水土中石油污染降解方法

　　1 引言

　　隨著石油產(chǎn)品需求量的不斷增加，石油及其制品通過(guò)多種途徑進(jìn)入環(huán)境，對(duì)土壤和水體造成了嚴(yán)重污染，并且威脅著人類的健康，石油污染土壤技術(shù)的研究及應(yīng)用正日益受到廣泛重視與關(guān)注.由于物理修復(fù)(如熱處理)在破壞土壤中污染物的同時(shí)也破壞了土壤的組分和結(jié)構(gòu)，而且價(jià)格昂貴;化學(xué)修復(fù)效果較好，但所使用的化學(xué)試劑會(huì)產(chǎn)生二次污染，限制了其應(yīng)用范圍.

　　生物修復(fù)技術(shù)被認(rèn)為是一種綠色環(huán)保、無(wú)二次污染、高效、可徹底降解污染物的具有發(fā)展前景的石油污染修復(fù)方法.該技術(shù)關(guān)鍵在于利用功能微生物可降解多種石油烴組分，研究?jī)?nèi)因——如何最大程度強(qiáng)化菌群自身降解石油污染底物的能力(Zhang et al., 2008)，并對(duì)影響混合菌群降解性能的營(yíng)養(yǎng)條件和環(huán)境因素(外因)進(jìn)行試驗(yàn)研究.如利用細(xì)菌和真菌在生長(zhǎng)以及對(duì)石油類物質(zhì)降解途徑方面的互補(bǔ)性，構(gòu)建了以真菌和細(xì)菌組成的混合菌劑，大大地提高了石油類物質(zhì)的生物降解(劉錚等，2008);利用GC-MS數(shù)據(jù)分析降解菌對(duì)原油中的烷烴、芳香烴的降解能力;GC-MS聯(lián)用法用于含油污泥中碳?xì)浠�合物降解性能的測(cè)定，另外，對(duì)降解菌的生長(zhǎng)特性，降解菌對(duì)不同烴類的利用能力及添加淀粉和葡萄糖碳源對(duì)降解率的影響行進(jìn)了研究.國(guó)內(nèi)外研究表明，石油降解菌酶的活性、環(huán)境、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)、肥料、微生物的類型等對(duì)油污染場(chǎng)地的修復(fù)起到重要作用.利用石油地質(zhì)中石油族全組分進(jìn)行微生物降解分析是一種獨(dú)特的角度，需要對(duì)全族物質(zhì)做全面解析，前面所述研究中對(duì)有對(duì)正構(gòu)烷烴和姥鮫烷，植烷的降解研究，但藿烷，甾烷族成分的圖譜解析不易識(shí)別，且含量低，研究很少.

　　筆者前期從甘肅長(zhǎng)慶油田油污土壤中富集、篩選出5株降解石油的菌株，對(duì)其進(jìn)行了鑒定及油污土壤的修復(fù)研究.本文運(yùn)用石油地質(zhì)學(xué)和分析化學(xué)對(duì)石油降解菌降解石油烴的族組分的GC-MS“指紋分析”和標(biāo)志物的演化參數(shù)分析，揭示微生物降解石油族主要成分正構(gòu)烷烴、藿烷和芳烴的降解程度及地球演變特征，從而對(duì)菌群底物——石油族不同化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化提供重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)，同時(shí)對(duì)降解過(guò)程中的生物演化從地球化學(xué)的角度進(jìn)行了機(jī)理分析.使所構(gòu)建的石油降解菌群對(duì)底物利用達(dá)到優(yōu)化效果，能對(duì)石油烴進(jìn)行最徹底的降解，以提高菌群的生物修復(fù)功能.

　　2 實(shí)驗(yàn)部分

　　2.1 實(shí)驗(yàn)材料

　　2.1.1 油樣來(lái)源

　　所用原油取自甘肅隴東地區(qū)西峰市郊油井，將原油用正己烷(色譜純)溶解，然后水浴蒸發(fā)正己烷，并在真空干燥箱中除盡殘留正己烷，得到標(biāo)準(zhǔn)油樣品，放入干燥器中備用.

