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摘要:采用高通量测序法研究东营某炼油厂不同污染程度的土壤中细菌、真菌和古菌的群落结构,分析石油污染对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:微生物群落可操作分类单元(OTU)数量随着油污土壤油含量的增加先增多后减少;Beta多样性与土壤石油污染程度有一定的关系;受污染程度相近的土壤样品,微生物群落结构的相似度较高。细菌、真菌、古菌群落中相对丰度最大的分别为变形菌门(Proteobacteria)、子囊菌门(Ascomycota)和奇古菌门(Thaumarchaeota),分别为44.8%~79.5%、54.4%~83.2%和28.3%~93.1%。属水平群落聚类分析结果显示,随着土壤油含量增加,真菌踝节菌属(Talaromyces)的相对丰度由0增加到31.6%,细菌寡养单胞菌(Stenotrophomonas)由0.1%增加到1.9%,古菌甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)由5.8%增加到37.8%。微生物群落结构与土壤中烃类组分含量相关性分析发现,真菌炭疽菌属(Colletotrichum)、细菌节杆菌属(Arthrobacter)、古菌盐红菌属(Halorubrum)与烷烃含量呈显著正相关性,细菌甲基杆菌属(Methylobacterium)、古菌甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)与芳香烃含量呈显著正相关性。
关键词:油污土壤;微生物群落结构;高通量测序;生物修复
石油是一种重要的能源,在促进经济发展的同时也带来了大量的环境问题。在石油开采、储运和生产加工等过程中,不可避免地会对土壤、地表水及地下水造成不同程度的污染。其中,在油田和油井钻凿过程中对周围土壤的污染、石油开采过程中形成的落地油、输油管路的渗漏等,是土壤石油污染的主要途径[1]。石油污染物可以影响土壤的微生物群落结构[2-10]。微生物与环境的相互作用是微生物在各种不同环境中生存和繁殖的关键。其中,土壤细菌群落是土壤微生物中数目最多、分布最广且成分最丰富的微生物之一,土壤真菌是土壤微生物的主要成员,古菌是土壤中存在的一种特殊的生命形式。它们共同作为土壤生态系统的重要组成部分,在碳循环、氮循环等生物地球化学进程中起着不可替代的作用。同时,土壤的理化性质和生物学特征也被土壤微生物通过不同途径改变,包括有机质的合成分解、污染物降解、养分固定与释放等[11-17]。
目前,对土壤微生物群落结构的研究可采用变性梯度凝胶电泳、实时荧光定量PCR、荧光原位杂交、序列标签标记的高通量测序以及宏基因组等技术。其中,高通量测序技术具有高准确度、低成本等优势[18-19]。因此,笔者采用高通量测序技术对不同污染程度的石油污染土壤样品中细菌、真菌以及古菌群落结构进行研究,探究微生物群落分布及其与石油污染土壤性质之间的关系,为深入认识油污土壤微生物群落分布特征以及油污土壤的高效生物修复技术的建立提供理论基础。
1 实验部分
1.1 原料和试剂
实验试剂:牛肉浸膏、胰蛋白胨、琼脂粉,BR,国药集团化学试剂有限公司产品;氯化钠、无水硫酸钠、四氯化碳、碳酸氢钠、正己烷,AR,上海泰坦科技股份有限公司产品;硅酸镁、氯化钾、重铬酸钾、浓硫酸、邻菲罗啉、硫酸亚铁、钼锑抗、硼酸、甲基红、溴甲酚绿、浓盐酸、高锰酸钾、硅胶,AR,国药集团化学试剂有限公司产品;二氯甲烷、氢氧化钠,AR,西陇科学股份有限公司产品。
油污土壤样品:油污土壤采集地点位于东营某炼油厂(东经118°5′,北纬38°15′)的油罐区(YGQ)、污油场(WYC)、垃圾场(LJC)3个地点,各采集 0~20 cm 上层土壤样品和20~50 cm下层土壤样品,分别记为YGQ0-20、YGQ20-50、WYC0-20、WYC20-50、LJC0-20、LJC20-50。将各土壤样品去除植物根系和石块后经2 mm尼龙筛过筛,备用。
1.2 土壤性质测定方法
采集的新鲜土壤样品立即采用烘干法进行含水率的测定,并采用平板计数法测量细菌总数。土壤样品风干后进行其他性质的测定。其中,采用筛分法测定土壤粒径,采用酸度计法测定土壤pH值,采用电导率仪测定土壤电导率,采用重铬酸钾容量法测定土壤有机质含量,采用凯氏定氮法测定土壤全氮含量,采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗分光光度法(TU-1901双光束紫外可见分光光度计)测定土壤有效磷含量,采用四氯化碳萃取-红外分光光度法(红外光度测油仪2000-Ⅰ,吉林欧伊尔环保科技发展有限公司产品)测定土壤油含量,采用比重瓶法测定土壤密度。对于测定的土壤性质均进行3次测定取平均值。
