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多环芳烃(PAHs)是土壤中一类主要的有机污染物,其中的五环芳烃.苯并[a]芘(BaP)更是其中主要的指示污染物,微生物降解是修复BaP污染的主要途径。本论文获得了一株新型高效BaP降解真菌-可可毛色二孢菌(Lasiodiplodia theobromae)及复配菌株-L.theobromae和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),比较了多种来源菌株单独和复配情况下对液体体系和土壤介质中BaP的降解性能,在此基础上研究了L.theobromae对土壤中BaP的强化修复,选出了合适的表面活性剂的种类和用量,进一步研究了最佳表面活性剂TW-80促进L.theobromae降解BaP的机理。并将L.theobromae推广应用到实际土壤污染的修复和强化修复研究中,为实际污染场址修复提供理论基础。本论文主要得到了以下结论:
(1)比较研究实验室已有菌株与污染土壤筛选出高效降解菌株单独及复配使用情况下对于BaP的降解能力,确定出焦化厂污染土壤中筛选获得菌株-L.theobromae对于BaP的降解能力最强,10 d后对液体中BaP(100 mg/L)的降解率为58.3%±1.1%,L.theobromae与P.aeruginosa复配产生了协同降解作用,两者复配后的10 d降解率达到78.0%±2.4%。该研究确定出L.theobromae为后期研究的使用菌株。
(2)液体中BaP降解性能研究中,L.theobromae能够利用BaP作为唯一碳源和能源进行降解,BaP的10 d降解率为52.5%±1.5%;以菌丝体制成的菌悬液比未形成菌丝体的菌悬液对BaP的降解能力要强;筛菌用无机盐体系(MSM)比察式培养基无机盐体系(CMM)更适合L.theobromae的生长和BaP降解;土豆培养基(PDA)和察氏培养基(CM)都能够促进L.theobromae对BaP的降解,CM促进作用优于PDA;L.theobromae对pH值有比较广泛的耐受范围,在pH为2~12条件下均能降解BaP,在pH=5时,降解效果最好;底物水杨酸和琥珀酸钠能够提高L.theobromae对BaP的降解,水杨酸促进作用强于琥珀酸钠;L.theobromae同样能够降解高浓度的菲(PHE)和芘(PYR),三者的降解能力:PHE>PYR>BaP;混合存在时,单个化合物的降解率降低。
(3)L.theobromae对土壤BaP污染的修复研究中得出:35 d后土壤中BaP的降解率为43.2%±1.5%。L.theobromae对土壤中BaP污染强化修复研究中得出:L.theobromae对BaP的降解率随含水率的升高而增大,当含水率为90%时,L.theobromae对BaP的降解效率达到最高;营养物质和代谢底物(水杨酸和琥珀酸钠)的加入同样促进BaP的降解,PHE和PYR的降解规律与液体实验一致,加入后也都抑制BaP的降解;四种表面活性剂吐温80(TW-80)、曲拉通100(TX-100)、β-环糊精(CD)和羟丙基-β-环糊精(HPCD),对BaP降解促进作用:TW-80>TX-100>CD>HPCD,TW-80浓度为5 mg/g时促进作用最强;液体中加入四种表面活性剂对BaP的降解存在不同程度的抑制作用;表面活性剂对于BaP解吸的促进作用:TW080>TX-100>HPCD>CD,CD的促进作用最小,TW-80的促进作用最强,促进解吸作用非常显著。
(4)表面活性剂促进土壤中BaP修复机理研究:首先L.theobromae能完全利用TW-80,但高浓度的TW-80对BaP的降解短期内有一定的抑制作用;其次,2 mg/g的TW-80对于L.theobromae降解BaP的促进效率最高,20 d可达到85.3%±1.1%。水相中BaP的浓度随着TW-80水相浓度减小而减小,TW-80通过使目标污染物增溶而增强污染物的生物可利用性提高土壤中BaP的降解。
(5)L.theobromae对于PAHs实际污染土壤强化修复研究中,焦化厂污染土壤中总的PAHs浓度566 mg/kg,石油污染土壤中总的PAHs浓度为452 mg/kg。石油污染土壤中的低环PAHs含量高于焦化厂污染土壤,但高环PAHs的含量低于焦化厂污染土壤,两种土壤中PAHs同系物环数分布特征与其污染来源分析结果相一致;两种实际土壤中低环PAHs的降解率要高于高环PAHs,BaP的降解率都要高于相同环数的PAHs,PPS和OPS中总的PAHs的降解率分别为29.1%和31.7%;通过加入培养基和表面活性剂TW-80的手段强化了两种土中PAHs的降解,对两种土壤中高环PAHs的促进作用要强于低环PAHs。