化学与生物工程
Chemistry &Bioengineering
2005,No. 7
7
重质石油污染土壤的生物修复
魏小芳, 张忠智, 罗一菁, 郭绍辉
(中国石油大学(北京) 化工学院, 北京102249)
摘 要:石油污染土壤的生物修复以其成本低、环境友好而具有良好的发展前景。生物修复的研究主要集中在难降解的重质石油烃尤其是芳烃的生物降解基因和机理的研究。微观上应用分子生物学技术探索石油烃生物降解的机理、宏观上应用先进的仪器研究石油烃的降解和物理参数相关性的规律, 筛选优势降解菌或菌群培育高效基因工程菌, 通过对降解石油中重质组分的菌群进行群落分析和同生菌群的强化研究, 认为不可培养微生物的研究和从分子水平重建石油降解微生物区系是一个重要的研究方向。
关键词:石油污染土壤; 生物修复; 重质油降解; 分子生物技术
中图分类号:X53 X 74 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2005) 07-0007-03
石油污染已成为世界性主要公害之一, 全世界每年有800万t 石油进入环境, 其中我国有60多万吨进入环境, 污染土壤、地下水、河流和海洋。
1989年Exxon Valdez 同, 。, 、创造良好的生态环境、保护有限的可耕土地资源、珍重人类赖以生存的地球环境, 具有重要的理论与现实意义。
PA H S p hi n 2
1 重质石油污染土壤生物降解的研究
土壤中石油烃成分的构成有很大的区别。易挥发的石油烃通过扩散作用扩散到大气中, 而辛醇-水系数低的则随水分子运移进入地下水。这种自然、人为因素造成土壤中石油烃重质组分比例较大, 由于其溶解度低、降解困难而成为研究的重点内容, 其中主要成分芳烃具有“三致”作用, 更成为重中之重。111 芳烃降解微生物
对芳烃具有降解作用的微生物有多种。据报道分支杆菌[1]能降解四个或更多个芳环的PA H (Polycy 2clic aromatic hydrocarbons ) , 纯化分离出单菌株, 其疏水表面有助于它们粘附到不溶的PA H , 因此有利于细胞内的基质转变。研究发现了一种分支杆菌P YR 2I , 用来矿化芘和芴会比萘和菲快得多, 这种菌能变形, 但不能矿化苯并芘, 而另一种分支杆菌RJ G Ⅱ2135, 能矿化芘和苯并[a]芘。分析发现:两种由分支杆菌代谢的产物使降解变得可行。另一种分支杆菌BBI 可以在菲、芘和芴酮里生长, 尽管分支杆菌生长缓慢, 但在
基金项目:国家自然科学基金(40472152) 收稿日期:2005-04-30
, 包括芘、苯并[a ][a]芴醇和联苯并[a ,h ]蒽。真PA H 的能力, 白腐菌可以降解含有致癌苯并[a ]芘的PA H , 修复PA H 污染的土壤和沉淀物。
在对芳烃具有降解作用的睾丸酮丛毛单胞菌和类诺卡氏菌属中发现PA H 降解的酶基因密码同源组。降解萘的基质专一性并不严格。例如, 洋葱伯克氏菌F 297生长在多种多环芳香烃化合物上, 其中包括:芴、萘、菲、蒽和硫芴醇。112 芳烃生物降解的研究
德国Hamann C 等[2]研究了多环芳烃的降解基因, 确定了PA H 降解基因的存在。近年来确定了不少与芳烃类降解相关的基因:①乙苯脱氢酶[3]。它是由Kniemeyer 和Heider 从一株反硝化菌固氮弧菌属分离出的, 是一种钼/铁硫/正铁血红蛋白,155kD , 由α、β、γ三种亚基组成。②22羟基苯醛脱氢酶[3]。Iwa 2buchi 和Harayana 等从菲降解菌类诺卡氏菌KP7中纯化得到了22羟基苯醛脱氢酶, 由4个相同的亚基组成, 每个亚基53kD 。③芳香烃双加氧酶[4]。它是多组分酶体系, 属于一个被称为芳环羟基加双氧酶的大科, 有一个或两个电子传输蛋白质, 能将两个氧原子加到芳烃上形成芳烃顺式二醇。目前, 已有超过300种邻芳烃顺式二醇被识别, 它们是芳香烃氧化反应的最初产物。Coschigano 和Y oung 则发现了一株反硝化菌中存在与甲苯代谢有关的调节基因tutB 和tutC , 这是首次
1作者简介:魏小芳(1970-) , 女, 河北保定人, 在读博士。电话:[1**********]4, E 2mail :weixfang@163. com 。
