克拉玛依石油污染土壤石油烃降解菌及其降解特性研究

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克拉玛依油田是大庆油田投入开发之前全国最大的油田,石油工业迅速发展的同时带来了许多环境问题,石油污染土壤的问题尤其严重。微生物修复技术是被公认为最具有潜力的石油污染土壤治理技术之一。通过对克拉玛依石油污染土壤10个站位土样的理化性质、微生物学特性进行考察,结果表明克拉玛依石油污染土壤含水率基本在1.89%5.33%之间,土壤偏碱性,营养水平较低,各站位土壤酶活性存在一定的差异。对克拉玛依石油污染区域共10个站位的石油污染土壤进行石油烃降解菌的多次富集和纯化,最终得到6株在45℃下降解率均在35%以上的降解菌6株;并使用现代分子生物学的手段对KL3-21进行种属鉴定,鉴定KL3-21为恶臭假单胞菌属(Pseudomonas putida);对筛选得到的高效石油烃降解菌KL3-21进行环境因素的考察,结果表明,最佳pH范围为68,最佳接种量为3%;低浓度的金属离子Fe2+,Mg2+和Ca2+均能提高菌株KL3-21的降解能力;过低浓度的吐温80对降解菌KL3-21没有明显的促进作用,浓度过高会降低其降解能力,最佳的投加量为2%。此外,考察了KL3-21对石油烃模式物的降解特性,实验结果表明,菌株KL3-21对正构烷烃模式物正十六烷和单环芳烃甲苯的降解能力最好(30d降解率分别达到99.53%和99.77%);对烃类衍生物邻苯二酚和多环芳烃萘的降解能力次之(30d降解率分别达到80.92%和87.23%),而对于多环芳烃(芘)的降解能力较低,只能达到23.70%。最后进行室内花盆实验,对生物修复的启动条件进行了摸索,探究在最佳启动条件下所筛选石油烃降解菌对污染土壤的修复效果以及土壤理化性质、微生物学特性和石油烃组成的变化趋势,实验结果表明,影响生物修复效果的主要因子为菌剂的投加量、水分含量以及鸡粪。最佳启动条件为(每Kg干土):菌剂投加量200mL,水分含量15%,鸡粪投加量120g,麦糠投加量50g,表面活性剂30mL。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
第一章 前言第11-23页
    1.1 研究现状第11-21页
        1.1.1 石油污染土壤的产生和危害第11-12页
        1.1.2 石油污染土壤生物修复的主要技术第12-16页
        1.1.3 环境因素对石油烃降解菌的影响第16-19页
        1.1.4 石油烃降解菌对石油烃降解机制第19-21页
    1.2 课题的研究目标、研究内容和研究意义第21-23页
        1.2.1 课题的研究目标第21页
        1.2.2 课题的研究内容第21-22页
        1.2.3 课题的研究意义第22-23页
第二章 克拉玛依石油污染土壤的理化性质及微生物学特性第23-34页
    2.1 主要设备与试剂第23-25页
        2.1.1 主要实验设备第23页
        2.1.2 实验药品及试剂第23-25页
        2.1.3 实验所用的培养基第25页
    2.2 土壤样品的采集与保存第25页
    2.3 克拉玛依石油污染土壤理化性质第25-26页
        2.3.1 pH 值的测定第25页
        2.3.2 含水率的测定第25页
        2.3.3 有机质的测定——稀释热法第25-26页
        2.3.4 土壤中总氮的测定——凯氏定氮法第26页
        2.3.5 土壤中速效磷的测定第26页
        2.3.6 土壤中含油率的测定第26页
    2.4 克拉玛依石油污染土壤微生物学特性第26-29页
        2.4.1 石油污染土壤酶活性的测定第26-29页
        2.4.2 石油污染土壤微生物种群数量的测定第29页
    2.5 结果与讨论第29-33页
        2.5.1 克拉玛依石油污染土壤的理化性质第29-30页
        2.5.2 石油污染土壤的酶活性第30-32页
        2.5.3 石油污染土壤的微生物种群数量第32-33页
    2.6 小结第33-34页
第三章 克拉玛依石油污染土壤石油烃降解菌的筛选和鉴定第34-46页
    3.1 主要设备与试剂第34-36页
        3.1.1 主要实验设备第34页
        3.1.2 实验药品及试剂第34-36页
        3.1.3 实验所用的培养基第36页
        3.1.4 土壤样品第36页
    3.2 实验方法第36-39页
        3.2.1 石油烃降解菌的初筛第36-37页