1.3 油污土壤烃类组分分析方法
油污土壤样品用二氯甲烷萃取后脱水、浓缩后过层析柱,饱和烃和芳香烃洗出液均浓缩到0.9 mL,分别加入100 μL正构烷烃内标(C24D50,100 μg/mL)和100 μL多环芳烃内标(d14-三联苯,20 μg/mL),定容后采用安捷伦科技有限公司生产的7890A-5975C GC-ms联用仪(配备MS5975型质谱检测器和30 m×0.25 mm×0.25 μm的HP-5ms毛细管色谱柱)测定萃取液中烃类组分,并计算油污土壤中烃类组分的质量分数。
色谱条件:高纯N2为载气,流速为1.0 mL/min;进样口温度为280 ℃;进样方式为不分流;升温程序为初始温度50 ℃保持5 min,以升温速率 6 ℃/min 升温至300 ℃并保持20 min。
质谱条件:电子轰击电离源,离子源温度280 ℃,采用全扫描(SCAN) 模式。土壤样品中烃类组分含量(质量分数)计算方法如式(1)~(3)所示[20]。
(1)
(2)
(3)
式中:FRR(Relative response factor)为相对响应因子;AC0和AC1为标准样品和所测样品中组分峰面积;AI0和AI1为标准样品和所测样品中内标峰面积;mC0和mC1为标准样品和所测样品中组分质量,g;mI0和mI1为标准样品和所测样品中内标质量,g;n为稀释倍数;V1为所测样品体积,mL;V2为油污土壤萃取液总体积,mL;mT为土壤的质量,g;wT为土壤中组分质量分数,g/g。
1.4 高通量测序及统计分析
将采集的新鲜土壤样品进行脱氧核糖核酸(DNA)提取和高通量测序。采用分光光度计(Nano)进行紫外定量检测总DNA,采用Q5高保真DNA聚合酶进行聚合酶链式反应(PCR)扩增。PCR扩增产物通过2%琼脂糖凝胶电泳进行检测,并采用AXYGEN公司生产的凝胶回收试剂盒对目标片段进行切胶回收。参照电泳初步定量结果,将PCR扩增回收产物进行荧光定量。根据荧光定量结果,按照每个样品的测序量需求,对各样品按相应比例进行混合。最后,采用Illumina MiSeq平台对土壤样品真菌、细菌、古菌群落DNA片段进行双端测序。使用QIIME软件,调用UCLUST这一序列比对工具,对前述获得的序列按照97%的序列相似度进行归并和可操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU)划分,并选取每个OTU中丰度最高的序列作为该OTU的代表序列。使用QIIME软件,获取各样品在门、纲、目、科、属5个分类水平上的组成和丰度分布表。通过主成分分析研究样品Beta多样性,对群落数据结构进行自然分解并通过对样品排序,观测样品之间的差异。
采用Chao1丰富度指数、ACE丰富度指数、Shannon多样性指数和Simpson多样性指数来反映其Alpha多样性,使用QIIME软件分别对每个样品计算上述4种多样性指数。使用R软件,对丰度前50位的属进行聚类分析并绘制热图。分析油污土壤微生物群落与土壤烃类组分的相关性,将各样品群落按照门及属水平分别进行整理,分析群落组成受石油污染的影响。
2 结果与讨论
2.1 油污土壤基本性质
图1为油污土壤样品的粒径分布。根据土壤的分类和定名标准[21],YGQ0-20、YGQ20-50、WYC0-20、WYC20-50、LJC0-20为粗砂,LJC20-50为中砂。表1为油污土壤的基本性质。由表1可以看出,YGQ0-20土壤样品含水率最低,仅为1.35%(质量分数),其次为WYC0-20,含水率为14.25%,其余土壤样品含水率均在20%以上。从土壤pH值可以看出,LJC0-20和LJC20-50为弱碱性土壤,其余样品为中性土壤,油污程度对pH值没有明显的影响。WYC0-20土壤样品中油质量分数最高为8.632 g/kg,其次为LJC0-20;YGQ取样点油含量明显低于WYC、LJC两点,YGQ20-50油含量最低;油污土壤样品的油含量与有机质含量呈正比关系。土壤有效磷质量分数为0.6~14.0 mg/kg,全氮质量分数为9~79 mg/kg,且油含量与有效磷含量和全氮含量无明显的相关性。
图1 油污土壤样品粒径分布
Fig.1 Particle size distributions of oil-contaminated soil samples
表1 油污土壤基本性质
Table 1 Properties of oil-contaminated soil samples