8
报道与芳香烃类厌氧降解有关的基因[3]。113 芳烃吸附的研究
修复污染土壤的现场实验发现, 四环或四环以上的理论上可以降解的PA H 并未降解。其解释是, 这些PA H 被土壤吸附, 不能被生物降解。土壤能有效地吸附PA H , 这种吸附能力受到其自然本性的影响。从总体上看,PA H 和土壤的吸附可以分为两类:矿物表面的吸附和有机物的吸附。已经证明:当土壤的水容量低时, 被吸附的蒽的一个重要部分和别的PA H 变得很难提取; 当土壤干时, 被吸附的PA H 是低聚物, 变得不能降解。PA H 的脱附成为提高芳烃生物降解的关键因素, 其机理有待进一步研究。114 石油烃生物降解宏观规律及其降解机理的研究
土壤中的石油或石油产品泄漏后经过风化、挥发、渗透等各种物理变化后, 土壤中残留的苯及其衍生物B TEX (Benzene , Toluene , Et hylbenzene , Xylene ) 、PA H 、质。李广贺等[5], ,9020%。袁红莉等[6], 使芳香烃的降解率达到80%、降解时间由60d 减少到30d 。薄涛等[7]以苯甲酸为碳源进行菌的培养, 论证了芳香烃的生物降解性。
齐永强等[8]对石油烃组分降解的演变规律进行了研究, 探索土壤中石油烃组分的降解模式和降解速度:C 23烷的降解速度近似于石油烃总体的降解速度。有研究表明石油的可降解程度受到自身条件的限制, 和A PI 比重具有相关性, 提出:2124A PI 比重-19128=石油生物降解的最大值%[9]
, 利用API 比重估计石油的可降解程度。李广贺等[5]研究包气带土层中石油污染物生物降解的温度效应, 可以预测土壤中石油污染物半衰期。按照Monard 方程预测石油污染物半衰期, 建立微生物降解速率常数与温度之间的关系表达式。
石油烃分析手段的发展有助于深入研究石油烃污染土壤的生物修复。目前对烃降解前后组分可以进行定性、定量研究。应用比较普遍的是气相色谱-质谱联用进行分析比较烃组分的变化探讨烃的微生物降解机理和途径。根据烃类的化学结构特点, 烃类的降解途径主要可分两部分:链烃的降解途径和芳香烃的降解途径。石油烃降解机理的传统研究方法有荧光法和C 13同位素示踪法。潘学芳等[10]研究了微生物降解前后石油烃组分的变化和细胞内外烃组分的变化, 结果表明:菌体细胞与原油的吸附很紧密, 并在成分上有一定的选择性, 然后被不加修饰地运输到细胞内。
魏小芳等:重质石油污染土壤的生物修复/2005年第7期
德国Rehmann K 和Kett rup A 研究了针对大于三或四环的PA H 的生物降解。试验中分离出了降解芘、蒽的单菌株, 及其被单菌株降解的途径。
生物降解PA H 的研究应该侧重于以下三方面:①探索PA H 降解的基因。②提高PA H 降解微生物的富集、纯化分离技术。③研究混合培养微生物菌群降解PA H 的潜在能力和生态模型, 寻找影响生物降解的影响因素。
2 分子生物学技术在石油污染微生物研究中
的应用
近年来对石油烃降解微生物的研究已经进入分子水平, 利用分子生物学的技术可对石油烃降解菌进行生物生态分析和基因测序:DNA 杂交、扩增23s rDNA 分、变性梯度电(、(T GGE ) 、微生物、微电极探测技术等。目前主要侧重于基因工程菌和生态学的研究。211 基因工程菌的研究
基因工程菌以其高效、易于控制、低抑制性而受到青睐。基因工程技术用于环境微生物的研究可构建出各种生物降解特性增强的重组菌用于污染环境的治理修复。印度的Mishra S 等[11]考察了基因重组菌的原油降解效果、存活能力及其稳定性, 将编码荧光酶的L ux 基因的质粒导入重组菌, 尤其关注质粒丢失的情况。试验证明L ux 2PCR 扩增插入序列是稳定的。在-70℃甘油中保存一年后插入子仍具有稳定性。利用基因工程技术, 克隆最初的菲、萘、芴酮降解步骤中的基因, 得到多种基因工程菌种。基因重组在提高微生物降解原油能力和耐受有害污染物方面是一种较好的方法, 在现场应用之前还应对环境性进行评估。212 石油重质组分降解菌的生态研究