        3.2.2 石油烃降解菌的复筛第37页
        3.2.3 石油烃降解率的测定第37-38页
        3.2.4 石油烃高效降解菌的鉴定第38-39页
    3.3 实验结果与讨论第39-45页
        3.3.1 石油烃降解菌的初筛第39-40页
        3.3.2 石油烃降解菌的复筛第40-41页
        3.3.3 石油烃高效降解菌的鉴定第41-45页
    3.4 小结第45-46页
第四章 环境因素对石油烃降解菌KL3-21的影响第46-59页
    4.1 主要设备与试剂第46-47页
        4.1.1 主要实验设备第46页
        4.1.2 实验药品及试剂第46-47页
        4.1.3 实验所用的培养基第47页
        4.1.4 菌源第47页
    4.2 实验方法第47-49页
        4.2.1 石油烃降解菌KL3-21 的生长曲线第47-48页
        4.2.2 pH 值对石油烃降解菌KL3-21 降解的影响第48页
        4.2.3 接种量对石油烃降解菌KL3-21 降解的影响第48页
        4.2.4 底物浓度对石油烃降解菌KL3-21 降解的影响第48页
        4.2.5 添加N、P 对石油烃降解菌KL3-21 降解的影响第48页
        4.2.6 金属离子对石油烃降解菌KL3-21 降解的影响第48页
        4.2.7 表面活性剂对石油烃降解菌KL3-21 降解的影响第48页
        4.2.8 数据处理与统计第48-49页
    4.3 实验结果与讨论第49-58页
        4.3.1 石油烃降解菌KL3-21 的生长曲线第49页
        4.3.2 pH 值对石油烃降解菌KL3-21 降解的影响第49-51页
        4.3.3 接种量对石油烃降解菌KL3-21 降解的影响第51-52页
        4.3.4 底物浓度对石油烃降解菌KL3-21 降解的影响第52-53页
        4.3.5 氮磷比对石油烃降解菌KL3-21 降解的影响第53-54页
        4.3.6 金属离子对石油烃降解菌KL3-21 降解的影响第54-56页
        4.3.7 表面活性剂(Tween 80)对石油烃降解菌KL3-21 降解的影响第56-58页
    4.4 小结第58-59页
第五章 石油烃降解菌KL3-21的对石油烃模式物的降解特性第59-74页
    5.1 主要设备与试剂第59-60页
        5.1.1 主要实验设备第59页
        5.1.2 实验药品及试剂第59-60页
        5.1.3 实验所用的培养基第60页
        5.1.4 菌源第60页
    5.2 实验方法第60-64页
        5.2.1 模式物最大吸收波长的测定第60页
        5.2.2 模式物标准曲线的测定第60-62页
        5.2.3 石油烃降解菌KL3-21 对模式物的降解第62-63页
        5.2.4 数据处理与统计第63-64页
    5.3 实验结果与讨论第64-73页
        5.3.1 模式物最大吸收波长的测定第64-65页
        5.3.2 模式物标准曲线的测定第65-69页
        5.3.3 石油烃降解菌KL3-21 对模式物的降解第69-73页
    5.4 小结第73-74页
第六章 克拉玛依石油污染土壤生物模拟修复的初步研究第74-86页
    6.1 主要设备与试剂第74页
        6.1.1 实验所用土样第74页
        6.1.2 实验所用辅料第74页
        6.1.3 菌源第74页
    6.2 实验方法第74-76页
        6.2.1 室内生物修复启动条件考察第74-75页
        6.2.2 生物修复实验第75页
        6.2.3 降解前后的土壤理化性质和微生物学特性第75页
        6.2.4 降解前后石油烃的组分分析第75-76页
    6.3 实验结果与讨论第76-84页
        6.3.1 室内修复实验启动条件考察第76-79页
        6.3.2 降解前后的土壤理化性质和微生物学特性第79-81页
        6.3.3 石油烃组分的变化第81-84页
    6.4 小结第84-86页
第七章 结论与建议第86-88页
参考文献第88-95页
附录第95-104页
攻读硕士学位期间取得的学术成果第104-105页
致谢第105页
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