油污土壤中烃类组分含量如图2所示。YGQ取样点正构烷烃含量明显低于WYC、LJC两点,烷烃质量分数均低于2.5 μg/g,碳数范围分布在C16~C31,但芳烃质量分数较高,最高达到2.0 μg/g。YGQ取样点C10~C15范围的正构烷烃含量较低,YGQ0-20中C18~C21范围的正构烷烃含量高于YGQ20-50,YGQ20-50中C22~C28范围的正构烷烃含量相对较高。YGQ0-20中芳香烃的种类和含量远大于YGQ20-50,相对含量较高的有萘、菲、芴、蒽和芘,苯、二苯并噻吩和含量较低。YGQ20-50中含有少量的苯、菲、、蒽和芘。WYC取样点C9~C15范围的正构烷烃含量较低,WYC0-20中C16~C21范围的正构烷烃含量明显高于WYC20-50。WYC0-20中芳香烃含量高、种类多,主要为苯、萘、菲、二苯并噻吩、芴、、蒽和芘,其中,菲和芘的含量较高。WYC20-50中碳数范围在C22~C32的正构烷烃含量较高,芳香烃质量分数均低于0.50 μg/g,含有菲、和芘以及少量的萘和蒽。相比YGQ、WYC两点,LJC取样点烷烃质量分数最高(最高超过10 μg/g),但芳香烃质量分数最低(均低于0.32 μg/g)。LJC0-20中正构烷烃碳数范围在C13~C24之间含量较高,且LJC0-20中芳香烃含量也明显高于LJC20-50,苯、萘、菲、和芘含量较高。LJC20-50中碳数范围在C25~C30的正构烷烃含量较高,芳香烃以少量菲、芘为主。
F1—Normal paraffin; F2—Aromatic hydrocarbons
A—Anthracene; B—Benzene; C—Chrysene; D—Dibenzothiophene; F—Fluorene; N—Naphthalene; P—Phenanthrene; I—Pyrene
图2 油污土壤中烃类组分含量分布
Fig.2 Hydrocarbons mass fraction in oil-contaminated soil samples
(a) YGQ-F1; (b) YGQ-F2; (c) WYC-F1; (d) WYC-F2; (e) LJC-F1; (f) LJC-F2
综上所述,可以认为油污土壤中正构烷烃碳数范围主要分布在C13~C32,同一取样点上层土壤中碳数范围在C16~C21的正构烷烃含量较高,而下层土壤中C22~C30的正构烷烃含量较高。上层土壤中芳香烃的种类和含量明显高于下层土壤。
2.2 油污土壤中微生物群落多样性指数分析
2.2.1 油污土壤的微生物群落丰富度及多样性
6个土壤样品通过质量筛查,且Index完全匹配时共获得272199条有效ITS序列、227067条有效细菌序列、210468条有效古菌序列。将以97%的序列相似度作为OTU划分和分类地位鉴定,此次测序结果可划分为845个真菌OTU、5444个细菌OTU及451个古菌OTU(分类至属水平)。图3为不同油含量的油污土壤中微生物群落的OTU数量。从图3可以看出,微生物群落OTU数量随着油污土壤油含量增加呈先增加后减少的趋势,这说明石油为微生物的生长提供了丰富的碳源,但当土壤中油质量分数(即污染程度)高于8.632 g/kg时,则会抑制微生物生长。
图3 不同油含量的油污土壤中微生物群落的可操作分类单元(OTU)数量
Fig.3 Operational taxonomic unit (OTU) number of the microbial communities in the oil-contaminated
soil samples with different oil contents
对于微生物群落而言,有多种指数来反映其Alpha多样性。常用的度量指数主要包括侧重于体现群落丰富度的Chao1指数和ACE指数,以及兼顾群落均匀度的Shannon指数和Simpson指数。一般而言,Chao1或ACE指数越大,表明微生物群落的丰富度越高;Simpson指数降低,表明微生物群落的多样性降低,Shannon指数越高,表明微生物群落的均一性越高。表2为不同油污土壤样品的真菌、细菌、古菌群落的多样性指数。根据Chao1或ACE指数可知,油污土壤样品真菌群落的丰富度由大到小顺序为LJC0-20、YGQ20-50、 LJC20-50、WYC20-50、 WYC0-20、YGQ0-20;其细菌群落的丰富度由大到小顺序为YGQ20-50、 LJC20-50、 WYC20-50、WYC0-20、LJC0-20、YGQ0-20;其古菌群落的丰富度由大到小顺序为LJC0-20、LJC20-50、WYC20-50、YGQ20-50、WYC0-20、YGQ0-20。