土壤中重质残油多聚酶链式反应技术(Polymer 2ase chain reaction , 简称PCR ) , 可使极微量的特异DNA 片段在几小时内(2～4h ) 迅速扩增百万倍以上, 从而有利于对DNA 分子检测, 增加其特异性与灵敏度, 为跟踪环境中注入菌提供了一种灵敏的方法。注入微生物和引入分解能力基因均可以被监测, 甚至定性研究。韩如等[12]对石油降解菌的表形特性和系统进行了发育分析, 利用PCR 技术对石油烃降解菌的16s rDNA 测序, 通过分析指出:不可培养微生物的研究和从分子水平重建石油降解微生物区系是一个重要的研究方向。自然界中存在的菌具有多样性, 而在实验室内分离培养的菌株只占自然界很少一部分(1%) 。
魏小芳等:重质石油污染土壤的生物修复/2005年第7期
design [J].Current Opion in Biotechnology ,1997,8:2682273.
9
随着分子生物学的发展, 对不可培养的菌群进行分析
成为可能, 免培养法对自然界中烃降解菌进行菌群分析和同生菌群强化的研究。PCR 2D GGE 作为一种指纹分析技术在分子生态研究方面得到广泛的应用。应用D GGE 研究微生物群落的复杂性、观察种群动态、跟踪相关基因在环境中的表达, 对石油烃降解菌群落分析的研究和同生菌群的强化作用研究。Mills D K 等[13]利用Trflp 和L H 2PCR 分子生物学技术监控生物修复中营养对微生物的群落动力学的影响, 研究污染物的降解和微生物基础营养物之间的关系。Ru 2bertoa L 、Vazqueza S C [14]对极限条件下石油烃降解菌进行了研究, 利用PCR 技术对降解菌的16s rRNA 进行克隆、放大后测序, 研究以16s rRNA 序列为基础的系统发育树, 认为南极的土著细菌具有在低温条件先降解汽油的能力和适应性。
[2] Hamann Christian , Hegemann Joerg ,et al. Detection of polycyclic
aromatic hydrocarbon degradation genes FEMS[J].Microbiology Letters ,1999,173:2552263.
[3] 李习武, 刘志培. 石油烃的微生物降解[J].微生物学报,2002,42
(6) :7642767.
[4] G ibson David T ,Parales Rebecca E. Aromatic hydrocarbon dioxy 2
genases in environmental biotechnology[J].Current Opion in Bio 2technology , 2000,11:2362243.
[5] 李广贺, 张旭, 卢晓霞. 土壤残油生物降解性与微生物特性[J].地
球化学2中国地质大学学报,2002,27(2) :1812185.
[6] 袁红莉, 杨金水, 王占生, 等. 降解石油微生物菌种的筛选及降解
特性[J].中国环境科学,2003,23(2) :1572161.
[7] 薄涛, 白健, 桂召龙. 油田含油污泥中烃类污染物的微生物降解
[J].山东环境,2003,4(116) :45246.
[8] 齐永强, 王红旗, 刘敬奇, 等. 土壤中石油污染物微生物降解过程
中石油烃组分演变规律的研究[J].,2003,23(6) :
2836.
[9] Smart &PWaste :lesson
210]. SD 21对石油烃类降解机理的初步研究
[J长春师范学院学报,2002,21(2) :49251.
[11] Mishra Sanjeet ,Sarma Priyangshu M , et al. Crude oil degrada 2
tion efficiency of a recombinant A cinetobacter baumannii strain and it s survival in crude oil 2contaminated soil [J ].Microcosm Microbiology Letters ,2004,235:3232331.
