海水中原油生物的降解

D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.05.033 第25卷第5期 北京科技大学学报 Vol.25 No.5 2003年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2003 海水中原油生物的降解 张景来2)李正要)汪莉)宋存义) I)中因人民大学，北京1008722)北京科技人学士木与环境学院，北京100083) 摘要研究了自行分离的两株原油降解菌SY1和SY2的降解特性.结果表明，在不加任何 营养盐下，南株SY1和SY2的原油降解率分别达到41.3%和42.6%，实际海水的盐含量、温度、 H值和氧溶解量能够满足菌株降解原油的需求，并且具有较宽的底物利用范围，建立了菌株 SY1和SY2降解原油的动力学模型，该模型基本符合Michealis--Menten方程 关键词原油降解菌：生物降解；动力学模型 分类号X550.5 随着海上石油开采业和运输业的发展，各种 pH=7.6,接种量10%，28℃，160rmin水浴摇床中 漏油事故频繁发生，对海洋生态环境造成了极大 培养144h. 影响，已经成为世界性公害之一以， (4)测定方法.采用紫外分光光度法测定残油. 目前，治理海洋石油污染的方法主要有机械 2实验结果与讨论 法、现场燃烧法、化学法和生物降解法等.前三 种方法的共同缺点是只能降低原油污染程度，不 21原油质量浓度对菌株降解效果的影响 能从根本上去除海洋中的残油，尤其是化学法容 向含有不同原油质量浓度的培养液中分别 易引起二次污染，在一些国家已经禁止使用.而 接入10%的菌悬液，摇床培养144h后，测定残油 生物降解法治理海洋石油污染不仅经济、安全， 含量，计算生物降解率，实验结果如图1和图2. 而且具有处理效果好、对环境影响小、可就地处 图1和图2表明，贫营养和富营养条件下，原 理等优点：”，正受到世界各国的普遍重视.笔者 油初始质量浓度较低时，生物降解率随着原油浓 从被大庆油污染的土壤中分离到两株原油降解 55 50 菌，在模拟海水的情况下，对原油降解菌的降解 特性进行了研究， 45 40 ·一SY1降解效果 一SY2降解效果 1实验材料与方法 30 0.5 1.01.5 2.02.53.0 (1)菌种，本实验所用的菌种SY1和SY2为自 原油质量浓度/(g·L) 行分离、纯化得到，经鉴定SY1为动胶菌属，SY2 图1富营养下原油质量浓度对菌株降解效果的影响 Fig.1 Effect of the density of crude oil on the biodegrada- 为假单胞菌属. tion of strains in the condition of nutriments (2)实验药品及仪器.药品：大庆原油，正十四 烷，苯，二甲苯，环己烷.仪器：恒温生化培养箱， 50 解 5 水浴摇床，紫外分光光度计， 40 (3)培养基及实验条件，富营养培养基：加入 湖 35 ◆一SY1降解效果 一SY2降解效果 营养盐NaNO,1.0gL,K,HPO,1.0gL,原油1.0gL. 0.25 0.500.751.001.251.50 贫营养培养基：原油1.0gL,不加任何营养盐.试 原油质量浓度/(g·L) 验条件：100mL三角瓶中装入40mL培养液， 图2贫营养下原油质量浓度对菌株降解效果的影响 收稿日期2003-01-07张景来男，41岁，副牧授，博士 Fig.2 Effect of the density of crude oil on the biodegrada- ★北京科技人学“863”预研基金资助项日 tion of strains without nutriments

