u l t so fe x p e r i m e n t sf o rb i o r e m e d i a t i o no fb e n z o p y r e n e c o n t a m i n a t e ds o i ls h o wt h a tt h ed e g r a d a t i o nr a t eo fs l 一1i s7 6 3 t h - ed e g r a d a t i o nr a t eo fs l 一2i s8 6 1 ，t h ed e g r a d a t i o nr a t eo fs l 一4 i s8 5 7 ，t h ed e g r a d a t i o nr a t eo fs l 10i s3 5 6 。 k e y w o r d s ：b e n z o p y r e n e ，d e g r a d i n gs t r a i n ，s c r e e n ，i d e n t i f i c a t i o n ， d e g r a d a t i o nc o n d i t i o n s v 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除本文 已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得内蒙古 大学及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已往论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 遗丕 e t期：) 叠：篁 指导教师签名： e t 期趟：呈 在学期间研究成果使用承诺书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将学位论文 的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库 进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产 权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研究 成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意；若用于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方 可投稿或公开发表。 姗妣驾丕臌：壹上 日期：塑，6 一日期：巡：i ：呈 内蒙古大学硕士学位论文 1 1 苯并芘的性质 1 前言 多环芳香烃是指两个或两个以上的芳环稠和在一起的一类化合物，它们普遍存在于环境 中。这类物质由于水溶性差，对微生物的生长有抑制作用，以及其特殊而稳定的环状结构， 因此很难被生物所利用，坏境中多环芳烃呈不断积累的趋势。研究表明，工业生产中燃料的 不完全燃烧、石油污水灌溉、焦炭生产、金属冶炼、汽车尾气等都能产生多环芳香烃。多环 芳烃对人体的毒性表现在三个方面：第一，强致癌、致突变及致畸性。人类及动物癌症病 变有7 0 9 0 是环境中化学物质引起的，而多环芳香烃则是环境致癌物中最大的一类。吸入 大气中吸附在微粒上的多环芳烃而导致的肺癌占总肺癌病变的8 5 以上，长期暴露在含高浓 度多环芳烃的烟气、石油分馏、沥青及煤产品等环境中，皮肤癌即肺癌发病率很高。第二， 对微生物生长有抑制作用【z j 。多环芳烃因水溶性差及稳定的环状结构而不易被生物利用，它 们对细胞的破坏作用抑制普通微生物的生长。第三，多环芳烃经紫外光照射后毒性更大。多 环芳烃吸收紫外光能后，被击发成单线态及三线态分子，被激发分子的能量可通过不同的途 径损失，其中一种途径为：被激发的多环芳烃分子将能量传给氧气，从而产生能量极强的单 线念氧，破坏生物膜。由于多环芳香烃自身的稳定性和对人体的致癌性，因此对多环芳香烃 在环境中的行为进行了大量研究。由于多环芳烃不易溶于水，极易附着在圆体颗粒上，大气、 水及土壤中的大多数多环芳烃处于吸附态。多环芳烃污染物分布很广，污染源附近浓度较大 【3 j 。因废气、废水及废物倾倒，多环芳烃对水、大气及土壤产生直接污染。