[12] 韩如
, 闵航, 程志强, 等. 石油降解细菌的表型特性和系统发育
3 展望
本、高效、行。生物研究的广度而且加大了研究的深度, 包括从自然界中挖掘到的大量具抗逆性、高降解能力的基因资源, 发掘难以降解芳香族化合物及衍生物的部分降解基因, 或转入适当的宿主菌进行进一步研究。随着越来越多微生物全部基因序列的解码, 对各种细菌体内降解基因的分布和表达会有更深入的了解, 对环境微生物的研究有一个整体的系统的生态水平上的认识, 必将使研究更具目标性, 应用更具可控性, 有助于降低处理成本、缩短修复时间、提高修复效果。
参考文献:
[1] Harayama S A. Polycyclic aromatic hydrocarbon bioremediation
分析[J].生物多样性,2002,10(2) :2022207.
[13] Mills De Etta K , Fitzgerald Kristin ,et al. A comparison of DNA
profiling techniques for monitoring nutrient impact on microbial community composition during bioremediation of petroleum 2con 2taminated soils [J].Journal of Microbiological Met hods , 2003, 54:57274.
[14] Rubertoa Lucas ,Vazqueza Susana C. E ffectiveness of the natural bac 2
terial flora ,biostimulation and bioaugmentation on the bioremediation of a hydrocarbon contaminated antarctic soil[J].International Biode 2terioration &Biodegradation ,2003,52:1152125.
Bioremediation of H eavy Oil Contaminated Soil
WEI Xiao 2fang , ZHANG Zhong 2zhi , L U O Yi 2jing , GU O Shao 2hui
(Chemistry Science and Engineering Faculty , China University of Petroleum (Beijing ) , Beijing 102249, China )
Abstract :Bioremediation of pet roleum 2polluted soil which is co st 2effective , good safety and f riendly to en 2vironment is p romising. This paper focuses on t he followings :t he bioremediation of heavy oil which is difficult to be biodegraded ; exploitation t he mechanism of bioremediation of polluted soil wit h molecular biotechnology ; st udy of t he p rinciples between t he biodegradation of heavy oil and t he p hysical parameters. The excellent st rains or bacterium community are screened and gene engineering bacteria are const ructed. The applicatio n of bioremediation in engineering 2scale is a t rend. The applicatio n of molecular biotechnology make it possible t hat t he st udy of t he uncult ured microbes , so t hat it enhances corporation wit h indigenous microflora.
K eyw ords :pet roleum 2contaminated soil ; bioremediation ; biodegradation of heavy oil ; molecular biotech 2nology
化学与生物工程
Chemistry &Bioengineering
2005,No. 7
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重质石油污染土壤的生物修复
魏小芳, 张忠智, 罗一菁, 郭绍辉
(中国石油大学(北京) 化工学院, 北京102249)