　　2.1.2 菌株來(lái)源

　　所用菌種為本實(shí)驗(yàn)室分離保存，分別為：A6菌株屬于銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌屬，A5菌株屬于蒙氏假單胞菌(Pseudomonas monteilii)菌屬，D4菌株屬于魯菲不動(dòng)桿菌(Acinetobacter lwoffii)菌屬，F(xiàn)1菌株屬于黃色類諾卡氏菌(Nocardioides luteus)菌屬，F(xiàn)2菌株屬暗黑微綠鏈霉菌(Streptomyces atrovirens)菌屬.

　　2.1.3 無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基

　　NH4NO3 2.0 g · L-1，K2HPO4 1.5 g · L-1，KH2PO4 3.0 g · L-1，MgSO4·7H2O 0.1 g · L-1，無(wú)水CaCl2 0.01 g · L-1，NaEDTA·2H2O 0.01g · L-1，pH值為7.5.

　　2.2 實(shí)驗(yàn)方法

　　2.2.1 試樣處理

　　將5種菌劑F1、F2、A5、A6、D4接入20 mL無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基的三角燒瓶，培養(yǎng)基含標(biāo)準(zhǔn)油10 mg，28 ℃下培養(yǎng)7 d，15 d后取出加入10 mL氯仿，超聲破乳15 min，萃取出氯仿相，水浴蒸發(fā)氯仿，再將殘油準(zhǔn)確稱量后定容10 mL，即為GS-MC 測(cè)試降解油樣.將不添加菌劑的標(biāo)準(zhǔn)油作為對(duì)照組.

　　2.2.2 GS-MC測(cè)定各菌株降解石油各組分含量

　　降解油樣各組分分析條件為：氣化溫度 260 ℃，載氣He，柱溫200 ℃，柱SE-30(50 m).質(zhì)譜條件為：電子能量70 eV，質(zhì)量范圍40~450.GS-MC圖譜圖解析時(shí)從總離子流圖中提取正構(gòu)烷烴、藿烷、芳烴系列物質(zhì)，用質(zhì)量歸一法計(jì)算出樣品中各系列化合物的含量.在石油混合物組分中分子量相同物質(zhì)的比較多，但每個(gè)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同，在GC-MS離子源中，每個(gè)分子被電子流轟擊打成碎片時(shí)，由于結(jié)構(gòu)不同而出現(xiàn)各自的特征碎片離子.如正構(gòu)烷烴的碎片離子為57、71、85…，藿烷會(huì)出現(xiàn)最大的積分碎片峰191，甾烷的最大特征碎片為217(α，α型結(jié)構(gòu))，218(M+1峰)(β，β型結(jié)構(gòu)).利用物質(zhì)的特征碎片值可以從總離子流圖中將同系列物質(zhì)提取出來(lái).

　　石油烴中正構(gòu)烷烴、藿烷系列物質(zhì)的降解率R計(jì)算方法如下：R=(M1-Mi)/M1，式中：M1為對(duì)照組中標(biāo)準(zhǔn)油各物質(zhì)質(zhì)量百分含量;Mi為第7、15 d殘油中各物質(zhì)質(zhì)量百分含量.

　　3 結(jié)果與討論

　　 3.1 石油降解菌對(duì)正構(gòu)烷烴的降解

　　不同石油降解菌對(duì)石油中不同烴類的降解能力不同.多數(shù)石油降解菌一般只能降解一種或幾種烴類，而中、長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴能被大多數(shù)石油降解菌所降解.研究在不同時(shí)間里各菌株降解正構(gòu)烷烴的降解率，及微生物對(duì)正構(gòu)烷烴降解演化動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，即用OEP、w(∑C21-)/w(∑C22+)、姥植比(w(Pr)/w(Ph))等生物降解標(biāo)志物演化參數(shù)反映各菌株對(duì)原油中正構(gòu)烷烴演化降解的規(guī)律.