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 从〕 海水 中原油生物 的降解 张 景 来 ’， 李正 要 ” 汪 莉 ” 宋存 义 ” 中国人 民大学 ， 北 京 北 京 科 技 大学 土 木 与环 境 学 院 ， 北 京 摘 要 研 究 了 自行分 离 的两株原 油 降解 菌 和 的 降解 特性 结果表 明 ， 在 不 加 任何 营养 盐 下 ， 菌株 和 的原 油 降解 率 分 别达 到 和 ， 实 际 海水 的盐 含量 、 温 度 、 值和 氧溶解 量 能够 满足 菌株 降解 原油 的需求 ， 并且 具 有 较 宽 的底 物利 用 范 围 建立 了菌株 和 降解 原 油 的动 力学模 型 ， 该模 型 基 本 符合 方程 关键 词 原 油 降解 菌 生 物降解 动 力学模型 分 类号 随着海 上 石 油 开采 业 和 运 输业 的发 展 ， 各种 漏 油 事 故频 繁发生 ， 对 海 洋 生态 环 境造 成 了极 大 影 响 ， 己 经 成 为世 界性 公 害之 一 ‘，， 目前 ， 治理 海 洋石 油污 染 的方 法 主 要 有机 械 法 、 现 场 燃 烧 法 、 化 学 法 和 生物 降解 法 等 ‘ 前 三 种 方法 的共 同缺 点 是只 能 降低 原 油污 染程度 ， 不 能从根 本上 去 除海 洋 中 的残 油 ， 尤其 是 化 学法 容 易 引起 二 次污 染 ， 在 一 些 国家 已 经 禁 止 使用 而 生 物 降解 法 治 理 海 洋 石 油 污 染不 仅经 济 、 安 全 ， 而 且 具 有 处 理 效 果 好 、 对 环 境 影 响 小 、 可 就 地 处 理 等优 点 〔 一 ， 正 受 到 世 界 各 国 的普遍 重 视 笔 者 从 被 大庆 油 污 染 的土 壤 中分 离到 两 株 原 油 降解 菌 ， 在 模 拟 海 水 的情 况 下 ， 对 原 油 降解 菌 的 降解 特 性 进 行 了研 究 ， 接 种 量 ， ， 水 浴 摇床 中 培 养 ， 测 定方法 采用紫外分光光度法测定残 油 实验 结 果 与讨 论 原 油 质 量 浓 度 对 菌株 降解 效 果 的影 响 向含 有 不 同原 油 质 量 浓 度 的培 养 液 中分 别 接 入 的菌 悬 液 ， 摇 床 培 养 后 ， 测 定残 油 含 量 ， 计 算 生 物 降解 率 ， 实验 结 果 如 图 和 图 图 和 图 表 明 ， 贫 营养 和 富营养 条件 下 ， 原 油初始质量 浓度较低 时 ， 生物 降解 率随着 原 油浓 实验 材 料 与方 法 菌 种 本 实验 所 用 的菌 种 和 为 自 行 分 离 、 纯 化 得 到 ， 经 鉴 定 为动 胶 菌属 ， 为假 单胞 菌属 实验 药 品及 仪 器 药 品 大庆 原 油 ， 正 十 四 烷 ， 苯 ， 二 甲苯 ， 环 己 烷 仪 器 恒 温 生 化 培 养 箱 ， 水浴 摇 床 ， 紫 外 分 光 光 度 计 培 养 基 及 实验 条件 富营 养培 养 基 加 入 营养 盐 叭 ， 凡 ， 原 油 贫 营 养培 养 基 原 油 几 ， 不 加 任 何 营 养 盐 试 验 条 件 三 角 瓶 中装 入 培 养 液 ， 收稿 日期 刁 一 张 景 来 男 ， 引 岁 ， 副教授 ， 博 士 北 京科技 人学 “ ’ 预 研 基 金 资助项 目 一 降解效果 降解效果 曰件︶，︸哎、﹄，月︸、、 “︸、曰︸、︸ 哥准世辱州芝 原 油质 量 浓度 · 一 ， 图 富营养下 原 油质 量浓度对 菌株降解效 果 的影 响 一 降解效果 一 降解效果 一 岭片︸一、月内，﹄、 一八︶、 ︸ 哥准世导洲芝 原 油质 量 浓度 · 一 ’ 图 贫营养 下 原 油质 量浓度 对 菌株 降解 效果 的 影 响 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．05．033

