底栖动物扰动下港口海域沉积物中石油污染物生物降解机制研究

Petroleum pollution has been serious with the development of ocean transportation in harbor area. The traditional bioremediation process by adding degradation microbe and nitric and phosphorous nutrition in polluted environment will not obtain useful result under the rush of current.Bioturbation can alter the porosity and redox conditions of sediment, in addition with the nitrogen and phosphorus salt excreted by macrofauna, all of which will promote the petroleum biodegradation. However, related research is still very scarce,which restrict the effective restoration of petroleum pollution in harbor area. To address these problems, this project will conduct (1)to form high effect petroleum bioderadation microbe appied to the horbor area by screening and separating from the polluted environment;(2) to immobilize and ultromicro the biodegradation microbe; (3)to investigate the impact effect to the petroleum biodegradation in polluted sediment by bioturbation through microcosm experiment,in which the release rule of nitrogen and phosphorus salt will be studied and redox condition will be monitored. The results of this project will contribute to provide the theoretical guidance in restoration of the petroleum pollution in harbor area and oil spill.

随着海洋交通运输业的快速发展，港口海域已成为石油污染的重灾区。海水的流动性限制了投加降解菌群和营养盐等传统生物修复方法在港口海域的修复效果；底栖动物扰动对沉积物中氮磷营养盐的释放、氧环境的改变是如何影响微生物降解机制的研究还非常匮乏。由于缺乏相关理论基础和技术支持，限制了港口海域石油污染治理工作的有效实施。针对上述问题，本研究以天津港海域为研究对象，通过对土著石油烃降解菌群的筛选与分离，构建适合港口海域具有较强降解效果的菌群；针对降解菌群在海洋环境中容易流失的特点，探讨超微固定化处理降解菌群的培养条件及固定过程；在研究底栖动物代谢和生物扰动下沉积物中氮磷营养盐释放规律的基础上，构建微宇宙实验系统，探究底栖动物扰动下沉积物中溶氧的分布、有氧/无氧区交替变化的规律，阐明底栖动物扰动作用对沉积物石油污染物降解的促进效果及其机制。为港口海域石油污染以及海洋溢油事故生态修复提供理论指导和技术支持。

随着海洋石油开采和石油运输业的发展，海洋石油污染日益严重，造成海洋环境质量下降，生态功能退化。由于特殊的地理位置，港口已成为石油污染的重灾区。因此，开展港口海域石油污染治理工作对改善我国近岸海域生态环境具有重要意义。本研究以天津港海域为研究对象，系统开展该海域石油烃土著降解菌群筛选与分离、超微固定化处理等研究；同时建立微宇宙实验，开展了底栖生物扰动下沉积层中增氧效应、营养盐释放对石油烃微生物降解效果的影响。本研究为港口石油烃污染生物修复提供一种有效的实施手段，对港口海域石油污染的生物修复具有重要现实意义。 .以天津港海域为研究背景，利用逐级驯化培养法，从港区海水中筛选分离出5株具有较好石油烃降解能力的细菌。利用分子技术对分离菌株进行16S rDNA基因鉴定，分别属于芽孢杆菌属、弧菌属、解淀粉芽孢杆菌、留萌弧菌和海洋科拜特氏菌。从沉积物中可以分离到8株菌，分别是菌株戈登氏菌（D12）、红球菌属（D2）球形赖氨酸芽孢杆菌（HDB-1）、弯曲芽胞杆菌（HDB-2）、门多萨假单胞菌（HDB-3）、产碱假单胞菌（HDB-4）、为苏云金杆菌（HDB-5）和产碱假单胞菌（HDB-6）。它们都对石油烃具有好较的耐受性，是潜在的降解石油烃微生物，通过比较发现，沉积物中的菌相对石油烃适应性更强。.采用海藻酸钠-CaCl2法、苎麻纤维吸附法和活性炭吸附法对沉积物石油降解单一菌和混合菌群进行固定化处理。固定化后发现，混合菌的生长较好，因此采用固定化混合菌对石油进行降解实验，结果表明，三种固定化方法对石油烃的降解率分别为45%、89%和34%。.以双齿围沙蚕和菲律宾蛤仔为生物扰动者，通过宇宙实验研究发现，双齿围沙蚕扰动作用下无机氮主要以NH4+—N释放；菲律宾蛤仔扰动作用下无机氮以NO3—N形式释放，两种底栖动物生物扰动下都有少量活性磷酸盐释放。.沙蚕生物扰动对不同深度沉积物中的石油烃降解实验结果表明，生物扰动作用显著促进沉积层中污染物向水层的释放。沙蚕的生物扰动作用还改变了污染物在沉积层中的纵向分布，主要表现为在扰动范围内的混合，其中PAHs类的迁移更为显著。与对照组比较，生物扰动组沉积物中各类污染物都有不同程度的降解，其中浅层埋藏组中污染物的降解率更大。