　　3.1.1 正構(gòu)烷烴的降解差異分析

　　原始油樣與經(jīng)混合菌作用7、15 d的正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布均為C14～C39.從GC-MS圖譜分析計(jì)算得到經(jīng)菌劑作用7 d和15 d后原油的降解率.從降解率折線圖可以看出，7 d菌劑作用于原油降解不明顯，而15 d的降解幅度比7 d大，菌株在7 d主要利用中低碳數(shù)的正構(gòu)烷烴，而15 d菌株主要降解高碳數(shù)段，在C31~C39碳數(shù)段15 d的降解均為正值;F2、A5對(duì)高碳數(shù)正構(gòu)烷烴降解高達(dá)60%以上，A5菌15 d降解高達(dá)67.58%.說(shuō)明7 d以前降解菌仍處于適應(yīng)階段，降解優(yōu)勢(shì)在15 d更明顯;7，15 d的降解呈明顯的互補(bǔ)規(guī)律，正構(gòu)烷烴各部分含量呈先增后減或先減后增的規(guī)律;奇偶優(yōu)勢(shì)在15 d體現(xiàn)更明顯.

　　各菌株對(duì)正構(gòu)烷烴的降解效果如圖 1所示.由 圖 1可看出： A5和A6的降解圖形相似，這可能與其所屬菌屬相似有關(guān)，從而攝取的碳源結(jié)構(gòu)也相似(崔志松等，2010).除去D4菌株，其它菌株在7 d主要降解中低碳數(shù)正構(gòu)烷烴，15 d以降解高碳數(shù)烷烴為主，而D4菌株降解情況與其它菌株正好相反.降解結(jié)果使中間碳數(shù)烷烴含量大幅增加，在C20~C24間出現(xiàn)降解低谷.而對(duì)于混合菌劑H(圖 1f)，前7 d不管對(duì)于低碳數(shù)還是高碳數(shù)正構(gòu)烷烴都具有較好的降解效果，但15 d的降解以高碳數(shù)正構(gòu)烷烴為主，整個(gè)石油烴的含量呈下降趨勢(shì).由此可見，相對(duì)于分子量較大的芳香烴污染物來(lái)說(shuō)，微生物降解正構(gòu)烷烴相對(duì)容易，周期較短.同時(shí)，正構(gòu)烷烴降解后的產(chǎn)物也為微生物提供充分可利用的碳源，更有利于微生物的生長(zhǎng)，這也是微生物對(duì)正構(gòu)烷烴降解率較高的一個(gè)原因.

 圖1 不同菌劑對(duì)正構(gòu)烷烴的降解率

　　從表 1可以看出，原始油樣和經(jīng)菌株降解 7 d和15 d的正構(gòu)烷烴的碳數(shù)分布相同均為C14~C39，經(jīng)各種菌劑作用后正構(gòu)烷烴的主峰碳明顯前移，表明菌劑對(duì)高碳數(shù)正構(gòu)烷烴具有選擇性，有較強(qiáng)烈的去甲基作用的結(jié)果.15 d，F(xiàn)2、A5、混合菌H對(duì)于高碳數(shù)段的正構(gòu)烷烴降解率高達(dá)60%以上，最高為A5菌劑高碳數(shù)降解率為67.58%，D4菌劑降解低碳數(shù)達(dá)到67.50%;7 d中，A5菌劑降解中低碳數(shù)正構(gòu)烷烴最高為13.77%，D4降解高碳數(shù)正構(gòu)烷烴最高(32.22%);表明A5和D4菌劑對(duì)于正構(gòu)烷烴降解表現(xiàn)較優(yōu).混合菌對(duì)于正構(gòu)烷烴的降解率要高于各個(gè)單菌分別作用，菌種之間表現(xiàn)為協(xié)同作用，菌種間可以穩(wěn)定共存.說(shuō)明菌種合理混合有利于石油降解.

