嗜冷菌在低温环境下修复石油污染土壤的机理及其应用研究

分离纯化以石油烃为唯一碳源和能源的嗜冷菌，研究其对石油污染物的降解特性。采用PCR-DGGE法设计特定的引物，研究低温环境下石油污染土壤的微生态及其与生物降解活性的关系。优化嗜冷菌的发酵生产工艺条件。进行嗜冷菌修复石油污染土壤试验，优化相关操作，并在野外实地进行生物修复试验，建立低温环境石油污染土壤修复的快捷、高效、低成本的方法。研究嗜冷菌对特定污染物C30或C36烷烃及多环芳烃菲的降解机理与代谢途径，揭示嗜冷菌降解后石油组成的变化规律。提取嗜冷菌的蛋白酶，测定其活性，利用GC-MS对嗜冷菌细胞膜中不饱和脂肪酸进行定性定量分析，考察不饱和脂肪酸的含量与嗜冷菌低温酶的关系，并表征其结构，揭示嗜冷菌的适冷机制。研究藻类-细菌生态体系对降解多环芳烃的协同效果，揭示其协同共代谢机制。其研究成果对于实现石油工业的清洁生产与可持续发展，珍惜人类赖以生存的地球环境，具有重要的理论与现实意义。

项目背景：去除土壤中的石油类污染物是一个亟待解决的问题。石油污染点源多、面积广，对于油田区的石油污染土壤进行生物修复势在必行。我国华北、东北、西北地区是土壤遭受石油污染的主要地区，冬季气候寒冷漫长，冰冻期长达3-6个月。嗜冷菌在低温环境条件下所拥有的这种普通微生物无法替代的活性优势为未来寒冷地区的石油污染土壤的生物修复起到巨大的推动作用，意义重大、应用广阔。.研究内容：.（1）筛选以石油烃为唯一碳源的高效嗜冷菌，研究其对石油污染物的降解特性。.（2）嗜冷菌的培养条件与发酵生产工艺条件的考察与优化。.（3）研究低温环境石油污染土壤中的微生物数量及其群落的变化与多态性。.（4）考察所筛选的高效优势降解嗜冷菌与实验室目前所拥有的“低温菌”与 “高温”高效菌的匹配修复修复石油污染土壤。.（5）嗜冷微生物的低温适冷机制的研究。.（6）筛选海藻（蓝藻、绿藻与硅微藻）降解多环芳烃（萘、蒽、菲等）的高效降解微生物，研究藻类-细菌生态体系对降解多环芳烃的协同效果。.重要结果：.筛选出了3株高效适冷菌（菌属分别为副球菌属和红球菌属。），其最适原油降解条件为：温度10℃；初始pH值7.0左右；盐浓度10g/L(1%)。ESI FT-ICR MS分析结果显示，添加适冷菌降解前后原油组分中的杂原子化合物类型基本相似，但是各化合物类型的相对丰度有所差别，其中加菌后O2类化合物的相对丰度都大大增高，而N1类化合物的相对丰度都减小。适冷菌降解对原油中的杂原子类型化合物的DBE分布有具有不同影响，加菌后含氮化合物类型的DBE值相对升高，而含氧化合物在其中的DBE分布相对降低。Bioremediation simulation tests were also performed under laboratory conditions to further evaluate the effectiveness using the three cold-adapted bacteria (X6, GS0 and GS5) and two thermophilic bacteria (N2 and B-4-9). (2) 采用3株适冷菌（X6、GS0和GS5）和2株高温菌（N2和B-4-9），在室内不同温度条件下进行了石油污染土壤的生物修复试验。150d的生物修复过程中，营养添加显著提高