摘 要

在多种与石油工业相关的副产品中，BTEX（苯、甲苯、乙苯、二甲苯）占到了环境中所有石油烃类污染物的15%，是具有代表性的地下水污染物。本研究以BTEX降解菌的富集驯化及基质效应研究为主要目标，进行了以甲苯、苯、二甲苯作为单一底物的驯化，初步富集出甲苯单一底物降解菌群。最后，在甲苯单一底物降解对比实验的基础上，根据接种富集液后培养21天的甲苯生物降解率进行基质效应影响分析。实验结果表明，与添加单一电子受体（硝酸根）相比，添加酵母膏以及添加多种电子受体（同时投加硝酸根和硫酸根）能够加速甲苯的降解。在只添加单一电子受体和无酵母膏添加的情况下，存在一定量腐殖质的培养基在相同环境条件下表现出了最大的降解率。含有较高甲苯浓度的培养基在相同条件下表现出了更低的降解率，表明甲苯及其代谢产物可能会对微生物存在一定毒害作用。 

关键词：单环芳烃; 厌氧生物降解; 地下水; 石油烃污染物

Study on Enrichment of Anaerobic BTEX-degrading Bacteria and the Effect of Substrates on the Biodegradation Efficiency

Ye Shaoyu (Science and Engineering of Water Supply and Drainage)

Directed by Dr. Xiao Zhixing

Abstract

Among all types of by-products associated with the petroleum industry, BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylene isomers) have been representative groundwater contaminants because they represent up to 15% of all petroleum hydrocarbon contaminants in environment. In the present study, bacteria for degrading toluene in anaerobic conditions were enriched from samples of soil collected from BTEX-contaminated fields. Based on the control experiments in which toluene was single electron donor, the effect of substrates such as the concentration and categories of electron acceptors, nutrients and other stimulants on the rate of biodegradation was investigated. The experimental results showed that, (i) compared with the addition of single electron acceptor (nitrate), the addition of yeast extract, or existence of multiple electron acceptors (adding nitrate and sulfate at the same time) could accelerate the degradation of toluene. (ii) Under the condition of adding only a single electron acceptor and no addition of yeast extract, the medium with a certain amount of humus showed the greatest degradation rate under the same environmental conditions. (iii) The fact that the medium containing higher toluene concentration showed lower degradation rate under the same conditions, indicating toluene may have toxic effects on microorganisms. 

Key words: monoaromatic hydrocarbon; anaerobic biodegradation; groundwater, petroleum hydrocarbon pollutants

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 石油工业与BTEX污染 1

1.3 国内外BTEX污染治理研究现状与不足 2

1.4 论文的研究目标、内容、意义和技术路线 4

第二章 实验材料和实验方法 6

2.1试剂及仪器 6

2.2 受BTEX污染土样 6

2.3 培养基 8

2.4 分析检测项目与方法 8

第三章 苯系物降解菌的富集 10

3.1 概述与实验设计 10

3.2 微生物接种 10

3.3 微生物培养 11

3.4 标准曲线的制作 12

3.5 富集效果评价 14

第四章 基质效应对苯系物厌氧生物降解的影响分析 19

4.1 实验设计 19

4.2 微生物培养降解效果 20

4.3 基质效应的初步分析 28

第五章 结论与展望 30

5.1 结论 30

5.2 展望 30

参考文献 32

附 录 35

致 谢 45

第一章 绪论

1.1 研究背景

如何实现水资源可持续利用已经成为当今的重大问题。尽管各个国家和地区的情况有所区别，然而水资源在寰球尺度上的稀缺性和极其重要性早已成为各国领导人的共识^[1]。在我国及世界上很多地区，地下水可能是唯一的饮用水源^[2]。例如，在我国地表水资源相对不足的北方区域，地下水是城乡居民饮用水的主要水源。宏观来看，根据近年的官方数据，我国的地下水资源总量约占水资源总量的33%^[3]。因此，地下水是我国水资源利用的重要组成部分^[4]。

无论在国内还是海外，地下水污染的情况都日益加剧。例如近年，据俄罗斯相关部门调研，全世界每年原油开采量的7%通过各个途径进入到地下环境，造成了地下水水质的恶化^[5]。据统计，仅仅是在原油开采这一过程中，直接泄漏到土壤中的原油数量就达到了每年1000万吨以上。所以说，石油烃污染物已经成为了全世界重要的环境问题之一，造成了严重的土壤、地表水和地下水污染。