 表1 菌株對(duì)不同碳數(shù)正構(gòu)烷烴平均降解率

　　3.1.2 正構(gòu)烷烴生物演化參數(shù)分析

　　從表 2可以看出，原始油的成熟度高，經(jīng)菌株作用后OEP變化不太明顯，但原始油樣的OEP值多數(shù)大于經(jīng)菌劑作用7 d的原油樣品，可見各菌株在7 d降解正構(gòu)烷烴時(shí)，奇數(shù)碳烷烴的降解速率大于偶數(shù)碳烷烴;而從15 d的OEP值可看出，F(xiàn)1和A6樣品的OEP值與原始油量相比分別為1.026和1.067，略大于原始油樣OEP值.除F1、A6菌株外，其它菌株的OEP值都小于1，且長(zhǎng)期的OEP值均比短期的小，說(shuō)明15 d這些菌劑降解奇數(shù)碳的優(yōu)勢(shì)更為明顯.

 表2 正構(gòu)烷烴生物演化參數(shù)值

　　F2的w(∑C21-)/w(∑C22+)值在7 d和15 d都是最大，說(shuō)明F2菌劑對(duì)高碳數(shù)降解優(yōu)勢(shì)最為明顯，這與表 1的結(jié)果相一致.D4菌劑在15 d的w(∑C21-)/w(∑C22+)值大幅降低(15 d的值為0.265)，同樣表明D4菌劑沒(méi)有強(qiáng)烈降解高碳數(shù)烷烴的特征，反而有選擇性降解低碳數(shù)烷烴的能力.

 圖2 原油樣和各菌劑GC/MS總離子流圖

　　由表 2可以看出，除A6降解15 d油樣姥植比(0.99)與原油基本相近外，其它菌株對(duì)石油降解后，其w(Pr)/w(Ph)比值均大于原油，說(shuō)明原油中類異戊二烯烷烴在不同菌劑的作用過(guò)程中，均發(fā)生了明顯的降解，使部分植烷脫去一個(gè)甲基轉(zhuǎn)化為姥鮫烷.

　　3.2 藿烷的降解規(guī)律

　　藿烷的主要成分為萜類化合物，包括三環(huán)二萜烷和五環(huán)三萜烷化合物，藿烷不是由生物體直接合成，而是由死亡生物體經(jīng)地球化學(xué)過(guò)程演化而來(lái).其微生物轉(zhuǎn)化涉及羥基化、環(huán)氧化、脫氫等多種反應(yīng)類型.在菌劑的作用下，環(huán)氧化分為兩種，一種氧化酶先將其氧化為環(huán)醇，接著脫氫形成環(huán)酮;另一種氧化酶再氧化環(huán)酮，環(huán)斷開，之后深入降解.羥基化，在化合物的非羥基化位點(diǎn)上引入一個(gè)羥基能增強(qiáng)其生物學(xué)活性.

　　藿烷相對(duì)穩(wěn)定，常用藿烷作為一個(gè)可靠的指標(biāo)來(lái)評(píng)估大多數(shù)野外條件下的生物降解.目前研究表明，C30藿烷及其相關(guān)同系物(如C31~C35藿烷)在一定的實(shí)驗(yàn)條件下可被微生物降解菌降解.本節(jié)用各菌株降解藿烷各物質(zhì)相對(duì)原油的降解率，分析各菌株降解藿烷的不同，用生物標(biāo)志物Ts/Tm、C31和C31的αβ-22S/22(S+R) 、∑hop/∑烷烴比值作為生物演化石油過(guò)程中藿烷降解和構(gòu)型轉(zhuǎn)化的依據(jù).