吸附在烟气微粒 上的多坏芳烃随气流传向周围及更远处，又随降尘、降雨及降雪进入水体及土壤 4j 。而土壤 及地面多环芳烃通过扬尘再次进入大气，通过呼吸及食物链进入动物体产生毒害。多环芳烃 在环境中是不断积累的。它们的半衰期少则2 个月，多则几年p j 。研究表明在河水、海水沉 积物中，多环芳烃的浓度高且积累速度快。t s a e e d 等人 6 1 对科威特一采油厂附近的湖中沉积 物的调查发现，在2 1 个月内，多环芳烃的总浓度从5 7 6m g k g 增加到7 1 3 m g k g ，而苯并芘 从o 7m g k g 增加到1 2 9 m g k g 。 多环芳香烃迁移转化受挥发、光解及生物降解等过程的影响。在光诱导、生物积累及生 物代谢的变迁过程中，多环芳烃一般转化为酚类、醌类及芳香族羧酸类物质，有的转化产物 比原始的多环芳香烃更具毒性。 而作为多环芳香烃最具代表性且具有强致癌性的苯并芘已被许多国家和组织的环保和卫 生机构确认为应重点监测和关心的致癌危险物【7 】，国家坏境空气质量标准( g b 3 0 9 5 1 9 9 6 ) 中 列有该物质的空气质量标准【8 1 。因此迫切需要从环境中筛选出苯并芘降解菌，加速苯并芘在 环境中的降解。 苯并芘是一种含5 个环的稠环芳烃 9 1 。分子式c 2 0 h 1 2 ，分子量是2 5 2 。在室温下为黄色或淡 黄色晶体，熔点1 7 9 ，沸点4 9 6 ，易溶于丙酮、二甲基甲酰胺、甲醇和二氯甲烷等有机溶剂。 内蒙古大学硕士学位论文 极不易溶于水，这也是其在环境中难于被降解的因素之一【1 0 】。苯并芘的形成是一切含碳燃料 和有机物热解过程的产物，其合成的最适温度为6 0 0 - - - - 9 0 0 * 0 。首先有机物在高温缺氧下裂解 产生碳氢自由基结合成乙炔( 1 ) ，由乙炔形成乙烯基乙炔，或l ，3 一丁二烯( 2 ) ，然后芳坏 化成乙基苯( 3 ) ，再进一步结合成丁基苯( 4 ) 和四氢化萘或萘满( 5 ) ，最后通过中间体( 6 ) 形成苯并芘( 7 ) 。 差一一扩c 一 ( 1 ) 办 ( 3 )( 4 5 ) 1 2 苯并芘对环境的污染 ( 7 )( 6 ) 图1 - t 苯并芘的形成过程 f i gl 1 t h ef o r m a t i o no fb e n z o p y r e n e 由于大量工业三废的排放，环境容纳了大量的废物，空气、水、土壤、农作物】、水中 生物等，都受到不同程度的污染。 1 2 1 土壤中苯并芘的污染 土壤中苯并芘的主要来源是工业渗漏，固体废物和大气沉降。自然区土壤中苯并芘的含 量为1 5 2 8 o u g k g ；石油污染灌溉1 0 余年的土壤苯并芘含量y b s o - - - 1 5 0 u # k g ；工业区特别是 老工业区的土壤的含量一般为3 5 0 - 5 6 0 u g k g ：老的炼油厂区的土壤高j 送1 2 0 0 0 u g k g ：飞机场 附近的植被和土壤中多环芳烃含量比其它控制污染区高8 9 倍1 2 1 。 1 2 2 空气中苯并芘的污染 ( 1 ) 工业锅炉和家用炉灶燃煤：有研究表明，罗德岛、波兰高度工业化的西里西亚地区等空 气中苯并芘污染主要源于煤燃烧产物【1 3 】；我国主要为燃煤型污染。大同市作为我国主要的产 煤基地之一，其能源结构以耗煤为主，燃煤占全市的总耗能的9 9 以上，掘分析，全市苯并 芘的闷均值达至f j 3 3 0n g m 3 1 4 】。唐书彦等【1 5 】研究了包头市大气中苯并芘在9 年中的含量，表明 市区内苯并芘的含量为0 9 0 u g l o o m 3 _ 7 7u g l o o m 3 ，且冬春( 采暖期) 大气中苯并芘的含 量高于夏秋( 非采暖期) ，工业区附近的大气苯并芘含量高于非工业区。赵起越等【l6 j 研究发现 大同市每r 苯并芘浓度在早晚高于午间，采暖期高于非采暖期，同一时段的样品苯并芘浓度 采暖期为非采暖期的1 7 。7 4 倍，冬季燃煤取暖是造成这一变化的主要原因。而且每日大气颗 2 内蒙古大学硕士学位论文 粒物中苯并芘的浓度都是早晚高，中午低。除此以外，苯并芘的同变化还与气象条件有关。 分析结果显示，环境温度对苯并芘浓度影响最大，其次为大气压和湿度。