Vol.25 No.5 张景来等：海水中原油生物的降解 411 度的增加而升高，到一定值后，随着原油质量浓 要原因为：(1)低温时随着温度的上升，细胞中的 度的增加而降低.富营养条件下菌株SY1和SY2 生物化学反应速率加快：(2)在石油烃类的生物降 的分界值为1.0gL:贫营养条件下SY1的分界值 解过程中，微生物生活于水相中而作用于油水界 是0.5gL,SY2的分界值是1.0gL. 面，所以烃类的可溶性直接影响其微生物降解速 2.2盐的质量浓度对菌株降解效果的影响 率，随着温度的升高，石油的可溶性增加：(3)微 其他条件不变，将培养基盐的质量浓度Po 生物机体的重要组成物质如蛋白质、核酸等对温 分别调整为10,15,20,25,30,35gL,分别接入菌 度都较敏感，随着温度的升高而可能遭受不可逆 种SYI和SY2,降解后测定残油含量，计算生物 的破坏，甚至导致微生物死亡；(4)随着温度升 降解率，结果如图3所示. 高，烃类毒性将增加，从而抑制降解. 图3表明，较适合菌株SY1和SY2生长的盐 24氧溶解量对菌株降解效果的影响 的质量浓度为15-30gL,其中SY1为25.0gL, 其他条件不变的情况下，调节水浴摇床转速 SY2为20.0gL.同时还可以看出，即使在NaCI的 以考察溶解氧对菌株降解率的影响，水浴摇床转 质量浓度达到35.0g/L时，SY1和SY2的生物降 45 解率仍达到30%以上，表明分离得到的菌种有较 38 濫31 ·一SY1降解效果 好的耐盐性，实际海水中盐的质量浓度为 24 ·一SY2降解效果 25.6-27.2gL,因此菌株完全可以满足实际使用 1 100120 140160180.200220 要求， 摇床转速/(rmin) 2.3温度对菌株降解效果的影响 图5氧溶解量对菌株降解效果的影响 其他条件不变，分别将水浴摇床的温度控制 Fig.5 Effect of the denisty of dissolved oxygen on the bio- 在15,20,25,30,35,40℃，考察温度对菌株降解原油 degradation of strains 效果的影响，具体结果如图4所示， 图4表明，菌株SY1和SY2的适宜降解温度 速分别为100,120,140,160,180,200,220r/min时，氧 是15-40℃，在此范围内生物降解率较高，菌株 溶解量分别为5.81,6.27,6.67,6.78,6.89,6.93,7.19 SY1以30℃效果最佳，菌株SY2以25℃降解率最 mg/L.实验结果如图5所示. 高.即温度较低时随着温度的升高降解率升高， 从图5可以看出，当氧溶解量在5.81~6.78mg 当温度达到一定值后随着温度的升高而降低.主 L时，菌株降解率随着氧溶解量的增加而迅速增 加；当氧溶解量为6.78mg/L时，菌株SY1降解率 45 达到41.3%，菌株SY2降解率达到42.6%：此后再 40 增大氧溶解量，降解率增幅不大，这是因为在该 35 ◆一SY1降解效果 实验条件下菌体能均匀地悬浮于水中，对营养物 一SY2降解效果 质的吸收及代谢物的分散都非常有利，氧在生物 25 10 15 20 25 30 35 相间的传质阻力也可忽略.此后，整个反应过程 盐的质量浓度(gL) 受菌体自身生长及代谢速率制约，导致降解率增 图3盐的质量浓度对菌株降解效果的影响 加缓慢.