摘 要:石油污染土壤的生物修复以其成本低、环境友好而具有良好的发展前景。生物修复的研究主要集中在难降解的重质石油烃尤其是芳烃的生物降解基因和机理的研究。微观上应用分子生物学技术探索石油烃生物降解的机理、宏观上应用先进的仪器研究石油烃的降解和物理参数相关性的规律, 筛选优势降解菌或菌群培育高效基因工程菌, 通过对降解石油中重质组分的菌群进行群落分析和同生菌群的强化研究, 认为不可培养微生物的研究和从分子水平重建石油降解微生物区系是一个重要的研究方向。
关键词:石油污染土壤; 生物修复; 重质油降解; 分子生物技术
中图分类号:X53 X 74 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2005) 07-0007-03
石油污染已成为世界性主要公害之一, 全世界每年有800万t 石油进入环境, 其中我国有60多万吨进入环境, 污染土壤、地下水、河流和海洋。
1989年Exxon Valdez 同, 。, 、创造良好的生态环境、保护有限的可耕土地资源、珍重人类赖以生存的地球环境, 具有重要的理论与现实意义。
PA H S p hi n 2
1 重质石油污染土壤生物降解的研究
土壤中石油烃成分的构成有很大的区别。易挥发的石油烃通过扩散作用扩散到大气中, 而辛醇-水系数低的则随水分子运移进入地下水。这种自然、人为因素造成土壤中石油烃重质组分比例较大, 由于其溶解度低、降解困难而成为研究的重点内容, 其中主要成分芳烃具有“三致”作用, 更成为重中之重。111 芳烃降解微生物
对芳烃具有降解作用的微生物有多种。据报道分支杆菌[1]能降解四个或更多个芳环的PA H (Polycy 2clic aromatic hydrocarbons ) , 纯化分离出单菌株, 其疏水表面有助于它们粘附到不溶的PA H , 因此有利于细胞内的基质转变。研究发现了一种分支杆菌P YR 2I , 用来矿化芘和芴会比萘和菲快得多, 这种菌能变形, 但不能矿化苯并芘, 而另一种分支杆菌RJ G Ⅱ2135, 能矿化芘和苯并[a]芘。分析发现:两种由分支杆菌代谢的产物使降解变得可行。另一种分支杆菌BBI 可以在菲、芘和芴酮里生长, 尽管分支杆菌生长缓慢, 但在
基金项目:国家自然科学基金(40472152) 收稿日期:2005-04-30
, 包括芘、苯并[a ][a]芴醇和联苯并[a ,h ]蒽。真PA H 的能力, 白腐菌可以降解含有致癌苯并[a ]芘的PA H , 修复PA H 污染的土壤和沉淀物。
在对芳烃具有降解作用的睾丸酮丛毛单胞菌和类诺卡氏菌属中发现PA H 降解的酶基因密码同源组。降解萘的基质专一性并不严格。例如, 洋葱伯克氏菌F 297生长在多种多环芳香烃化合物上, 其中包括:芴、萘、菲、蒽和硫芴醇。112 芳烃生物降解的研究
德国Hamann C 等[2]研究了多环芳烃的降解基因, 确定了PA H 降解基因的存在。近年来确定了不少与芳烃类降解相关的基因:①乙苯脱氢酶[3]。它是由Kniemeyer 和Heider 从一株反硝化菌固氮弧菌属分离出的, 是一种钼/铁硫/正铁血红蛋白,155kD , 由α、β、γ三种亚基组成。②22羟基苯醛脱氢酶[3]。Iwa 2buchi 和Harayana 等从菲降解菌类诺卡氏菌KP7中纯化得到了22羟基苯醛脱氢酶, 由4个相同的亚基组成, 每个亚基53kD 。③芳香烃双加氧酶[4]。它是多组分酶体系, 属于一个被称为芳环羟基加双氧酶的大科, 有一个或两个电子传输蛋白质, 能将两个氧原子加到芳烃上形成芳烃顺式二醇。目前, 已有超过300种邻芳烃顺式二醇被识别, 它们是芳香烃氧化反应的最初产物。Coschigano 和Y oung 则发现了一株反硝化菌中存在与甲苯代谢有关的调节基因tutB 和tutC , 这是首次
1作者简介:魏小芳(1970-) , 女, 河北保定人, 在读博士。电话:[1**********]4, E 2mail :weixfang@163. com 。
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报道与芳香烃类厌氧降解有关的基因[3]。113 芳烃吸附的研究
修复污染土壤的现场实验发现, 四环或四环以上的理论上可以降解的PA H 并未降解。其解释是, 这些PA H 被土壤吸附, 不能被生物降解。土壤能有效地吸附PA H , 这种吸附能力受到其自然本性的影响。从总体上看,PA H 和土壤的吸附可以分为两类:矿物表面的吸附和有机物的吸附。已经证明:当土壤的水容量低时, 被吸附的蒽的一个重要部分和别的PA H 变得很难提取; 当土壤干时, 被吸附的PA H 是低聚物, 变得不能降解。PA H 的脱附成为提高芳烃生物降解的关键因素, 其机理有待进一步研究。114 石油烃生物降解宏观规律及其降解机理的研究
土壤中的石油或石油产品泄漏后经过风化、挥发、渗透等各种物理变化后, 土壤中残留的苯及其衍生物B TEX (Benzene , Toluene , Et hylbenzene , Xylene ) 、PA H 、质。李广贺等[5], ,9020%。袁红莉等[6], 使芳香烃的降解率达到80%、降解时间由60d 减少到30d 。薄涛等[7]以苯甲酸为碳源进行菌的培养, 论证了芳香烃的生物降解性。