温度和湿度与苯并 芘浓度成明显反相关关系；大气压与苯并芘浓度萨相关：苯并芘浓度与风速没有明显相关关 系f 1 7 】。 ( 2 ) 工业生产：l k g 燃料在燃烧过程中产生的苯并芘量( m g ) 为：煤6 7 - - 一1 3 6 ；木材4 0 - - 一6 8 ； 汽油1 2 5 0 4 。某些工厂周围l k r n 内大气中的苯并芘( u g l o o m 3 ) 浓度为：焦化厂0 1 3 5 7 8 ； 炼油厂0 0 3 - 5 0 4 ；冶炼厂0 8 7 3 0 6 。焦化和石油化工的兴起大大增加苯并芘对环境的污染。 焦化厂附近5 0 0 米处的浓度比一般工业城市高出5 0 0 - - 一1 0 0 0 倍。在半敞开的焦炉沥青加热附近4 m 处的苯并芘浓度高达7 8 u m 3 【l s l 。 ( 3 ) 交通： s h a b a d 等1 9 7 1 年认为喷气式飞机是苯并芘主要来源；g o r d a n l 9 7 6 年报道洛杉矶 通风海滩区域的苯并芘主要来源于小汽车，据报道汽车每行驶1 k m 排出的苯并芘量为8 1 0 m g 。随着机动车数量的增加，路面交通堵塞的升高，在一些公路交通路口苯并芘污染也r 趋严重。此外，在公路隧道中，由于空气污染扩散。致癌性苯并芘浓度相当高。 ( 5 ) f ：t 常生活：烹调，动物蛋白烹炸过程中可以产生苯并芘，散发到厨房中，从而进入人体， 这可能是导致炊事人员呼吸道肺癌发病率增加的主要原因。烤鸭车间空气样品中含有苯并芘， 某三处酒家厨房油烟中苯并芘含量为0 。3 7 3 1 4 8 3 u g m 3 1 9 。研究表明，吸烟严重的家庭室内 空气中苯并芘浓度比不吸烟的家庭高1 0 倍以上【2 们。一些国家和组织对肺癌产生的可能因素进 行了调查研究，初步认为吸烟比大气污染对肺癌的增长具有更直接的关系。每天吸烟2 0 支的 人可吸a o 6 o 8 u g 苯并芘，吸烟者比不吸烟者肺癌的危险性高2 倍。 1 2 3 水体中苯并芘的污染 近2 0 年来，多起超级油轮事故对海洋水体造成了严重的污染，如1 9 6 7 年3 月“托利卡尼翁” 号油轮在英吉利海峡触礁失事是一起严重的海洋石油污染事故。该轮触礁后，1 0 天内所载的1 1 8 万吨原油除- d , 部分在轰炸沉船时燃烧掉外，其余全部流入海中，近1 4 0 公罩的海岸受到 严重污染。相隔1 1 年，1 9 7 8 年超级油轮“阿莫戈卡迪兹”号在法国西北部行列塔尼半岛布列斯 特海湾触礁，2 2 力吨原油全部泄入海中，是又一次严重的油污染事故。而石油中含有的致癌 有机物苯并芘已经对海洋渔业资源产生了严重影响。j a m e sb h a n n a h 等【2 l j 研究苯并芘对虹鳟 鱼形态和发育的影响，结果显示，在o 0 8 。2 9 9 p p b 水体环境中生长的虹鳟鱼与对比试验相比， 随着苯并芘浓度的增加虹鳟鱼生理缺陷的比例增加。j e h o s e 等【2 2 j 研究了环境t o 1 0 p p b 一4 2 p p b 的苯并芘对三种比目鱼个体发育有明显影响，经苯并芘处理后的鱼卵孵化的成功率明显 下降且发育畸形比例大大增加。由此可见石油产品中含有的苯并芘对海洋中的生物有很大的 影响，重要的是减少了海洋生物繁殖后代的成功率，如果这种情况持续下去，那么海洋生物 资源将消失。 内蒙古大学硕士学位论文 1 2 4 食品中苯并芘的污染 目前，我国食品受苯并芘污染的主要途径有以下几个方面：烟尘污染：煤炭、石油、木 材等的不完全燃烧，产生的苯并芘附着在不完全燃烧的颗粒上进入空气，经过沉降作用附着 于植物表面或土壤中，被叶和根吸收。据检测，每4 克煤燃烧时会产生6 7 一1 3 6 微克苯并芘， 每千克木柴燃烧时可产生6 l 1 2 5 微克苯并芘。据调查，工业区生产的菜籽，苯并芘的含量为 2 1 5 5 微克千克，而农业区同类作物仅含有2 6 9 微克千克。美国八个卅i n 定大气中苯并芘含量， 结果工业区比农业区高1 0 余倍。食品加工过程中的污染：生鱼、生猪肉、生羊肉等一般检出 苯并芘的量极少，但烧烤后含量明显增加。熏制食品随着存放时间的延长，苯并芘深入的也 就越深。烤制食品常用的燃料有煤、木炭、焦炭、煤气和电热等，其食品与燃烧产物直接接 触，除烟尘中的苯并芘可使食品遭受污染外，烘烤时有机物受热分解，亦经环化，聚合形成 苯并芘，从而使食品中的苯并芘含量增加。