重金属铜复合污染土壤中石油的微生物降解

论文摘要

辽河油田附近的土壤受重金属污染、石油污染日益严重,致使土壤容易发生石油与重金属的复合污染,因此本文在模拟自然条件下,以石油中的典型组分正十六烷、菲、蒽和重金属铜为目标污染物,开展了石油污染物的微生物降解作用研究。实验结果如下:（1）考察了Cu2+对正十六烷微生物降解的影响,结果表明,与不加Cu2+相比,低浓度的Cu2+（浓度为23.7 mg/kg）能促进土著微生物对正十六烷的降解,降解率提高7%,而高浓度的Cu2+（47.4、237mg/kg）则抑制正十六烷的降解,使其降解率分别下降10%和20%。说明Cu2+对正十六烷的降解随浓度不同产生的作用也不同。（2）在正十六烷和重金属铜复合污染土壤中,Cu2+主要以Fe-Mn氧化物结合态存在,其它形态含量较低。在不同浓度Cu2+污染的土壤中（0、23.7、47.4、237 mg/kg）,第7天时四种土样中脲酶活性分别为34.5,26.5,34,19.5μg NH4-N g-1,随培养时间的延长脲酶活性逐渐降低,110天后,其活性分别减少了21.5,12,14.5,1.0μg NH4-N g-1。然而,土样中蔗糖酶活性随着培养时间的延长逐渐升高,110天后,上述四种土样蔗糖酶活性,分别增加了240,263,235,228μg葡萄糖g-1。（3）在正十六烷和不同浓度Cu2+（0、23.7、47.4、237 mg/kg）复合污染土壤中加入150mg/kg柠檬酸之后,正十六烷降解率分别为44%,35%,28%,25%,显著降低了土著微生物对正十六烷的降解率,延长了其降解的半衰期。加入柠檬酸之后,Cu2+在土壤中的分布趋势及土壤酶活性变化规律与不加柠檬酸的土样相比没有发生明显的变化。Cu2+在土壤中仍然主要以Fe-Mn氧化物结合态存在。随培养时间的延长,脲酶活性均逐渐降低,而蔗糖酶活性均逐渐升高。（4）鉴于石油污染土壤中脂肪烃和芳香烃总是共存的,考察了芳香烃（菲、蒽）和脂肪烃（正十六烷）单独存在以及共存情况下,土著微生物对它们的降解规律。结果表明,土著微生物对它们的降解均符合准一级反应动力学。菲、蒽或正十六烷单独存在于土壤中时,其微生物降解速率常数分别为0.0226 d-1、0.0283 d-1和0.00962 d-1。菲和正十六烷共存时,正十六烷能够作为土著微生物降解菲的共代谢底物,促进菲的降解,使菲的半衰期比它单独存在于土壤中时缩短44%,同时,正十六烷的加氧酶被菲诱导,使其活性提高而增强对正十六烷的降解作用,其微生物降解半衰期比它单独存在于土壤中时缩短49%。菲和蒽共存促进了土著微生物对菲的降解,却抑制了对蒽的降解。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 土壤污染研究进展
• 1.1 土壤复合污染的研究现状
• 1.1.1 复合污染的概念和分类
• 1.1.2 有机物与重金属复合污染现状
• 1.2 土壤中石油污染物的来源、危害及迁移转化
• 1.2.1 土壤中石油污染物的来源
• 1.2.2 土壤中石油污染物的危害
• 1.2.3 土壤中石油污染物的迁移转化
• 1.3 重金属污染现状、生物降解作用及其对土壤酶活性的影响
• 1.3.1 土壤中重金属的来源、污染现状及危害
• 1.3.2 重金属在土壤中的形态及生物有效性
• 1.3.3 重金属的生物降解作用
• 1.3.4 重金属对土壤酶活性的影响
• 1.4 天然环境中的小分子酸来源和生态功能
• 1.4.1 土壤低分子量有机酸的来源、组成和含量
• 1.4.2 土壤低分子量有机酸的生态功能
• 1.5 研究目的、内容和意义
• 1.5.1 研究目的和意义
• 1.5.2 研究内容
• 2 铜与正十六烷复合污染对正十六烷微生物降解的影响
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 供试土壤
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 实验材料与试剂
• 2.2 分析方法
• 2.2.1 土壤物化参数的分析
• 2.2.2 土壤中正十六烷分析方法
• 2.2.3 土壤中铜形态测定
• 2.2.4 土壤中酶活性的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 方法的回收率与偏差
• 2+对土壤样品中正十六烷微生物降解的影响'>2.3.2 不同浓度Cu²⁺对土壤样品中正十六烷微生物降解的影响
• 2.3.3 正十六烷微生物降解的动力学研究
• 2+形态分布特征'>2.3.4 土壤中Cu²⁺形态分布特征
• 2.3.5 土壤中酶活性的测定
• 2.4 小结
• 3 柠檬酸对复合污染土壤中正十六烷微生物降解的影响
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 供试土壤
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.3 实验材料与试剂
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 方法的回收率和偏差
• 3.2.2 柠檬酸对复合污染土壤中正十六烷微生物降解的影响
• 3.2.3 添加柠檬酸的复合污染土壤中正十六烷微生物降解的动力学研究
• 2+形态分布特征'>3.2.4 土壤中Cu²⁺形态分布特征
• 3.2.5 土壤中酶活性的测定
• 3.3 小结
• 4 石油污染土壤中菲、蒽和正十六烷的微生物降解研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 供试土壤
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 实验材料与试剂
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 方法的回收率和偏差
• 4.2.2 菲、蒽或正十六烷单独存在于土壤中的降解规律
• 4.2.3 菲和正十六烷共存于土壤中的共代谢降解
• 4.2.4 菲和蒽共存于土壤中的降解
• 4.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