齐永强等[8]对石油烃组分降解的演变规律进行了研究, 探索土壤中石油烃组分的降解模式和降解速度:C 23烷的降解速度近似于石油烃总体的降解速度。有研究表明石油的可降解程度受到自身条件的限制, 和A PI 比重具有相关性, 提出:2124A PI 比重-19128=石油生物降解的最大值%[9]
, 利用API 比重估计石油的可降解程度。李广贺等[5]研究包气带土层中石油污染物生物降解的温度效应, 可以预测土壤中石油污染物半衰期。按照Monard 方程预测石油污染物半衰期, 建立微生物降解速率常数与温度之间的关系表达式。
石油烃分析手段的发展有助于深入研究石油烃污染土壤的生物修复。目前对烃降解前后组分可以进行定性、定量研究。应用比较普遍的是气相色谱-质谱联用进行分析比较烃组分的变化探讨烃的微生物降解机理和途径。根据烃类的化学结构特点, 烃类的降解途径主要可分两部分:链烃的降解途径和芳香烃的降解途径。石油烃降解机理的传统研究方法有荧光法和C 13同位素示踪法。潘学芳等[10]研究了微生物降解前后石油烃组分的变化和细胞内外烃组分的变化, 结果表明:菌体细胞与原油的吸附很紧密, 并在成分上有一定的选择性, 然后被不加修饰地运输到细胞内。
魏小芳等:重质石油污染土壤的生物修复/2005年第7期
德国Rehmann K 和Kett rup A 研究了针对大于三或四环的PA H 的生物降解。试验中分离出了降解芘、蒽的单菌株, 及其被单菌株降解的途径。
生物降解PA H 的研究应该侧重于以下三方面:①探索PA H 降解的基因。②提高PA H 降解微生物的富集、纯化分离技术。③研究混合培养微生物菌群降解PA H 的潜在能力和生态模型, 寻找影响生物降解的影响因素。
2 分子生物学技术在石油污染微生物研究中
的应用
近年来对石油烃降解微生物的研究已经进入分子水平, 利用分子生物学的技术可对石油烃降解菌进行生物生态分析和基因测序:DNA 杂交、扩增23s rDNA 分、变性梯度电(、(T GGE ) 、微生物、微电极探测技术等。目前主要侧重于基因工程菌和生态学的研究。211 基因工程菌的研究
基因工程菌以其高效、易于控制、低抑制性而受到青睐。基因工程技术用于环境微生物的研究可构建出各种生物降解特性增强的重组菌用于污染环境的治理修复。印度的Mishra S 等[11]考察了基因重组菌的原油降解效果、存活能力及其稳定性, 将编码荧光酶的L ux 基因的质粒导入重组菌, 尤其关注质粒丢失的情况。试验证明L ux 2PCR 扩增插入序列是稳定的。在-70℃甘油中保存一年后插入子仍具有稳定性。利用基因工程技术, 克隆最初的菲、萘、芴酮降解步骤中的基因, 得到多种基因工程菌种。基因重组在提高微生物降解原油能力和耐受有害污染物方面是一种较好的方法, 在现场应用之前还应对环境性进行评估。212 石油重质组分降解菌的生态研究
土壤中重质残油多聚酶链式反应技术(Polymer 2ase chain reaction , 简称PCR ) , 可使极微量的特异DNA 片段在几小时内(2～4h ) 迅速扩增百万倍以上, 从而有利于对DNA 分子检测, 增加其特异性与灵敏度, 为跟踪环境中注入菌提供了一种灵敏的方法。注入微生物和引入分解能力基因均可以被监测, 甚至定性研究。韩如等[12]对石油降解菌的表形特性和系统进行了发育分析, 利用PCR 技术对石油烃降解菌的16s rDNA 测序, 通过分析指出:不可培养微生物的研究和从分子水平重建石油降解微生物区系是一个重要的研究方向。自然界中存在的菌具有多样性, 而在实验室内分离培养的菌株只占自然界很少一部分(1%) 。
魏小芳等:重质石油污染土壤的生物修复/2005年第7期
design [J].Current Opion in Biotechnology ,1997,8:2682273.
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随着分子生物学的发展, 对不可培养的菌群进行分析
成为可能, 免培养法对自然界中烃降解菌进行菌群分析和同生菌群强化的研究。PCR 2D GGE 作为一种指纹分析技术在分子生态研究方面得到广泛的应用。应用D GGE 研究微生物群落的复杂性、观察种群动态、跟踪相关基因在环境中的表达, 对石油烃降解菌群落分析的研究和同生菌群的强化作用研究。Mills D K 等[13]利用Trflp 和L H 2PCR 分子生物学技术监控生物修复中营养对微生物的群落动力学的影响, 研究污染物的降解和微生物基础营养物之间的关系。Ru 2bertoa L 、Vazqueza S C [14]对极限条件下石油烃降解菌进行了研究, 利用PCR 技术对降解菌的16s rRNA 进行克隆、放大后测序, 研究以16s rRNA 序列为基础的系统发育树, 认为南极的土著细菌具有在低温条件先降解汽油的能力和适应性。
[2] Hamann Christian , Hegemann Joerg ,et al. Detection of polycyclic
aromatic hydrocarbon degradation genes FEMS[J].Microbiology Letters ,1999,173:2552263.
