渤海石油降解菌群的构建及生物炭菌剂的制备.pdf

渤海石油降解菌群的构建及生物炭菌剂的制备

摘要

随着海洋石油勘探开采和海运事业发展，海洋溢油事故不断发生。生物法处理石油

污染具有成本低、环境友好等优点，因此备受关注。但在实际的石油污染修复中，生物

法存在高效海洋石油降解菌株资源匮乏、实际修复过程中对海洋环境的抗逆性差导致降

解效果不佳的问题。基于上述问题，本研究从海洋沉积物环境中进行石油降解菌的富集

筛选，获得菌株资源；探究不同菌株的降解特性，根据降解特性考虑菌液投加量的影响，

设计正交实验构建复合降解菌群，并对最优降解菌群进行验证；制备生物炭固定化菌剂，

并探究其降解性能，以期为生物法实际修复溢油环境提供可行的技术方法支撑。

本研究从渤海采集的沉积物中富集筛选石油降解菌。经测定，渤海湾和莱州湾表层

沉积物样品中，总多环芳烃最高含量达到239.01ng·g-1，与国内外研究相比，该区域内

多环芳烃的含量处于较低水平，且生态风险较低。富集筛选单菌并通过16SrRNA分析

鉴定去重之后，共得到95株石油降解菌；主要属于变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌

门（Bacteroidetes），分别有76株和10株，变形菌门占比达到80%，其中，海杆菌属

（Marinobacter）是优势菌属，共有30株。渤海中部站位筛选出来的8个菌属（盐单胞

菌属、海杆菌属、假单胞菌属、袁其朋氏菌属、亚硫酸盐杆菌属、硫膨大杆菌属、沃雷

氏菌属、节杆菌属）均为已被报道的石油降解菌属。

从上述8个具有代表性菌属中挑选单菌进行降解实验，分析结果显示沃雷氏菌NS-

30-16对C25-C30正构烷烃的降解效果最佳，施氏假单胞菌1-NS-27-2-2、海杆菌NS-18-

6、盐单胞菌1-NS-18-15、假单胞菌NS-18-13对C14-C24正构烷烃的降解能力与其余菌

株相比也较为突出；此外，这5株单菌对多环芳烃的降解谱也较为广泛。故选择使用这

5株单菌构建复合菌群。根据不同菌株菌液投加量的组合方式设计正交实验，共构建出

27组菌群，菌群降解结果显示，菌群JQ8（投加量：NS-30-161mL、1-NS-27-2-23mL、

NS-18-63mL、1-NS-18-153mL、NS-18-132mL）的总正构烷烃和多环芳烃降解率最

高，达到67.04%，相比之下，其余菌群的总正构烷烃和多环芳烃降解率在16.64-65.83%

之间。因此，菌群JQ8可作为制备生物炭固定化菌剂的备用菌群。

将最优降解菌群JQ8与生物炭使用包埋法制备成生物炭固定化菌剂，探究吸油性能

和降解效果。对海带生物炭和浒苔生物炭进行表征后发现，海带生物炭具有更加丰富的

化学成分和官能团，生物炭微球石油吸附结果显示，海带生物炭微球总正构烷烃和多环

芳烃吸附率均高于浒苔生物炭微球。生物炭固定化菌剂石油降解实验发现，海带生物炭

哈尔滨工程大学专业学位硕士学位论文

菌剂（LJC-600）的总多环芳烃降解率最高为30.44%，优于浒苔生物炭菌剂（EPC-400）

最高的降解率23.01%；而对于正构烷烃，海带生物炭菌剂（LJC-400）的降解率最高，

达到39.51%，优于游离菌和浒苔生物炭菌剂（EPC-600）的32.20%和22.01%。总体而

言，海带生物炭菌剂对正构烷烃和多环芳烃的降解率均高于浒苔生物炭菌剂，说明海带

相较于浒苔更适用于生物炭固定化菌剂的制备。

本研究以废弃海洋生物质为原料制备生物炭固定化菌剂，用于石油污染的降解，以

期提高石油降解菌的环境抗逆性，有助于深入了解固定化微生物在实际溢油环境中修复

的潜力，为提高生物法在实际应用中的效果提供了理论参考和技术支持。

关键词：石油降解菌；降解特性；复合菌群；生物炭；固定化菌剂

渤海石油降解菌群的构建及生物炭菌剂的制备

Abstract

Withthedevelopmentofoffshoreoilexploration,exploitation,andmarinetransportation,

marineoilspillaccidentsoccurconstantly.Biologica