根据Shannon和Simpson指数可得,油污土壤样品真菌群落的多样性由大到小顺序为LJC20-50、YGQ20-50、LJC0-20、WYC20-50、WYC0-20、YGQ0-20;其细菌群落的多样性由大到小顺序为YGQ20-50、LJC0-20、LJC20-50、WYC20-50、WYC0-20、YGQ0-20;其古菌群落的多样性由大到小顺序为LJC0-20、WYC20-50、LJC20-50、YGQ20-50、YGQ0-20、WYC0-20。可以看出:YGQ0-20和WYC0-20样品群落的丰富度和多样性均较差;这可能是因为YGQ0-20含水率过低(质量分数1.35%),影响了微生物群落的丰富度和多样性;WYC0-20土壤样品中油质量分数过高(8.632 g/kg),抑制了微生物生长,从而影响了其丰富度和多样性。
2.2.2 油污土壤的Beta多样性分析
使用R软件对加权(Weighted)的UniFrac距离矩阵进行非度量多维尺度分析(NMDS),通过二维排序图描述群落样品的结构分布(结果如图4所示),每个点代表1个样本,不同颜色的点属于不同样本(组),2点之间的距离越近,表明2个样本之间的微生物群落结构相似度越高,差异越小。从图4(a)可以看出,对于真菌群落,WYC和LJC取样点分布较为分散,而YGQ0-20和YGQ20-50距离较近,表明两者的群落构成差异较小。从图4(b)可以看出:对于细菌群落,油含量最低的YGQ20-50距离其他取样点较远,群落构成的差异也较大;而WYC0-20、WYC20-50、LJC0-20和LJC20-50油含量相近,群落相似性也较高。由图4(c) 可以看出,对于古菌群落,油含量最低的YGQ20-50和最高的WYC0-20距离较远,群落结构差异性也较大。由此可以认为,油污土壤中微生物群落的Beta多样性与其受石油污染程度有一定的关系,油含量相近的油污土壤样品,其微生物群落结构的相似度较高。Natsuko等[22]釆集美国不同油污地区的土壤进行微生物群落结构调查,发现油含量相近的土壤微生物种群差异不大。贾建丽等[23]分别采集中国不同地区的5个油田的油污土壤,研究微生物群落结构,也得出了相似的结果。
表2 不同油污土壤样品真菌、细菌、古菌群落的多样性指数
Table 2 Diversity index of fungi, bacteria, archaea community in different oil-contaminated soil samplesOTU—Operational taxonomic unitNMDS—Nonmetric multidimensional scaling
图4 油污土壤中微生物群落的NMDS分析
Fig.4 NMDS analysis of microbial community in oil contaminated soil
(a) Fungi; (b) Bacteria; (c) Archaea
2.3 油污土壤微生物群落结构分析
图5为油污土壤微生物群落在门水平上的相对丰度(土壤微生物群落相对丰度=单个物种的绝对丰度/整个种群丰度总量)。从图5(a)可以看出:土壤真菌群落主要隶属于子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)等9个门;其中,子囊菌门的相对丰度最大,为54.4%~83.2%;其次为担子菌门,相对丰度为6.8%~35.5%。已有研究认为能够降解PAHs的真菌一般多见于子囊菌门、担子菌门等[24]。陈锐等[15]在研究安塞石油污染区土壤真菌群落结构分析时同样发现,在门水平上子囊菌门和担子菌门为土壤样品的绝对优势菌群。
由图5(b)可见,土壤样品细菌群落主要隶属于变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、螺旋体菌门(Sacibacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、浮霉菌门(Planctomycetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes)等20个门。其中,相对丰度最高的为变形菌门,为44.8%~79.5%。梁建芳等[13]通过研究表明,克拉玛依油田石油污染土壤细菌主要属于变形菌门、放线菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和浮霉状菌门。刘臻证明厚壁菌门和变形菌门可以石油烃为碳源进行代谢,蓝细菌门在石油污染的水体中能够很好地利用石油烃作为碳源并维持生长[25]。在对大港油田土壤模拟生物修复过程中同样发现变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、放线菌门和酸杆菌门是优势菌门,相对丰度为84.47%~94.66%[26]。