　　其中：Ts/Tm是石油地質(zhì)領(lǐng)域常用的有機(jī)質(zhì)演化程度參數(shù)，Ts為18α(H)-22.29.30-三降藿烷，Tm為17α(H)-22.29.30-三降藿烷.在生物體原生質(zhì)中只有Tm構(gòu)型是沒(méi)有Ts構(gòu)型的，當(dāng)這類生物進(jìn)入地質(zhì)體后在熱作用、微生物作用、壓力及礦物催化作用下三降藿烷將由Tm立體構(gòu)型逐漸向更穩(wěn)定的Ts立體構(gòu)型轉(zhuǎn)化，因而Ts/Tm比值越大既反映了有機(jī)質(zhì)受外作用力的程度越強(qiáng)，研究樣品主要改變的外作用力是混合菌作用，所以Ts/Tm比值越大則混合菌對(duì)有機(jī)質(zhì)的降解越強(qiáng)烈.

　　大于31個(gè)碳的17α(H)、21β(H)構(gòu)型的藿烷其第22位碳原子成為手性碳，因而會(huì)出現(xiàn)一對(duì)鏡像異構(gòu)體(22S+22R).由于在生物體中22R異常高而22S很低，通常將22R構(gòu)型稱作生物構(gòu)型將22S構(gòu)型稱作生地質(zhì)構(gòu)型.當(dāng)這類生物進(jìn)入地質(zhì)體后在熱作用、微生物作用、壓力及礦物催化等外力作用下22R將逐漸向22S轉(zhuǎn)化，其轉(zhuǎn)化終點(diǎn)值為22S ∶ 22R=6 ∶ 4.地球化學(xué)研究中常用C31αβ-22S/22(S+R)和C32αβ-22S/22(S+R)作為判識(shí)有機(jī)質(zhì)手性構(gòu)型演化程度的參數(shù).∑藿烷/∑正構(gòu)烷烴比值是樣品中藿烷系列的相對(duì)豐度與正構(gòu)烷烴系列相對(duì)豐度的比值，用來(lái)研究原油遭受不同細(xì)菌作用15 d后，藿烷系列與正構(gòu)烷烴系列的降解速率特征.

　　3.2.1 藿烷的降解差異分析

　　各菌對(duì)藿烷的降解率如圖 3所示，降解趨勢(shì)平緩，沒(méi)有明顯被降解的個(gè)物.但芒柄花根烷、降莫烷、γ-蠟烷、二升藿烷、三升藿烷、四升藿烷、五升藿烷的降解均達(dá)到20%以上.A6菌種除了17α(H)21β(H)-22S-31、32、33、34-四 升藿烷與17α(H)21β(H)-22R-31、32、33、34-四升藿烷外，對(duì)于其他藿烷降解率都較高，降解平均.A5菌種在前期對(duì)于中間碳數(shù)的藿烷降解要比低碳數(shù)和高碳數(shù)的藿烷要徹底.各菌劑7 d和15 d藿烷降解趨勢(shì)基本一致，說(shuō)明藿烷的降解主要表現(xiàn)為手性碳向穩(wěn)定構(gòu)型轉(zhuǎn)化，但藿烷的降解幅度在15 d時(shí)比7 d高些.藿烷的降解波動(dòng)明顯，是由于系列物質(zhì)S和R構(gòu)型的交替出現(xiàn)，細(xì)菌作用促使五環(huán)三萜類化合物的手性碳R構(gòu)型向更穩(wěn)定的S構(gòu)型轉(zhuǎn)化，S構(gòu)型化合物更穩(wěn)定，所以降解率低，R構(gòu)型物質(zhì)不穩(wěn)定，降解率高，呈現(xiàn)出波浪狀的降解趨勢(shì).

