超微细菌－生物炭联合修复石油污染土壤机理研究

Petroleum contamination has a serious impact on the soil environment and may cause huge economic losses for society. Microbial bioremediation is one of the key methods for petroleum-contaminated soil treatment. Ultramicrobacteria are widely distributed in various environments and have significant potential applications in bioremediation. Biochar can not only adsorb soil contaminants, but also stimulate microbial growth. However, little is known about their remediation mechanism. In this study, we aim to combine the advantages of ultramicrobacteria and biochar in treating petroleum-contaminated soil. We will first analyze their capacity in degrading different petroleum components, illustrate the degradation pathway, and then optimize the remediation conditions. Furthermore, we aim to elucidate the molecular mechanism for the remediation at the protein level. The results of the present study should provide 1) new insights into microbial remediation using ultramicrobacteria, and 2) a new practical method for efficient soil treatment.

石油污染给土壤生态环境带来严重危害，同时也给国家和社会造成巨大的经济损失。微生物修复石油污染土壤在石油污染土壤治理中处于重要地位，超微细菌在各环境介质中分布广泛，在污染修复中具有很大的潜力，但目前对超微细菌在污染环境修复机理及应用的研究还基本处于空白阶段。生物炭具有吸附土壤中有机污染物以及促进微生物的生长双重作用。本项目旨在结合超微细菌和生物炭的优势，展开石油污染土壤的超微细菌－生物炭联合修复研究，分析其对不同石油组分的降解能力，优化修复条件，将蛋白组学与传统方法相结合，在分子水平上阐明修复机理。本项目的研究成果将有助于进一步理解超微细菌的环境修复作用，同时也为有效修复石油污染土壤提供一条新的途径。

超微细菌在生态系统中分布广泛，人们对此类细菌在环境中相关作用的认识和了解还非常有限，对其修复污染环境作用的研究还基本处于空白阶段。石油污染土壤修复方法及机理是污染生态学的研究热点之一。本项目围绕石油污染土壤修复展开了系统性研究。项目获得了在盐碱条件下降解蒽的超微细菌菌株，阐明了菌株对蒽的降解能力及降解途径，确定了降解最优条件，并分析了外加碳源对降解的影响。研究为进一步理解此类细菌的生态作用，以及开发其治理修复污染环境的潜能奠定良好的基础，具有重要的生态学及实际应用意义。此外本项目将结构生物学研究方法应用于污染生态研究中，揭示降解途径的微观机理，从酶蛋白的三维结构出发，探索其潜在的功能，为构建能够降解多种环境污染物的“工程细菌”提供理论基础。项目揭示了生物炭对石油污染土壤修复的影响，将生物炭与微生物有机结合，建立了生物炭-微生物联合修复石油污染土壤的方法，将农业废弃物制成生物炭用于土壤修复，提出一种新型综合的适用于石油污染土壤修复的原理与技术，并进一步阐明了其对石油污染土壤植物修复的影响。本项目的研究成果将有助于进一步理解超微细菌的环境修复作用，同时也为修复石油污染土壤提供一条新的途径并打下良好的基础。