由图5(c)可见,土壤样品古菌群落主要隶属于奇古菌门(Thaumarchaeota)、广域古菌门(Euryarchaeota)、深古菌门(Bathyarchaeota)、厚壁菌门、拟杆菌门等13个门。相对丰度最大的为奇古菌门,为28.3%~93.1%;广域古菌门的相对丰度为0.2%~47.3%。宋震等[27]研究表明,原油和含油废水污染土壤样品中的优势菌门是广域古菌门,含油废水和原油都促进了土壤中广域古菌门的生长和发育,而石油污染程度较轻的土壤样品中,优势菌门是奇古菌门。本研究中同样发现,石油污染程度较重的WYC0-20、LJC0-20及LJC20-50土壤样品中,广域古菌门相对丰度明显高于其他样品,而污染程度较轻的YGQ0-20和YGQ20-50样品奇古菌门的相对丰度更大。
图5 油污土壤微生物群落门水平相对丰度
Fig.5 Relative abundance of the microbial community phyla in oil contaminated soil samples
(a) Fungi; (b) Bacteria; (c) Archaea
2.4 油污土壤微生物属水平上的物种聚类分析
图6为不同油污土壤中微生物属水平上的物种聚类图(红色代表在对应样品中丰富度较高的属,绿色代表丰富度较低的属)。石油污染程度和土壤深度变化会使土壤中优势菌群发生变化,这是由于土壤深度变化和土壤石油污染导致土壤中氧含量、压力以及营养元素发生了变化[25]。从图6(a)可以看出:污染程度最重的WYC0-20土壤样品中真菌踝节菌属(Talaromyces)、Phaeoacremonium、柱霉属(Scytalidium)、丝孢菌属(Scedosporium)、赭霉属(Ooconis)、Sagenomella、念珠菌属(Candida)相对丰度较大;这些菌属在污染程度较轻的YGQ0-20和YGQ20-50土壤样品中相对丰度较低。而YGQ0-20中丰度较大的刺杯毛孢属(Dinemasporium)、青霉属(Penicillium)、外瓶霉属(Exophiala)以及YGQ20-50中丰度较大的尾梗霉属(Cercophora)、柄孢壳属(Zopfiella)、镰状瓶霉属(Harpophora)在WYC、LJC土壤样品中丰度较低。WYC0-20土壤样品中踝节菌属的相对丰度由0提高到31.6%,而青霉属的相对丰度显著降低,由44.9%降至0.1%。这说明青霉属可在石油污染环境中生存,但污染程度过高(土壤中油质量分数8.632 g/kg)时不利于其生存。研究人员从油污土壤或海洋环境中分离出的具有原油降解能力的真菌中就包括踝节菌属[28]。另外,有报道称曲霉属(Aspergillus)对原油中C11~C20的烃链有较好的降解作用,外瓶霉属可降解甲苯、多环芳烃类污染物,青霉属和茎点霉属(Phoma)可降解PAHs,念珠菌属对正构烷烃降解效果较好[24,29]。
从图6(b)可以看出,对于细菌,污染程度较轻的YGQ0-20中丰度较大的鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas)、玫瑰单胞菌属(Roseomonas)、甲基杆菌属(Methylobacterium)、贪铜菌属(Cupriavidus)和YGQ20-50中丰度较大的变异杆菌属(Variibacter)、固氮弓菌属(Azoarcus)在WYC、LJC土壤样品中丰度较低。污染程度最重的WYC0-20中丰度较大的属有寡养单胞菌(Stenotrophomonas)、硫杆菌属(Thiobacillus)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、纤维单胞菌属(Cellulomonas)。其中,寡养单胞菌的相对丰度由0.1%提升到1.9%,而甲基杆菌属由10.7%降到0.3%。肖建军等[30]通过在石油污染的土壤中筛选出寡养单胞菌并进行实验发现,其对甲苯有较好的去除效果。土壤样品中细菌属水平丰度较高的分枝杆菌(Mycobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)都是能够降解石油烃的细菌菌属[25]。Red represents the genera with high abundance in the corresponding samples, and green represents the genera with low abundance.