由于海水表层的氧溶解量为8.09~15.72 Fig.3 Effect of the denisty of NaCl on the biodegradation gL,因此，实际运用中海水的氧溶解量能够满 of strains 足需求 845r 2.5pH值对菌株降解效果的影响 期40 在其他条件不变的情况下，改变降解液的 35 -◆-SY1降解效果 pH值，实验结果如图6所示， 30 一SY2降解效果 25 图6表明菌株SY1和SY2降解原油较适的 15 20 25 30 35 % pH值范围是7.09.0.当pH值不在此范围时，生 温度/℃ 物降解率迅速降低.这是因为随着pH值的变化， 图4温度对菌株降解效果的影响 酶分子上的酸性及碱性氨基酸侧链基团处于不 Fig.4 Effect of temperature on the biodegradation of stra- 同的解离状态，具有催化活性的基团在总酶量中 ins

张 景来 等 海 水 中原油 生物 的 降解 度 的增 加 而 升 高 ， 到 一 定值 后 ， 随 着 原 油 质 量 浓 度 的增 加 而 降低 富营养 条件 下 菌 株 和 的 分 界 值 为 贫 营 养 条 件 下 的分 界值 是 创 ， 的分 界 值 是 盐 的质 量 浓 度 对 菌株 降解 效 果 的 影 响 其 他 条件 不 变 ， 将 培 养 基 盐 的质 量浓 度 分 别 调 整 为 ， ， ， ， ， 几 ， 分 别 接 入 菌 种 和 ， 降解 后 测 定 残 油 含 量 ， 计 算 生物 降解 率 ， 结 果 如 图 所 示 图 表 明 ， 较适 合 菌 株 和 生 长 的盐 的质 量 浓 度 为 ， 其 中 为 ， 为 同 时还 可 以看 出 ， 即使 在 的 质 量 浓 度达 到 留 时 ， 和 的 生 物 降 解 率仍 达 到 以上 ， 表 明分 离得 到 的菌种 有 较 好 的 耐 盐 性 实 际 海 水 中 盐 的 质 量 浓 度 为 一 ， 因 此 菌 株 完全 可 以满 足 实 际 使 用 要 求 温 度 对 菌株 降 解效 果 的影 响 其他 条 件不 变 ， 分 别将 水 浴 摇 床 的温 度控 制 在 ， ， ， ， ， ， 考 察温 度 对 菌 株 降解 原 油 效果 的影 响 ， 具 体 结 果 如 图 所 示 图 表 明 ， 菌 株 和 的适 宜 降解 温 度 是 巧一 ℃ ， 在 此 范 围 内生 物 降解 率较 高 ， 菌株 以 ℃ 效 果 最佳 ， 菌 株 以 ℃ 降解 率最 高 ， 即温 度 较 低 时 随着温 度 的升 高 降解 率 升 高 ， 当温度 达 到 一 定值后 随着温 度 的升 高而 降低 ， 主 要 原 因 为 低温 时 随 着温 度 的上 升 ， 细 胞 中 的 生物 化 学反 应速 率加 快 在 石 油烃类 的生物 降 解 过程 中 ， 微 生物 生 活 于 水 相 中而 作用 于 油水 界 面 ， 所 以烃 类 的可 溶 性 直 接 影 响其微 生物 降解 速 率 ， 随着温度 的升 高 ， 石 油 的可 溶 性 增 加 微 生物机 体 的重 要 组 成 物质 如 蛋 白质 、 核酸 等对 温 度 都较敏感 ， 随着温 度 的升 高而 可 能遭 受 不 可逆 的破 坏 ， 甚 至 导致 微 生 物 死 亡 随着温 度 升 高 ， 烃 类 毒 性 将 增 加 ， 从 而 抑 制 降解 〔 氧 溶解 量对 菌 株 降 解 效 果 的影 响 其他 条 件 不 变 的情 况 下 ， 调 节水 浴 摇 床 转 速 以考 察 溶 解 氧 对 菌 株 降解 率 的 影 响 ， 水 浴 摇 床 转 一 降解效果 一 降解效果 八︸内、 、︸只一﹃，且皿 一 摇床 转速 一 ’ 图 氧溶解 量对 菌株 降解 效 果 的影 响 幻 吕柱 僻导州芝蹼渔 才 盐 的 蒸 质 量 浓 度 ·苏一 ， 图 盐 的质 量 浓 度 对 菌株 降解 效果 的 影 