见表1 1 。 表1 - 1 烟熏食品中苯并芘的含量 t a b l e l 1 b e n z o p y r e n ec o n t e n ti ns m o k e df o o d 食品 苯并芘的含楚( u g k g ) 香肠、腊肠 熏鱼 烤羊肉 烤禽鸟 烤牛肉 油煎肉饼 直接在火上烤肉排 烤焦的鱼皮 1 。3 苯并芘的环境质量标准与污染排放标准 我国的环境质量标准中，规定了苯并芘在空气中的质量标准( 5 0 0 1 u g m 3 ) 、地表水中的 水质标准( 5 2 8 x 1 0 弓u g m 3 ) 和海水中的水质标准( 2 5 x 1 0 。u g m 3 ) 。 我国沥青、碳素制品生产和加工工业大气污染综合排放标准规定苯并芘的最高排放浓度 为o 5 u g m 3 。炼焦炉大气污染排放标准中针对现有和新建、机械化和非机械化都作了不同的规 定，限制浓度从1 o 5 5 u 咖3 不等。我国的污水综合排放标准中规定苯并芘s o 0 3 u g l 。污水 海洋处置工程污染控制标准为苯并芘0 0 3 u g l ，农用污泥中污染物控制标准为苯并芘 a 2 a t ； b i b 3 b 2 b 4 ；c 4 c i = c 2 c 3 ：d 3 d 4 d i = d 2 ；e 2 e i e 4 e 3 。 通过分析可以得出各因素对s l 1 的重要次序为b a e d c ，由方差分析可知，碳源、氮源、 转速、温度对活菌数有显著性影响( p a 3 a 2 - - a l ； b 3 b 2 b 4 b i ；c 3 c 4 c 2 c 1 ；d 3 d 4 d 2 d i ；e i e 2 e 3 e 4 。通过分析可知各因素对实验结 果的重要次序为a c d e b ，由方差分析可知，碳源、氮源、转速、p h 、温度对细菌生 长皆无显著性影响( p 0 0 5 ) ，选定s l 2 最佳培养条件为：a 4 8 3 c 3 d 3 e l ，即牛肉膏、蛋白胨、 p h 7 5 、转速2 0 0r m i n 、温度1 5 。 一 一4 一 一 一 一3 一 平 一 一 水 一。 一 。 m 3 平水 c 2l 一 一4 一 一。平一。水 内蒙古大学硕士学位论文 3 5 4s l 4 培养条件优化 2 0 - 1 8 七 色1 6 兰 羹1 4 1 2 一一一一一 1234 水平 2 0 一 1 8 。 兰1 6 蠡 1 4p 坦 l 2 水 i o 一 藏 经 三1 8 j 曼m 藿1 4 1 2 。j 一。一j l23 4 水平 1 8 ； 21 6l 、l 蓄- t 1 2l 34l2 平水平 图3 2 8 因素a ( a ) ；b ( b ) ；c ( c ) ；d ( d ) ；e ( e ) 不同水平对s l 4 活菌数的影响 f i g u r e 3 2 8 a f f e c t i o nt ot h ea m o u n to fs l - 4b yd i f f e r e n tl e v e l si nf a c t o ra ( a ) ；b ( b ) ；c ( c ) ；d ( d ) ；e ( e ) 从上图可以看出，因素内的不同水平对s l 4 的活菌数量的影响不同：a 3 a 4 a i a 2 ； b a bi b 2 = b 3 ；c 2 c 3 c1 c 4 ；d 4 d 3 d 2 di ；e 3 e 2 et e 4 。 通过分析可知各因素对实验结果的重要次序为d a e c b ，由方差分析可知，碳源、氮源、 转速、p h 、温度对活菌数皆无显著性影响( p 0 0 5 ) ，选定s l 4 最佳培养条件为：a 3 8 4 c 2 d 4 e 3 ， 即麦芽糖、( n h 4 ) 2 s 0 4 、p h 6 5 、转速2 2 5r r a i n 、温度3 5 。 3 7 内蒙古大学硕士学位论文 3 5 5s l 1 0 培养条件优化 2 0 一 1 8 21 6 - 赛1 4 一 氆 1 2 一一 1 2 2 0 一 巷1 8 21 6 二 薹1 4j 水j | z c 2 0 一 1 8 21 67 囊1 4 ： ；：! 剥1 0 一。