图6 油污土壤中群落属水平聚类图
Fig.6 Horizontal cluster diagram of community genera in oil contaminated soil samples
(a) Fungi; (b) Bacteria; (c) Archaea
从图6(c)可以看出,对于古菌,各取样点高丰度交叉菌属较少。污染程度最轻的YGQ0-20中丰度较大的属有甲烷杆菌属(Methanobacterium)、拟杆菌属(Bacteroides)。而污染程度最重的WYC0-20中丰度最高的属有甲烷杆菌属、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)和甲烷囊菌属(Methanoculleus)。其中,甲烷八叠球菌属的相对丰度由5.8%增至37.8%。有文献表明,产甲烷古菌对石油烃具有厌氧生物降解作用[31],甲烷八叠球菌属具有降解C12~C30的长链正构烷烃的能力[32]。
2.5 油污土壤微生物群落与土壤烃类组分的相关性
分析油污土壤中正构烷烃和芳香烃含量与真菌、细菌、古菌属水平微生物群落的关系,对存在显著相关关系(显著水平P<0.05)的群落采用R软件进行相关性分析,结果如图7所示。从图7可以看出:真菌炭疽菌属(Colletotrichum)、细菌节杆菌属(Arthrobacter)、假枝杆菌(Pseudoclavibacter)、古菌盐红菌属(Halorubrum)与烷烃含量呈显著正相关;而真菌柄孢壳属(Zopfiella)、古菌拟杆菌属(Bacteroides)与烷烃含量呈显著负相关性。对于芳香烃,细菌甲基杆菌属(Methylobacterium)与苯、萘、菲、芘、二苯并噻吩含量呈显著正相关性,古菌甲烷八叠球菌属与苯、萘、菲、芘、、二苯并噻吩含量呈正相关性,拟杆菌属(Bacteroides)与蒽、芴含量呈正相关性;真菌腐殖霉属(Humicola)和被孢霉属(Mortierella)与苯、萘、菲、芘、含量呈显著负相关性。
BEN—Benzene; NAP—Naphthalene; PHE—Phenanthrene; PYR—Pyrene; CHR—Chrysene;ANT—Anthracene; FLU—Fluorene; DBT—Dibenzothiophene
图7 油污土壤微生物群落与烃类组分含量的相关性分析
Fig.7 Correlation analysis of microbial community and hydrocarbon components in oil contaminated soil samples
(a) Alkanes; (b) Aromatic hydrocarbons
3 结 论
(1)东营某炼油厂石油污染土壤中细菌、真菌和古菌的群落OTU数量随着土壤油含量的增加先增多后减少,群落结构的Beta多样性指数与土壤油含量有一定相关性,受污染程度相近的土壤样品,其微生物群落结构的相似度较高。
(2)油污土壤样品真菌群落中子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度最大;细菌群落中相对丰度最高的为变形菌门(Proteobacteria);古菌群落中相对丰度最大的为奇古菌门(Thaumarchaeota)和广域古菌门(Euryarchaeota)。随着土壤油含量增加,真菌踝节菌属(Talaromyces)的相对丰度由0提高到31.6%;细菌寡养单胞菌(Stenotrophomonas)由0.1%提升到1.9%;古菌群落中甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的相对丰度由5.8%增至37.8%。
(3)微生物群落结构与土壤中烃类组分含量相关性分析表明,真菌炭疽菌属(Colletotrichum)、细菌节杆菌属(Arthrobacter)、假枝杆菌(Pseudoclavibacter)、古菌盐红菌属(Halorubrum)与烷烃含量呈显著正相关性,而真菌柄孢壳属(Zopfiella)、古菌拟杆菌属(Bacteroides)与烷烃含量呈显著负相关性;细菌甲基杆菌属(Methylobacterium)和古菌甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、拟杆菌属(Bacteroides)与芳烃含量呈正相关性,真菌腐殖霉属(Humicola)和被孢霉属(Mortierella)与芳烃含量呈显著负相关。
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北极星环境修复网获悉,经河南省市场监督管理局审查批准,河南省石油土壤修复领域第一个地方标准《石油污染土壤修复验收技术规范》于4月7日发布,将于7月5日正式实施。该标准由河南省地矿局提出并归口管理,河南省地质矿产勘查开发局第一地质环境调查院、河南省地质环境生态修复工程技术中心、河南省水