响 一 降解效果 一 降解效果 温度 ℃ 图 温 度对 菌株 降解效 果 的 影响 · 速 分 别 为 ， ， ， ， ， ， 时 ， 氧 溶 解 量 分 别 为 ， ， ， ， ， ， 实验 结 果 如 图 所 示 ， 从 图 可 以看 出 ， 当氧 溶 解 量 在 一 留 时 ， 菌株 降解 率 随着氧 溶解 量 的增 加 而 迅 速 增 加 当氧 溶 解 量 为 时 ， 菌 株 降解 率 达 到 ， 菌 株 降解 率 达 到 此 后 再 增 大 氧 溶 解 量 ， 降解 率 增 幅 不 大 这 是 因 为在 该 实验 条 件 下 菌 体 能均 匀地 悬浮 于 水 中 ， 对 营养 物 质 的吸 收及 代谢物 的分 散 都 非 常 有利 ， 氧在 生 物 相 间 的传 质 阻 力 也 可 忽 略 此 后 ， 整 个 反应 过 程 受 菌 体 自身 生 长 及 代谢速 率制 约 ， 导致 降解 率增 加 缓 慢 由于 海 水 表 层 的氧 溶 解 量 为 一 几 ， 因此 ， 实 际运 用 中海 水 的氧 溶解 量 能够 满 足 需 求 值 对 菌株 降解 效 果 的 影 响 在 其 他 条 件 不 变 的情 况 下 ， 改 变 降解 液 的 值 ， 实验 结 果 如 图 所 示 图 表 明菌 株 和 降解 原 油较 适 的 值 范 围是 一 当 值不 在 此 范 围 时 ， 生 物 降解 率 迅 速 降低 这 是 因 为随着 值 的变化 ， 酶 分 子 上 的 酸 性 及 碱 性 氨 基 酸侧 链 基 团 处 于 不 同 的解 离状 态 ， 具有 催化 活 性 的基 团在 总 酶量 中 哥坡世导州芝 山，，伟 ︸以︶、︸﹃ 辫跳世拿州芝

·412· 北京科技大学学 报 2003年第5期 0.30vm 40 0.25 0.20 35 0.15 o SYI ◆一SY1降解效果 出30 SY2降解效果 0.10 SY2 0.05 25 0 0 6.5 7.07.58.0 8.59.09.5 2 34 pH值 原油质量浓度(gL) 图6pH对菌株降解效果的影响 图7富营养下菌株降解原油的生化反应模型 Fig.6 Effect of pH on the biodegradation of strains Fig.7 Dynamics model of the biodegradation of strains in 的比例不同使得酶分子的催化能力也不一样.当 the condition of nutriments pH值在各自较适pH值范围时，总酶量中活性基 0.08 团比例大，酶分子催化能力强，细菌对原油的降 0.06 解能力也强.由于实际海水的pH值在7.6-8.5，因 0.04 SYI 此筛选到的南株可以用于实际治理 SY2 2.6纯烃降解的定性分析 0.02 不同的原油降解菌降解石油烃的能力不同， 0 0.51.01.52.02.53.0 般来说降解石油烃的难易顺序为：正烷烃>分 原油质量浓度(gL) 支烷烃>低相对分子质量的芳香烷烃>多环芳 图8贫营养下菌株降解原油的生化反应模型 烃.本实验选用正十四烷、环已烷、苯、二甲苯作 Fig.8 Dynamics model of the biodegradation of strains 为底物，考察菌株降解纯烃的能力，实验条件为： without nutriments 贫营养条件下以上述四种物质为惟一碳源配制 富营养条件下，菌株对原油的降解速率随着原油 降解液，pH=7.6,接种量10%，水浴摇床转速160r/ 质量浓度的增加而增加，并趋向于一个定值，即 min,温度28℃，降解时间48h.实验中设置不加 最大降解速率.这种生化反应模型符合Michael-- 任何碳源的空白对照液作正对照.