一一一1 2 234 水平 2 0 一 号1 8j 皇1 6 ； 霾1 4 23 水平 d 1 2 一一一一一l234 水平 图3 2 9 因素a ( a ) ；b ( b ) ；c ( c ) ；d ( d ) ；e ( e ) 不同水平对s l l o 活菌数的影响 f i g u r e 3 - 2 9 a f f e c t i o nt ot h ea m o u n to f s l - 1 0b yd i f f e r e n tl e v e l si nf a c t o r a ( a ) ；b ( b ) ；c ( c ) ；d ( d ) ；e ( e ) 从上图可以看出，因素内的不同水平对s l 2 的活菌数量的影响不同：a 4 a 3 a 2 a l ； b 3 b i b 2 = b 4 ：c 2 c i c 3 c 4 ；d 4 d 3 d 2 d l ；e 3 e l = e 2 e 4 。通过分析可知各因素对实验结 果的重要次序为d a b c e ，由方差分析可知，碳源、氮源、转速、温度对活菌数皆无 显著性影响( p 0 0 5 ) 选定s l 1 最佳培养条件为：a 4 8 3 c 2 d 4 e 3 ，即牛肉膏、蛋白胨、p h 6 5 、 转速2 2 5r m i n 、温度3 5 。 内蒙古大学硕士学位论文 3 6 苯并芘污染土壤的生物修复实验 同时验证了这四株菌在土壤中对苯并芘的降解，结果如下： 8 0 芝6 0 茎4 0 遵2 0 裕 莲 篷 8 0 6 0 4 0 2 0 o b 71 42 84 2 时间d 71 42 84 2 一1 0 0 。 时间d 7 1 42 84 2 时间d 图3 3 0 s l l ( a ) ；s l 2 ( b ) ；s l 4 ( c ) ；s l 1 0 ( d ) 对土壤中苯并芘的降解曲线 f i g u r e 3 3 0 d e g r a d a t i o nc u r v eo fb e n z o p y r e n eo fs l - l ( a ) ；s l 一2 ( b ) ；s l - 4 ( c ) ；s l lo ( d ) i ns o i l 从上图可以看出，随着时间的延长，土壤中苯并芘的降解率逐渐减少，当4 2 d 天时，s l ，l 对苯并芘的降解率达到7 6 3 ，s l 2 对苯并芘的降解率达到8 6 1 ，当4 2 d 天时，s l 4 对苯 并芘的降解率达到8 5 。7 。从上图可以看出，随着时间的延长，土壤中苯并芘的降解率的增 加趋势逐渐降低，当4 2 d 天时，s l 1 0 对苯并芘的降解率为3 5 6 。 3 9 内蒙古大学硕士学位论文 4 结论 ( 1 ) 苯并芘、菲、六六六和铅离子、镉离子是重要的环境污染物，采用微生物平板计数法 测定了受污染土壤中的微生物数量，6 0 天后的统计分析表明，与其它污染物相比，苯并芘对 土壤中主要微生物群落抑制作用最持久。 ( 2 1 以苯并芘为唯一碳源从土样中筛选出了1 8 株降解菌，观察并记录菌落和细胞形态后 保存，测定1 8 株降解菌的降解率后从中选出四株降解能力较高的菌株，分别编号为：s l 1 ， 降解率为3 5 7 ：s l - 2 ，降解率为31 0 ；s l 4 ，降解率为4 0 。4 ；s l 。1 0 ，降解率为4 5 2 。 对其进行了系统发育学分析，初步鉴定s l 1 属于假单胞菌属( p s e u d o m o n a ss p ) 、s l 2 属于苍 白杆菌属( o c h r o b a c t r u ms p ) 、s l - 4 属于短波单胞菌属( b r e v u n d i m o n a ss p ) 、s l 1 0 属于假黄色 单胞菌属( p s e u d o x a n t h o m o n a ss p ) 。 ( 3 ) 在选择性培养条件下，测定高效降解菌的生长曲线、降解曲线、降解率影响因素实验、 培养条件优化实验和土壤污染修复实验，结果表明：降解菌对苯并芘的降解率随着活菌数的 减少降解率逐渐降低；在影响因子实验中，c r 3 + 、c d 2 + ，对四株降解菌的降解效果均有抑制作 用；通过培养条件优化，得出降解菌培养方案为。