在N2、CO2、空气3种气氛条件下对柴油污染土壤进行250℃低温热处理,研究3种气氛对石油烃去除率、土壤碳/氮含量以及土壤中挥发/半挥发性有机污染物组分的影响。结果表明:在3种气氛条件下,柴油污染土壤中的石油烃总量去除率均超过98%,达到国家相关土壤质量环境标准。柴油污染土壤经过低温热处理后,污染物在土壤表层产生焦炭膜,使得热处理后的土壤保留较稳定的碳含量。土壤中的铵态氮和硝态氮受气氛影响较大,N2条件下低温热处理后土壤中铵态氮和硝态氮含量大幅增加,而空气和CO2条件下相对减少。
北极星环境修复网获悉,近日,山东省环境保护产业协会组织山东省科学院生态研究所(山东省科学院中日友好生物技术研究中心)等单位起草的《石油污染土壤微生物修复技术规范》团体标准已完成征求意见稿。根据《山东省环境保护产业协会团体标准管理办法》的要求,现面向社会公开征集意见和建议。
摘要:通过实验室模拟修复研究了接种量为103~108cfu·g-1的降解菌群在土壤中生长的湿度条件和存活状况、对土著菌群的影响作用以及对石油烃的去除效果。结果表明:从石油污染土壤中筛选出的石油烃降解菌群主要由变形菌门(Proteobacteria,99.75%)-γ-变形菌纲(Gamma-proteobacteria,99.49%)-假单胞菌目
摘要:因石油污染物的性质及土壤环境条件限制,石油污染土壤中的石油降解微生物普遍存在数量偏少和活性不足的问题,导致其自然净化能力较低,且速度缓慢。多种原位强化技术可提高石油降解微生物的降解能力,主要包括生物投加法、生物刺激法、生物通风法及微生物燃料电池等。生物投加法主要包括高效微生物、
1背景石油类污染场地常见于石油开采、炼化、贮存、运输、使用过程中的原油及各类油品的泄露,典型的石油类污染场地包括:(1)油田:钻井/采油/洗井废水的超标排放与干化池、泥浆池、废液池、贮油池的渗漏、输油管线破裂、采油废弃物的堆放等。(2)石油炼化企业:储油罐区与装卸区、原油粗/精加工区、
针对目前热解技术在修复重质石油污染土壤过程中存在能耗高且对土壤生态功能破坏大等缺点,近日,国际学术期刊JournalofHazardousMaterials在线发表了“Hematite-facilitatedPyrolysis:AnInnovativeMethodforRemediatingSoilsContaminatedwithHeavyHydrocarbons”。本研究利用廉价易得、绿色环保的三氧
摘要:石油污染土壤的生物修复技术具有成本低、简便高效、对环境影响小等优点,正逐步成为石油污染治理研究的热点领域,具有广阔的发展前景。介绍了我国的石油污染概况及物修复技术在石油污染治理中的应用,重点对石油污染土壤的微生物修复、植物修复、植物.微生物联合修复技术的研究进展及各自的优点
摘要:现如今石油已经成为了极为重要的能源,石油问题也越来越受到社会各界的关注。但由于对石油的需求量越来越大,那么就要不断地加大对石油的开采和运输来满足现代社会发展的需要。但随之而来石油对土壤的污染问题也越来越突出,这就迫切需要对其进行科学有效地治理。生物修复技术以传统生物降解为基
日前,东方园林与香港MARSHALLENERGYHOLDINGHONGKONGCO.,LIMITED公司签订战略合作协议,双方将共同推进哈萨克斯坦油泥处置项目,为中国实施“一带一路”绿色发展助力。香港MARSHALLENERGYHOLDINGHONGKONGCO.,LIMITED公司主营业务涉及石油天然气工业相关的潜水式燃烧蒸发器、管式换热器等产品的研发、制造
摘要:针对土壤环境恶化问题,首先分析了土壤修复中微生物技术的应用,然后对油污土壤(含油土壤)改良技术进行深入分析,为保证土壤改良效果,提供技术依据,实现不断提高土壤修复与改良技术水平的根本目标。关键词:土壤;油污土壤;微生物修复;土壤改良引言如今,在工农业生产快速发展的局势下,废
在新疆中石化西北油田分公司固废液处理站,一辆大型装载机的铲斗抓起3立方米的掺杂着一团团黑色油泥的土壤,送进修复设备中。经过600多摄氏度的间接加热,回归本色的土壤从出料系统中出来;被榨出来的原油,则从冷却装置中流出。经过修复后的受浸土壤,经环保站检测,均满足该项目环境影响评价要求控制
中科院上海高研院低碳转化科学与工程重点实验室研发了一种新型快捷的油污土壤热处理技术。据介绍,该技术适用于处理各种浓度与难挥发的油污土壤,在回收油品的同时,实现了油污土壤的无害化与作物复耕,为油污土壤修复与油品回收利用提供了一条全新解决途径。相关研究成果近日申报了国家发明专利。油污