降解后测定培 is-Menten方程，即菌株降解大庆原油的生化反 养液的OD值，结果如表1所示， 应模型为： 表1纯烃降解结果的OD值 Vemax pe Ve=Kp, (1) Table 2 Hydrocarbon biodegradation results of strains SY2 式中，m为最大降解速率，gdL片：.为降解速 药品 SYI 降解液空白对照液降解液空白对照液 率，g(dL):p,为原油质量浓度，gL:K为饱和常 E:十四烷0.687 0.0110.935 0.014 数，gL. 环已烷0.324 0.013 0.547 0.015 由图7可以得到富营养下SY】降解原油的生 0.426 0.012 0.674 0.013 化反应模型为： 茶0.438 0.011 0.7020.016 0.27p V.21.04+p (2) 表1表明，菌株SY1和SY2均能降解正十四 富营养下SY2降解原油的生化反应模型为： 烷、环己烷、苯、二甲苯，说明筛选到的菌株具有 0.25ps v.=1.22+p (3) 较宽的底物利用范围. 由图8可以得到贫营养下SY1降解原油的生 2.7原油降解菌降解反应的动力学分析 化反应模型为： 基于生化反应的复杂性，研究者提出了多种 0.034p .=0.41+p (4) 描述生化降解过程的模型，下面从理论上对菌株 SYI和SY2降解原油的生化反应模型进行探索 贫营养下SY2降解原油的生化反应模型为： _0.039p 性研究.富营养下菌株降解原油的生化反应模型 v.-0.32+p. (5) 如图7所示，贫营养下菌株降解原油的生化反应 图7表明，原油质量浓度小于0.5gL时菌株 模型如图8所示. 降解原油的生化反应近似为一级反应，原油质量 由图7和图8可以看出，无论在贫营养还是 浓度大于4.0gL时菌株降解原油的生化反应近

瑞 。 夕蒸犷 分布 一 值 图 对 菌株 降解效 果 的 影 响 的 比例 不 同使得 酶 分 子 的催 化 能力也 不 一样 ， 当 值 在 各 自较 适 值 范 围 时 ， 总 酶 量 中活性 基 团 比例 大 ， 酶 分 子 催 化 能 力 强 ， 细 菌 对 原 油 的 降 解 能 力 也 强 由于 实 际海 水 的 值 在 ， 一 ， 因 此 筛选 到 的菌株 可 以用 于 实 际 治理 纯 烃 降解 的 定 性 分 析 不 同的原 油 降解 菌 降解 石 油烃 的能 力 不 同 ， 一 般 来 说 降解石 油烃 的难 易顺 序 为 正 烷 烃 分 支 烷 烃 低 相 对 分 子 质 量 的 芳 香 烷 烃 多 环 芳 烃 ， 本 实验 选 用 正 十 四烷 、 环 己 烷 、 苯 、 二 甲苯 作 为底 物 ， 考 察 菌株 降解 纯 烃 的能 力 实验 条件 为 贫 营养 条 件 下 以上 述 四种 物 质 为 惟 一 碳 源 配 制 降解 液 ， 二 ， 接种 量 ， 水 浴 摇床 转 速 ， 温 度 ℃ ， 降解 时 间 实验 中 设 置 不 加 任 何 碳 源 的空 白对 照 液作 正 对 照 降解 后测 定培 养 液 的 值 ， 结 果如 表 所 示 表 纯 烃 降 解 结 果 的 值 原 油 质 量 浓 度 · 一 ’ 图 富营养 下 菌株 降解 原 油 的生 化反 应 模 型 廿 油 七 如 寻 · ” 鬓 。 世 ， 一一一一一 一厂一耳一 原油质 量 浓 度 · 一 ， 图 贫 营养 下 菌株 降解原油 的 生 化反应 模 型 富营 养条件 下 ， 菌株 对 原 油 的 降解 速 率 随着 原 油 质 量 浓 度 的增 加 而 增 加 ， 并趋 向于 一 个 定值 ， 即 最 大 降解 速 率 这 种 生 化 反 应 模 型符 合 方 程 『” ， 即 菌株 降解 大庆 原 油 的生 化 反 应模 型 为 、 ， 一 丛鲤叠， 药 品 降解 液 空 白对 照 液 降解 液 空 白对 照 液 。 