在4 2 d 时测定土壤中苯并芘的含量并计算 其降解率，结果为s l 1 的降解率达到7 6 3 ，s l 2 的降解率达到8 6 1 ，s l 4 的降解率达 到8 5 7 ，s l 1 0 对苯并芘的降解率达到3 5 6 ，其中s l 1 、s l 。2 、s l 4 经过实验证明具有 降解土壤中苯并芘的能力，s l 1 0 在4 2 d 时对土壤中苯并芘的降解率低于l o d 时在液体培养 基中苯并芘的降解率，因此将s l 1 、s l 2 、s l ，4 作为今后研究的重点。 内蒙古大学硕士学位论文 5 讨论 随着人类社会的发展，大量污染物进入环境中，阻碍了环境功能的发挥。而环境功能微 生物的存在，促进了污染物的降解。因此筛选功能微生物，研究其产生该种功能的原因，构 建环境友好型微生物，己成为当今研究热点。 由于环境污染物自身性质的差异，其对环境的作用有所不同，定量研究污染物微生物效 应得实验较少，论文从该点出发，利用平板计数法测定了不同污染物存在下土壤微生物的数 量，分析结果得出苯并芘对土壤中微生物的抑制作用更加持久。但是研究方法比较单一，今 后如果实验条件允许，应结合几种方法探讨污染物的微生物效应。 苯并芘对环境危害作用更大为本论文奠定了理论依据，利用选择性培养基从土壤中筛选 出1 8 株能够降解苯并芘的细菌。结合细胞形态、菌落形态、生理生化实验和1 6 sr d n a 序列 的结果对降解菌进行了系统发育分析。已有文献中有关于四株菌有机物的降解报道，如：假 单胞菌属中有能够降解石油烃1 4 羽、萘h 9 1 、有机磷农药【5 0 1 和苯酚【5 l 】的菌株；苍白杆菌属中有能 够降解苯胺1 5 2 j 和甲基对硫磷1 5 列的菌株；短波单胞菌属又含有能够降解有机氯农药d d t 的菌 株；而假黄色单胞菌属还未有关于有机污染物降解的报道。 通过降解特性实验、污染土壤的尘物修复实验验证了4 株降解菌确实具有降解能力，并 探讨了降解菌的最佳培养方案，为今后扩大培养奠定了基础。 ， 本论文集中在降解菌的基础研究，如生长曲线、降解率变化曲线、菌种的系统发育地位、 降解影响因子实验、菌种培养优化实验和苯并芘污染土壤的生物修复实验。在今后的研究中， 研究重点应集中在降解菌的降解基因，研究降解基因是存在于染色体基因组还是质粒基因组 中，降解基因如何被调控，以及构建适应当地环境的环境友好型高效降解菌，并重点研究降 解菌原位修复，通过d g g e 技术研究所构建的高效降解菌对土壤微生物的影响。 4 1 内蒙古大学坝士字位论文 参考文献： 【1 】m e n z i eca ，bbp o t o k ia n djs a n t o d o n a t o e x p o s u r et oc a r c i n o g e n i cp a h si nt h ee 1 1 一v i r o n m e n t j e n v i r o ns c it e c h n o l ，19 9 2 ，2 6 ( 7 ) ：1 2 7 8 12 8 4 2 】c a l d e rj a ， jhl a d e r m i c r o b i a lm e t a b o l i s mo fp o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s j a p p le n v i r o nm i c r o b i o l ，1 9 7 6 ，3 2 ( 1 ) ：9 5 1 0 1 3 w i l drs ，w a t e r h o u s eks ，m c g r a t h o r g a n i cc o n t a m i n a n t si na na g r i c u l t u r a ls o i lw i t hak n o w nh i s t o r yo fs e w a g es l u d g ea m e n d m e n t s ：p o l y c y d i ca r o m a t i ch y d r o c a r b oa s j 】e n v i r o ns i ct e c h n o l ，1 9 9 0 ，2 4 ( 6 ) ：1 7 0 6 1 7 1 1 4 】m c v e e t ybd ，h i t e sra t h ed i s t r i b u