固定化石油烃降解菌剂的制备及降解性能研究

论文摘要

大量石油烃类污染物的排放和泄漏,使之成为海洋环境中最严重的有机污染物。采用微生物固定化技术治理海洋石油烃污染环境已受到了相关生物、环境领域研究工作者的普遍关注,具有广阔的应用前景。因此,本文利用从长期油污染环境中分离的优势石油降解菌,通过响应优化法构建最优混合菌群。采用乙酸疏水改性苎麻纤维为载体,吸附固定石油降解菌群,研究固定化菌对石油的降解性能。最后,通过建立海洋溢油修复模拟实验,研究乙酸改性苎麻纤维固定化菌剂对石油烃污染环境的修复效果,旨在为海洋溢油污染修复提供理论指导和技术支持。主要研究结论如下:（1）从大港油田废弃钻井长期污染环境中筛选出4株油降解的优势菌株,将其命名为YQJ-1、YQJ-2、YQJ-3、YQJ-4。经分析鉴定确定4株菌分别为醋酸钙不动杆菌（Acinetobacter calcoaceticus）、鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）、红球菌（Rhodococcus sp.）、威尼斯不动杆菌（Acinetobacter venetianus）。4株菌的石油降解率分别为49.73%、42.51%、33.77%、38.26%。（2）选择降解效果最好的菌株YQJ-1作为研究对象,探究其降解特性。结果发现菌YQJ-1在温度35℃、pH=8、接种量10 mL、氮源为酵母浸粉时降解效果最佳。原油浓度为1、3、5 g/L时均遵循一级降解动力学模型。浓度为5 g/L时降解率高达77.58%,降解半衰期最短为4.93d。YQJ-1对烷烃具有显著生物降解作用,对C11-C25烷烃的平均降解率高达87.84%。（3）通过Box-Behnken Design（BBD）响应优化实验构建最优石油降解混合菌群,结果发现4菌株的最佳接种量分别为:2%（YQJ-1）、2%（YQJ-2）、4%（YQJ-3）、4%（YQJ-4）。优化后的石油降解菌群的降解效果显著提高（69.16%）。（4）以乙酸改性苎麻纤维为载体吸附固定石油降解菌群,扫描电镜（SEM）及红外光谱（FTIR）分析显示,乙酸改性的苎麻纤维具有良好的疏水性和生物相容性。结果显示固定化菌剂具有更显著的生物降解作用,7d后石油降解率高达85.16%。在不同的环境因素下,固定化菌剂表现出更好的环境耐受能力。气相色谱（GC-FID）结果表明,固定化菌剂对C12C20短链烷烃的降解效果显著（94.85%）。（5）室内模拟修复实验中,选择乙酸改性苎麻纤维固定化菌剂降解石油,评估其降解效果。经海洋溢油修复模拟实验考察石油形态、pH、溶解氧、溶解态THP含量、饱和烃含量等评价指标分析发现,乙酸改性苎麻纤维固定化菌剂体系对石油烃有较好的降解效果。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 海洋石油污染现状及危害
•     1.1.1 石油组成成分
•     1.1.2 海洋石油污染现状与危害
•   1.2 海洋石油污染处理方法
•     1.2.1 物理法
•     1.2.2 化学法
•     1.2.3 生物法
•   1.3 混合菌群生物协同作用
•     1.3.1 菌群间的协同作用
•     1.3.2 石油降解菌群的应用
•   1.4 微生物固定化技术
•     1.4.1 微生物固定化载体
•     1.4.2 微生物固定化方法
•     1.4.3 固定化技术在海洋溢油中的应用
•   1.5 研究意义和内容
•     1.5.1 研究意义
•     1.5.2 主要研究内容
• 第二章 优势海洋石油降解菌的分离和鉴定
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 材料及试剂
•     2.1.2 实验仪器
•     2.1.3 培养基
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 石油降解菌的分离与筛选
•     2.2.2 菌株的鉴定
•     2.2.3 石油降解率的测定
•     2.2.4 菌株的石油降解特性
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 石油降解菌的筛选与鉴定
•     2.3.2 石油降解菌的生长和降解效果
•     2.3.3 菌株石油降解特性
•   2.4 本章小结
• 第三章 响应优化构建高效混合菌群
•   3.1 实验材料
•     3.1.1 材料及试剂
•     3.1.2 实验仪器
•   3.2 实验方法
•     3.2.1单因素实验
•     3.2.2 石油降解率的测定
•     3.2.3 响应优化混合菌配比
•     3.2.4 验证混合菌最优配比
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 单菌株最佳接种量
•     3.3.2 响应面优化设计
•     3.3.3 响优面优化分析
•     3.3.4 最优混合菌配比及交互作用
•     3.3.5 优化配比验证
•   3.4 小结
• 第四章 乙酸改性苎麻纤维固定化菌剂的制备及其降解性能
•   4.1 实验材料
•     4.1.1 材料及试剂
•     4.1.2 实验仪器
•   4.2 实验方法
•     4.2.1 乙酸改性苎麻纤维
•     4.2.2 吸附法制备固定菌剂
•     4.2.3 扫描电镜分析（SEM）
•     4.2.4 红外光谱分析（FTIR）
•     4.2.5 固定化菌对石油的去除
•     4.2.6 游离菌和固定化菌在不同环境因素下的降解特性
•     4.2.7 游离菌和固定化菌对正构烷烃的降解
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 固定化菌对石油去除
•     4.3.2 载体及固定化菌的微观结构分析
•     4.3.3 游离菌和固定化菌在不同环境因素下的降解特性
•     4.3.4 游离菌和固定化菌对正构烷烃的降解
•     4.3.5 吸附—协同生物降解假设模型
•   4.4 小结
• 第五章 海洋溢油污染模拟修复实验
•   5.1 实验材料
•     5.1.1 材料及试剂
•     5.1.2 实验仪器
•   5.2 实验方法
•     5.2.1模拟海洋溢油污染修复实验
•     5.2.2 溶解氧（DO）的测定
•     5.2.3 pH的测定
•     5.2.4 溶解态总石油烃（THP）的测定
•     5.2.5 固定化菌剂修复效果评价
•   5.3 结果与讨论
•     5.3.1 石油形态的变化
•     5.3.2 模拟溢油修复中DO的变化
•     5.3.3 模拟溢油修复中pH的变化
•     5.3.4 模拟溢油修复中溶解态TPH的变化
•     5.3.5 模拟溢油修复中饱和烃的变化
•     5.3.6 固定化菌剂的修复效果评价
•   5.4 小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 创新点
•   6.3 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 田秀梅

导师: 王晓丽

关键词: 海洋溢油,固定化,石油烃降解菌,响应优化,苎麻纤维

来源: 天津理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,海洋学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 天津理工大学

分类号: X172;X55

总页数: 66

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