利用具有石油烃降解能力的真菌与植物复配,探讨不同植物与真菌联合修复油污土壤的效果。将4种植物(玉米、玉米草、黑麦草、紫花苜蓿)与2种真菌(Fungalsp.、Stachybotryssp.)在5种浓度油污土壤(0.1%,0.5%,1%,1.5%,2.0%)中进行单接种及双接种种植试验,以7d为单位测定石油烃降解率,筛选出对各浓度油
油污土壤主要产生于石油的开采、运输与炼制过程,石油会阻碍植物根系对养分和水分的吸收,影响土壤的通透性,且多环芳烃等有毒有害物质会在植物体内逐级富集,危害到人体健康。因此,寻求油污土壤处理技术是资源二次利用与生态环境可持续发展的必然要求。针对石油污染土壤的问题,中国科学院上海高等研
美国莱斯大学的科学家们正在用一种既节省能源又能再生土壤肥力的方式清洁被石油泄漏污染的土壤。他们使用一种被称为热解的方法,即在无氧的情况下加热污染的土壤。相比标准焚烧技术,这种方法能更有效地快速整治环境,莱斯大学乔治布朗学院土木与环境工程系主任PedroAlvarez说,我们最初的目标是加速对
特邀报告成果分享展览展示技术交流对接合作环境污染是当今世界面临的重大挑战之一。随着人类经济和工业的快速发展,各种污染物不断释放,严重破坏了生态平衡,危害着人类的健康和可持续发展。因此,我们必须采取积极有效的措施,加强环境污染治理和保护工作。生物修复技术近几年来由于其具有处理效果高
各相关单位:环境污染是当今世界面临的重大挑战之一。随着人类经济和工业的快速发展,各种污染物不断释放,严重破坏了生态平衡,危害着人类的健康和可持续发展。因此,我们必须采取积极有效的措施,加强环境污染治理和保护工作。生物修复技术近几年来由于其具有处理效果高、设备简单、操作方便、经济可
会议形式:特邀报告技术交流成果分享展览展示环境污染是当今世界面临的重大挑战之一。随着人类经济和工业的快速发展,各种污染物不断释放,严重破坏了生态平衡,危害着人类的健康和可持续发展。因此,我们必须采取积极有效的措施,加强环境污染治理和保护工作。生物修复技术近几年来由于其具有处理效果
日前,中国石油招标投标网发布吉林油田乾安采油厂历史遗留石油烃污染土壤微生物修复治理工程招标公告。详情如下:吉林油田乾安采油厂历史遗留石油烃污染土壤微生物修复治理工程招标公告招标编号:JLYT-ZBZX-2022-FW-0531.招标条件本招标项目招标人为中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司。招标项
生物修复技术在石油污染治理中的应用研究进展摘要:通过研究不同类型生物修复技术的修复原理和应用特点,对比在土壤石油污染和海洋石油污染环境中的修复效果,旨在更好地了解生物修复技术,并对今后的研究重点进行展望。1石油污染石油工业的快速发展,一方面大力推动了世界经济的进步,而另一方面,石
环境污染对生态系统及人类健康造成严重威胁。近年来,许多学者研究发现内生菌联合植物修复体系对修复自然环境中的重金属和有机物具有巨大的潜力。本文主要从内生菌联合植物进行污染修复的机理和应用两方面入手,介绍了内生菌接种宿主植物根、茎、叶部的几种方法及定殖的检测方法,总结了污染土壤中内生菌在植物组织内的定殖动态,以及内生菌-植物联合体系强化有机物污染和重金属污染修复效果的应用,并从内生菌调节生长因子、生物固氮和溶磷、在宿主植物体内的共代谢有机物、产生特异性酶降解有机物、提升植物对重金属抗性和降低重金属毒性几个方面解释了内生菌和植物的联合修复机理。
北极星环境修复网获悉,近日,山东省环境保护产业协会组织山东省科学院生态研究所(山东省科学院中日友好生物技术研究中心)等单位起草的《石油污染土壤微生物修复技术规范》团体标准已完成征求意见稿。根据《山东省环境保护产业协会团体标准管理办法》的要求,现面向社会公开征集意见和建议。
钒污染土壤对生态环境和人体健康存在危害,已成为土壤修复领域关注的热点之一。选取科学合理的修复方法对钒污染土壤进行精准治理十分必要。生物修复技术是钒污染土壤绿色可持续治理的重要发展方向,具有操作简便、环境友好、成本低廉、修复效率较高等优势。本文从植物、动物、微生物单一及联合修复的角度,综述了近年来钒污染土壤生物修复的研究进展,探讨了影响钒污染土壤生物修复效果的主要因素,总结了现阶段的研究不足,并对未来研究方向进行了展望,以期为钒污染土壤生物修复技术的总结与发展应用提供科学依据与理论参考。
生态保护与修复没有完成时,只有进行时。近年来,都昌县深入学习贯彻习近平生态文明思想,坚定不移实施“生态牌”发展战略,坚决落实环保问题整改,扎实推进垃圾非法填埋点生态修复,全力保护好鄱阳湖“一湖清水”,走出一条生态优先、绿色发展的新路子。
近年来,都昌县深入学习贯彻习近平生态文明思想,坚定不移实施“生态牌”发展战略,坚决落实环保问题整改,扎实推进垃圾非法填埋点生态修复,全力保护好鄱阳湖“一湖清水”,走出一条生态优先、绿色发展的新路子。
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