t i o na n da c c u m u l a t i o no fp a h si ne n v i r o n m e n t j 】a t o m s p h e r i ce n v i r o n m e n t ，1 9 8 8 ，2 2 ( 1 ) ：511 - 5 3 6 5 】m i t o n a n a l y t i c a lc h e m i s t r yo fp o l y c y c l i ca r o m a t i cc o m p o u n d s m a c a d e m i cp r e s s ， 1 9 8 1 ：1 7 4 0 6 ts a e e d ，aa 1 一b l o u s h i ，ka 1 一m a t r o u k a s s e s s m e n to fl e v e l so fh y d r o c a r b o n si nt h e o i lf r o mk u w a i tl a k e s 【j 】a c h i e v e so fe n v i r o n ，c o n t a m i n a t i o na n dt o x i c i t y ，1 9 9 5 ，2 9 ( 1 ) ：4 5 - 5 1 【7 】金相灿有机化合物污染化学一有毒有机物污染化学 m 】北京，清华大学出版社，1 9 9 0 ： 2 9 2 2 9 3 【8 梅建鸣铜陵市环境空气苯并【a 】芘污染现状分析【j 】皖西学院学报，2 0 0 5 ，2 1 ( 5 ) ：5 5 5 7 【9 】包贞，潘志彦，杨晔环境中多环芳烃的分布及降解【j 浙江工业大学学报，2 0 0 3 ，3 1 ( 5 ) ： 5 2 8 5 4 4 【1 0 】王连生有机污染物化学【m 北京，科学出版社，1 9 9 1 ：1 - 1 5 1 1 】李永和3 4 苯并芘对粮食及食品的污染【j 】粮食科技与经济，1 9 9 7 ，1 2 ( 4 ) ：3 7 3 8 1 2 】王连生多环芳烃分析技术【m 南京，南京大学出版社，1 9 8 8 1 3 】袁彦华，孙连军，郭秀兰多环芳烃化合物环境污染研究【j 】环境与健康杂志，1 9 9 9 ， 1 6 ( 3 ) ：1 8 2 1 8 5 1 4 】马西林，丁中华，刘瑞莲大同市空气中多环芳烃与人尿中1 一羟基芘的分析 j 】环境化 学，1 9 9 4 ，1 3 ( 6 ) ：5 3 6 5 4 2 n 5 】唐书彦，侯莉英包头市城区大气中b a p 浓度十年监测浅析 j 】内蒙古环境保护，1 9 9 5 ， 7 ( 1 ) ： 3 1 3 4 f 1 6 】赵起越，张颖川大同市大气颗粒中苯并 a 】芘的同变化研究 j 北方环境，2 0 0 4 ，2 9 ( 4 ) - 1 7 2 0 【1 7 赵起越大同市大气颗粒中苯并 a 】芘污染与气象条件的相关性初探 j 环境科学与管理， 2 0 0 6 3 1 ( 1 ) ：6 9 7 1 【1 8 蹇兴超多环芳烃( p a h ) 的污染【j 】环境保护，1 9 9 5 ，1 0 ( 1 6 ) ：3 1 - 3 3 【1 9 】袁彦华，孙连军，郭秀兰多坏芳烃化合物环境污染研究 j 】环境与健康杂志，1 9 9 9 ， 1 6 ( 3 ) ：1 8 2 1 8 5 2 0 】朱利中，刘勇建，松下秀鹤室内空气中多环芳烃的污染特征、来源及影响因素分析 j 】环 4 2 内蒙古大学硕士学位论文 境科学学报，2 0 0 1 ，2 1 ( 1 ) ：6 4 6 8 21 j a m e sbh a n n a h ，j oe l l e nh o s e ，m a r s h al a n d o l t 。b e n z o ( a ) p y r e n e i n d u c e dm o r p h o l o g i ca n dd e v e l o p m e n t a la b n o r m a l i t i e si nr a i n b o wt r o u t j 1 a r c h e n v i r o n m c o n t a i n t o x i c o l ，1 9 8 2 ，1 1 ：7 2 7 7 3 4 2 2 】j