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1、湘潭大学 硕士学位论文 高效石油降解菌去除石油污染土壤中的油 姓名：廖有贵 申请学位级别：硕士 专业：工程 指导教师：田学达 20071118 高效石油降解菌去除石油污染土壤中的油 I 摘 要 随着现代生物技术的发展，微生物在环境保护方面的应用前景越来越广阔。本文就微生物 在石油污染土壤的石油降解领域进行了菌种的选育、菌株的鉴定、S92 菌株微生物学特性、石 油降解微生物的紫外诱变、营养平衡与降解机理、以及高效降解菌群在土壤修复中的应用进行 了初步研究。 本文通过一系列试验，从多种样品中广泛筛选石油降解菌，共筛选得石油降解效果较好的石 油降解菌 13 株，分别为 S43、S67、S85、S92
2、、S104、S109、S120、S129、S136、S138、S145、 S155、S167。经进一步鉴定，确认为假单胞菌属。其中石油降解效果最好的 S92 对模拟石油降解 的降解率为 87.0 %。 以 S92 菌株为原菌株通过紫外诱变得到一株石油降解能力提高显著的菌株 S-3-15。用此菌株 对石油污染土样进行石油降解试验， 固液质量比为 40 %， 接种量 20 %， 温度 37 ， 摇床转速 150 r/min，好氧培养 15 d，降解率为 96.1 %。因此，菌株 S-3-15 将作为以后的石油降解研究试验的菌 源。 研究了土壤中石油烃污染物生物降解过程中营养物质供给的平衡关系及其影
3、响降解的机理。对 样品按145接种，加入氮，磷营养物，在37 下恒温振荡培养。试验研究结果表明：氮、磷源同 时添加效果是最好的，氮、磷元素合适的浓度分别为80 mg/L、20 mg/L按质量计算的N、P元素的 添加比例 NP为41。 利用菌群生物强化技术能有效提高土壤修复效率，与自然条件下的土壤修复相比，15 d内利用 生物强化的降解率达到了94.2 %，比自然条件下的降解率提高了38.75 %. 影响上壤生物修复的因素有温度、氮磷浓度、通氧量等，通过实验得出:随着温度的升高， 土壤修复效率增加，生物生长活跃，而低温条件下生物生长缓慢 ， 即使增加通氧量也不能提高 降解效果;投加氮磷营养物质能
4、促进微生物生长 ，提高土壤修复效率。 石油降解微生物石油降解运行成本低，不产生二次污染，工艺简单，既有经济效益和环境效 益，又具有重要的现实意义。 关键词：石油污染土壤；石油降解；微生物；降解机理；土壤修复 高效石油降解菌去除石油污染土壤中的油 II Abstract With the development of modern biotechnology, more and more microorganism is used in environmental protection. The screening and determinant of microbial for oil deg
5、radation，the characteristic of strain S92，the biotransformation conditions of oil degradation，and the mechanism of Strain S92 and the soil bioremediation by microorganism were investigated. Several sorts of strains were isolated from samples by a series of experiments， 13 of them proved to be satisf
6、actory effect on oil degradation were obtained. The best strain, named as S92 in this paper，with a higher oil degradation efficiency，was identified Pseudomons. S92 was mutagenized to S-3-15 by ultraviolet radiation. The optimum conditions for oil degradation was as follows: ratio of solid to liquid
7、2 : 5, inoculation capacity 20 % , temperature 37 , shaking table rotating speed 150 r/min, and aerobic cultivation for 15 d. Under these conditions, an oil degradation rate of 96.1 % was gained by using S-3-15. The nutrient balance and mechanism were studied for enhancing the bioremediation of petr
8、oleum contaminated soils. The results show that the suitable condition was inoculation to sample at 1:45, And at a rotating speed of 150rpm，30 of temperature，and 15d for cultivation, the weight ratio of N and P element in the nutrient is 4 : 1. The effects of different conditions on the bioremediati