 圖3 不同菌株作用下藿烷的降解率 (備注 峰號(hào)代表的物質(zhì)： 1: 18α(H)-22，29，30-三降藿烷(Ts)， 2: 芒柄花根烷， 3: 17α(H)-22，29，30-三降藿烷(Tm)， 4: 降羽扇烷， 5: 17α(H)21β(H)-30-降藿烷， 6: 重排-30-降藿烷， 7: 羽扇烷， 8: 17β(H)21α(H)-30-降莫烷， 9: 17α(H)21β(H)-藿烷， 10: 五環(huán)三萜烷， 11: 五環(huán)三萜烷， 12: 17β(H)21α(H)-莫烷， 13: 17α(H)21β(H)-22S-31-升藿烷， 14: 17α(H)21β(H)-22R-31-升藿烷， 15: γ-蠟烷， 16: 17α(H)21β(H)-22S-31，32-二升藿烷， 17: 17α(H)21β(H)-22R-31，32-二升藿烷， 18: 17α(H)21β(H)-22S-31，32，33-三升藿烷， 19: 17α(H)21β(H)-22R-31，32，33-三升藿烷， 20: 17α(H)21β(H)-22S-31，32，33，34-四升藿烷， 21: 17α(H)21β(H)-22R-31，32，33，34-四升藿烷， 22: 17α(H)21β(H)-22S-31，32，33，34，35-五升藿烷， 23: 17α(H)21β(H)-22R-31，32，33，34，35-五升藿烷)

　　圖 4為A6降解后的藿烷(m/z191)質(zhì)量色譜圖，本節(jié)僅以A6菌株為例，其他菌株霍烷圖因篇幅有限，在此不一一列舉.從A6的質(zhì)量色譜圖可以更好的佐證圖 4的結(jié)果.

 圖4 原油和A6降解后的藿烷(m/z191)質(zhì)量色譜圖

　　3.2.2 藿烷生物演化參數(shù)分析

　　原油被5種菌劑作用7 d原油的藿烷系列碳數(shù)分布相同，均為C27~C35(C28缺失)，主峰均為C30-αβ藿烷.大于31個(gè)碳的17α(H)、21β(H)構(gòu)型的藿烷，其第22位碳原子成為手性碳，因而會(huì)出現(xiàn)一對(duì)鏡像異構(gòu)體(22S+22R).如表 3所示，原始油樣C31-αβ-22S/C31αβ-22(S+R)和C32-αβ-22S/C31αβ-22(S+R)比值分別為0.591和0.577，接近轉(zhuǎn)化終點(diǎn)值0.600，所以原石油樣為成熟質(zhì)，受外力作用變化不會(huì)很大.經(jīng)各菌株降解后樣品的C31-αβ-22S/C31αβ-22(S+R)和C32-αβ-22S/C31αβ-22(S+R)比值均大于原始油樣值，且油樣經(jīng)5種菌劑7 d降解后C31-αβ-22S/C31αβ-22(S+R)和C32-αβ-22S/C31αβ-22(S+R)比值均有一項(xiàng)達(dá)到轉(zhuǎn)化終點(diǎn).由此可見，該5種菌劑能促使五環(huán)三萜類化合物的手性碳R構(gòu)型向更穩(wěn)定的S構(gòu)型轉(zhuǎn)化，短期內(nèi)就可以達(dá)到轉(zhuǎn)化終點(diǎn).

 表3 藿烷生物演化參數(shù)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

　　在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)添加菌劑提供外作用力，可見w(Ts)/w(Tm)比值越大則說(shuō)明菌劑對(duì)有機(jī)質(zhì)的降解越強(qiáng)烈.從表 4可以看出，5種菌劑降解石油的w(Ts)/w(Tm)比值均大于原始油樣的值，且菌劑在短期內(nèi)對(duì)藿烷的降解較明顯.A5菌劑對(duì)藿烷降解的w(Ts)/w(Tm)比值最大(0.966)，對(duì)藿烷的降解程度最強(qiáng)，轉(zhuǎn)化最徹底.