[3] 李习武, 刘志培. 石油烃的微生物降解[J].微生物学报,2002,42
(6) :7642767.
[4] G ibson David T ,Parales Rebecca E. Aromatic hydrocarbon dioxy 2
genases in environmental biotechnology[J].Current Opion in Bio 2technology , 2000,11:2362243.
[5] 李广贺, 张旭, 卢晓霞. 土壤残油生物降解性与微生物特性[J].地
球化学2中国地质大学学报,2002,27(2) :1812185.
[6] 袁红莉, 杨金水, 王占生, 等. 降解石油微生物菌种的筛选及降解
特性[J].中国环境科学,2003,23(2) :1572161.
[7] 薄涛, 白健, 桂召龙. 油田含油污泥中烃类污染物的微生物降解
[J].山东环境,2003,4(116) :45246.
[8] 齐永强, 王红旗, 刘敬奇, 等. 土壤中石油污染物微生物降解过程
中石油烃组分演变规律的研究[J].,2003,23(6) :
2836.
[9] Smart &PWaste :lesson
210]. SD 21对石油烃类降解机理的初步研究
[J长春师范学院学报,2002,21(2) :49251.
[11] Mishra Sanjeet ,Sarma Priyangshu M , et al. Crude oil degrada 2
tion efficiency of a recombinant A cinetobacter baumannii strain and it s survival in crude oil 2contaminated soil [J ].Microcosm Microbiology Letters ,2004,235:3232331.
[12] 韩如
, 闵航, 程志强, 等. 石油降解细菌的表型特性和系统发育
3 展望
本、高效、行。生物研究的广度而且加大了研究的深度, 包括从自然界中挖掘到的大量具抗逆性、高降解能力的基因资源, 发掘难以降解芳香族化合物及衍生物的部分降解基因, 或转入适当的宿主菌进行进一步研究。随着越来越多微生物全部基因序列的解码, 对各种细菌体内降解基因的分布和表达会有更深入的了解, 对环境微生物的研究有一个整体的系统的生态水平上的认识, 必将使研究更具目标性, 应用更具可控性, 有助于降低处理成本、缩短修复时间、提高修复效果。
参考文献:
[1] Harayama S A. Polycyclic aromatic hydrocarbon bioremediation
分析[J].生物多样性,2002,10(2) :2022207.
[13] Mills De Etta K , Fitzgerald Kristin ,et al. A comparison of DNA
profiling techniques for monitoring nutrient impact on microbial community composition during bioremediation of petroleum 2con 2taminated soils [J].Journal of Microbiological Met hods , 2003, 54:57274.
[14] Rubertoa Lucas ,Vazqueza Susana C. E ffectiveness of the natural bac 2
terial flora ,biostimulation and bioaugmentation on the bioremediation of a hydrocarbon contaminated antarctic soil[J].International Biode 2terioration &Biodegradation ,2003,52:1152125.
Bioremediation of H eavy Oil Contaminated Soil
WEI Xiao 2fang , ZHANG Zhong 2zhi , L U O Yi 2jing , GU O Shao 2hui
(Chemistry Science and Engineering Faculty , China University of Petroleum (Beijing ) , Beijing 102249, China )
Abstract :Bioremediation of pet roleum 2polluted soil which is co st 2effective , good safety and f riendly to en 2vironment is p romising. This paper focuses on t he followings :t he bioremediation of heavy oil which is difficult to be biodegraded ; exploitation t he mechanism of bioremediation of polluted soil wit h molecular biotechnology ; st udy of t he p rinciples between t he biodegradation of heavy oil and t he p hysical parameters. The excellent st rains or bacterium community are screened and gene engineering bacteria are const ructed. The applicatio n of bioremediation in engineering 2scale is a t rend. The applicatio n of molecular biotechnology make it possible t hat t he st udy of t he uncult ured microbes , so t hat it enhances corporation wit h indigenous microflora.
K eyw ords :pet roleum 2contaminated soil ; bioremediation ; biodegradation of heavy oil ; molecular biotech 2nology