9、on were studied. The results show that. During the process of 15 day bioremediation, bioaugmentation improved the degradation rate by 94.2% compared with that in nature condition. Microorganism will be more active with the increase of temperature, so does the degradation rate; adding nutrition and o
10、xygen content will also be contributed to microorganism growth and in the end enhance the biodegradation. Therefore，with the advantage of low energy waste，higher efficiency，non-poisonous，harmless and non-secondary pollution，the microorganism oil degradation for polluted soil by oil is worth regardin
11、g and a further research. Key words：contaminated soils； degradation of oil； microorganism；mechanism；soil bioremediation 湘潭大学湘潭大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：廖有贵 日期
12、： 2007 年 11 月 15 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 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，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：廖有贵 日期：2007 年 12 月 5 日 导师签名：田学达 日期： 2007 年 12 月 8 日 高效石油降解菌去除石油污染土壤中的油 1 第 1 章 概述 石油是一种宝贵的能源和化工原料，已经被世
13、界各国广泛使用，它是现代工业的 血液，为人类文明的发展和进步做出了巨大的贡献。但是，当它一旦进入我们赖以生 存的环境之中，就会给人类的生存环境带来巨大的危害1-3。 1.1 石油污染概述 1.1.1 我国的石油污染状况 我国土壤石油污染现状相当严重，我们考察胜利油田时发现其位于华北平原产粮 区的油井，在采油生产过程中所造成的原油泄漏对农田的污染相当严重，对粮食生产 有着巨大的负面影响。另外，许多昔日清澈的江河，其水域表面都漂浮着“油花”。也 就是说，我国水域的石油污染也相当严重。就目前国内情况而言，日益增加的机动车 船所使用的燃油的泄漏是造成内河及湖泊大面积、低浓度石油污染的主要原因。 我国各
14、油田在钻井、采油、储运、炼制、加工以及使用过程中4，由于井喷、泄 漏、检修等种种原因，都会有石油烃类的溢出和排放，造成落地石油污染。这是土壤 石油污染的主要原因之一5-7。据大庆老油区资料统计，平均每口井每年产生落地石 油的质量高达 0.52.0 吨。这些原油造成了严重的环境污染和生态破坏。 1.1.2 石油的危害 石油对人体健康的影响和危害是多方面的，主要有以下几点： (1)引起人体的急性和慢性中毒。人大量吸入汽油后，会立即引起中枢神经的严重 障碍，震颤，皮肤变青，脉搏混乱并减少，特别严重时反射停止，膀胱和直肠麻痹， 最后因心脏衰竭而死亡。 (2)致癌性。石油组分中含有多环芳烃，石油蒸馏获得
15、的不纯矿物油会引起皮肤炎， 有时会产生皮肤癌。 (3)对水生生物的影响。石油污染会对水生生物的生长、繁殖以及整个生态系统产 生巨大影响。石油组分会使藻类等浮游生物急性中毒而死亡，石油浓度很低时就可以 对鱼卵和鱼类的早期发育产生影响；同时，会危及依靠水生生物为生的鸟类，大量溢 油使鸟类翅膀粘有油污而不能飞翔。 (4)影响海产品的品质。鱼类和贝类因为海水中的石油污染而有异味。据资料表明， 鱼类和贝类在含油为0.01 mg/L的海水中生活24 h即可粘上油味；如果浓度上升为0.1 mg/L，23 h就可有异味8-10。 高效石油降解菌去除石油污染土壤中的油 2 1.1.3 石油污染土壤的产生途径 1
16、.1.3.1 污水灌溉 水源进行农灌是石油污染土壤的主要原因。 含油废水的原油以乳化形态分散在水 中，含油浓度可高达 7000 mg/L。有实验表明随着污灌时间的延续，土壤矿物油的含 量增高，而含油污水中的矿物油主要来自石油开采、运输和炼油等加工部门。 1.1.3.2 石油生产作业中的排洒 我国矿业生产过程中，一些作业方式不合理。在采油井洗井和检修时，会有大量 原油洒落在油井周围，造成严重的环境污染和生态破坏。此外，石油生产过程中，偶 尔会发生不同类型的油井事故， 由此引起的突发性石油泄漏往往造成数量多、 浓度高、 危害大的局部污染，石油浓度超过土壤颗粒能够吸附的量，过多的石油存在于土壤空 隙中，使小范围内的生态系统完全毁灭。 1.1.3.3 含油固体废弃物的污染 这类物质主要包括含油岩屑、含油泥浆等。它们的特点是在进入地表土壤前就已 经被固体物质吸附或夹带。进入土壤后，它们的污染方式是含油固体物质与土壤颗粒 的掺混。污染的范围和严重程度主要取决于含油固体的扩散特征。 1.1.3.4 溢油事故 石油及