 表4 藿烷轉(zhuǎn)化參數(shù)(單位：質(zhì)量分?jǐn)?shù))

　　從表 4中w(∑藿烷)/w(∑正構(gòu)烷烴)比值可看出，A6、F1菌劑的該比值明顯大于原始油樣的0.394，這兩種菌劑作用原油時(shí)正構(gòu)烷烴的降解優(yōu)勢(shì)明顯大于藿烷系列，而A5、D4和F2的w(∑藿烷)/w(∑正構(gòu)烷烴)比值分別為0.111、0.158和0.215，明顯小于原始油樣的0.394，這3種菌劑作用原油時(shí)，藿烷的降解速率明顯大于正構(gòu)烷烴系列.各菌劑降解藿烷優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為A5>D4>F2>F1>A6.

　　3.3 芳香烴的降解規(guī)律

　　隴東原油芳烴主要含萘、菲、聯(lián)苯、和三芳甾烷等5個(gè)系列，分別含2～4個(gè)芳核的稠環(huán)芳烴，以及含五個(gè)芳核的α-苯并芘.芳香烴是重要的原油組分，相對(duì)于烷烴來(lái)說(shuō)稍難降解，芳香烴的有氧代謝必須有分子氧參加，同時(shí)需要加氧酶的催化.細(xì)菌通過(guò)過(guò)氧化物酶將分子氧的兩個(gè)氧原子結(jié)合進(jìn)芳香烴中，形成順式構(gòu)型的二氫二醇，順式二氫二醇在另外一種過(guò)氧化物酶的催化下將芳香環(huán)破裂成鄰苯二酚.與細(xì)菌相反，真菌通過(guò)催化單氧化酶和環(huán)氧化物水解酶使芳烴轉(zhuǎn)化為反式構(gòu)型二氫二醇(張翔等，2010).

　　在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化中，TMCH/CH參數(shù)反映了(CH)系列的去甲基效應(yīng)的程度，該值越小則表明 分子芳香環(huán)上的甲基取代基的去甲基效應(yīng)越強(qiáng)烈.TeMN/N參數(shù)反映了萘(N)系列去甲基效應(yīng)的程度，該值越小則表明萘環(huán)上甲基取代基的去甲基效應(yīng)越強(qiáng)烈.

　　∑芳烴/∑正構(gòu)烷烴是用來(lái)研究原油在不同細(xì)菌時(shí)間作用下，稠環(huán)芳烴與烷烴的降解速率或降解程度特征.

　　石油樣品中檢測(cè)出(CH)、甲基(MCH)、二甲基(DMCH)和三甲基(TMCH)，以 的相對(duì)豐度最高為特征.表 5顯示原油的TMCH/CH為0.500，在7 d各菌劑的降解當(dāng)中，F(xiàn)2、A5、D4的TMCH/CH不變?nèi)詾?.500，對(duì)芳烴的降解效果不明顯，而菌劑F1、A6的TMCH/CH分別為0.417、0.426，表明對(duì)芳烴具有降解效應(yīng).

 表5 芳香烴的降解參數(shù)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

　　萘是含有兩個(gè)芳香環(huán)的稠環(huán)芳烴，研究的樣品中檢測(cè)出：甲基萘(MN)、二甲基萘(DMN)、三甲基萘(TMN)和四甲基萘(TeMN)，以四甲基萘的相對(duì)豐度最高為特征.表 5顯示原油的TeMN/MN值為5.200，各菌劑的TeMN/MN值均比原油的小，表明幾種菌株對(duì)萘環(huán)上的甲基均有去甲基化效應(yīng)，其中F2的去甲基化效應(yīng)最弱，而A5對(duì)原油的去甲基化效應(yīng)最強(qiáng)，這也與文獻(xiàn)報(bào)道假單胞菌物種具有降解各種石油化合物能力，包括脂族和芳族化合物相一致.

 表6 芳香烴的演化參數(shù)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

　　從表 6中看出，15 d菌劑降解油樣中未檢測(cè)出萘，證明萘在15 d前已經(jīng)被菌劑的強(qiáng)烈去甲基反應(yīng)降解完全.而F1、F2、A6的菲/正構(gòu)烷烴比值明顯大于原油樣的0.167值，表明這3種細(xì)菌作用原油時(shí)正構(gòu)烷烴的降解速率明顯大于菲系列，但D4、A5的菲/正構(gòu)烷烴比值明顯小于原油樣的值，表明這2種菌作用原油時(shí)菲系列的降解速率較正構(gòu)烷烴快.同理，/正構(gòu)烷烴比值中D4、A5、F2均小于原油樣的值，表明這3種菌降解原油時(shí)正構(gòu)烷烴的降解速率明顯小于 系列.從各參數(shù)的綜合比較可以看出，A5、D4菌劑對(duì)芳香烴有較好的降解優(yōu)勢(shì).

　　4 結(jié)論

　　通過(guò)微生物降解石油族主要成分正構(gòu)烷烴、藿烷和芳烴的降解程度及地球演變特征分析，可以看出各菌對(duì)石油族重要組分——正構(gòu)烷烴、藿烷、芳香烴具有不同的降解程度和演化特征.

　　1)各菌對(duì)石油族成分中正構(gòu)烷烴的降解最主要，表現(xiàn)為7 d與15 d的降解呈明顯的互補(bǔ)規(guī)律，即7 d到15 d正構(gòu)烷烴各物質(zhì)含量呈先增后減或先減后增的規(guī)律，F(xiàn)2、A5對(duì)高碳數(shù)正構(gòu)烷烴降解率高達(dá)60%以上，在降解菌中占據(jù)優(yōu)勢(shì);F2、A5和D4菌株15 d時(shí)OEP值說(shuō)明他們后期降解奇數(shù)碳優(yōu)勢(shì)更為明顯;w(∑C21-)/w(∑C22+)值表明F2菌株具有選擇性降解高碳數(shù)正構(gòu)烷烴的特點(diǎn)，而D4菌株相對(duì)具有選擇低碳數(shù)正構(gòu)烷烴降解的特點(diǎn).

　　2)藿烷的演化分析可以看出，所篩選的5種菌劑均能促使五環(huán)三萜類化合物的手性碳R構(gòu)型向更穩(wěn)定的S構(gòu)型轉(zhuǎn)化，7 d對(duì)石油的降解就可以達(dá)到轉(zhuǎn)化終點(diǎn)，各菌劑降解藿烷優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為A5>D4>F2>F1>A6.

　　3)菌劑在對(duì)芳香烴的降解中表現(xiàn)出強(qiáng)烈的去甲基化作用，在對(duì)菲和的降解中，A5和D4菌降解優(yōu)勢(shì)最明顯.具體參見污水寶商城資料或http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　綜上所述，這5株菌在對(duì)石油主要成分正構(gòu)烷烴、藿烷、芳香烴的降解中，F(xiàn)2、A5和D4菌株表現(xiàn)優(yōu)于其他菌株，同時(shí)標(biāo)志物演化參數(shù)進(jìn)一步揭示了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的降解演化特征，其演化參數(shù)值與降解率結(jié)果保持一致性，也進(jìn)一步佐證和解釋了不同菌株的降解差異.所以，在石油污染的微生物修復(fù)應(yīng)用中，利用各種標(biāo)志物反映菌株對(duì)原油中正構(gòu)烷烴、藿烷、芳香烴的降解差異和演化特征具有更清晰地辨識(shí)度，同時(shí)可以幫助我們對(duì)降解中各成分結(jié)構(gòu)的演化有更深入的認(rèn)識(shí)，在石油修復(fù)過(guò)程中，對(duì)合理利用菌株或者混合菌株的選擇上更具有科學(xué)性.