为 降解 速 创 凡 为饱 和 常 正 十四烷 环 己烷 苯 甲 苯 式 中 ， ，， 、 为最 大 降解 速 率 ， 留 。 率 ， 留 · ， 为 原 油质 量 浓度 ， 数 ， 几 由 图 可 以得 到 富营养 下 降解 原油 的生 化 反 应 模 型 为 、 一 表 表 明 ， 菌株 和 均 能 降解 正 十 四 概 烷 、 环 己 烷 、 苯 、 二 甲苯 ， 说 明筛选 到 的菌 株 具 有 较 宽 的底 物 利 用 范 围 原 油 降解 菌 降 解 反 应 的 动 力学 分 析 基 于 生 化 反 应 的复 杂 性 ， 研 究 者 提 出 了 多种 描 述 生化 降解 过 程 的模 型 ， 下 面 从理 论上对 菌 株 和 降解 原 油 的生 化 反应 模 型进 行 探 索 性研 究 富营养 下 菌株 降解 原油 的生化 反应 模 型 如 图 所 示 ， 贫 营养 下 菌株 降解 原 油 的生 化 反应 模 型如 图 所 示 由 图 和 图 可 以看 出 ， 无 论 在 贫 营 养 还 是 富营养 下 降解 原油 的生 化 反应 模 型 为 ， 由图 可 以得 到 贫 营养 下 降解 原 油 的生 化 反应 模 型 为 ， 二 旦到渔， 贫 营 养 下 降解 原油 的生 化 反 应 模 型 为 · 助 图 表 明 ， 原 油 质 量浓 度 小 于 留 时 菌株 降解 原 油 的生 化 反应 近 似 为一级 反应 ， 原 油质 量 浓 度 大 于 留 时菌 株 降解 原 油 的生化 反应 近

Vol.25 No.5 张景来等：海水中原油生物的降解 413 似为零级反应.图8表明，原油质量浓度小于025 洋环境科学，1997,16(1少：11 gL时菌株降解原油的生化反应近似为一级反 2尚龙生，海洋石油污染与测定[).海洋环境科学， 应，原油质量浓度大于2.0gL时菌株降解原油的 1997,16(1):16 3魏平方.含油污水处理技术与发展趋势[)】.油气田 生化反应近似为零级反应， 环境保护，2000(3)：34 3结论 4上海市环境保护局.废水生化处理[M.上海：同济 大学出版社，1999 (I)在贫营养下，菌株SY1和SY2对原油的生 5王连生，仲惠娟.海洋石油的微生物降解研究进展 物降解率分别达到41.3%和42.6%，在海洋石油污 [J].海洋环境科学，1990,9(154 染生物治理中具有应用前景. 6 Sugai S F.Environmental influences on the microbial de- (2)实际海水的温度、盐含量、氧溶解量和pH gradation of Exxon Valdez oil on the shorelines of Prince 值能够满足菌株SY1和SY2的降解需求. William Sound Alaska [J].Environ Sci Technol,1997,31 (3)菌株SY1和SY2能够降解正十四烷、环己 (5):l564 烷、苯和二甲苯，具有较宽的底物利用范围 7甘居利.一种独特的生物降解海上溢油方式).海 (4)菌株SY1和SY2降解原油的生化反应模 洋技术，1998,17(1)：71 8丁明宇，黄健，李水琪.海洋微生物降解石油的研究 型基本符合Michaelis-Menten方程. ).油气田环境保护，2000,3(2少：85 参考文献 9戚以政，汪叔雄.生化反应动力学与反应器M北 1黄凤荣.船舶滋油卫星监测与信息高速公路).海 京：化学工业出版社，1999 Biodegradation of Crude Oil in Ocean ZHANG Jinglai2,LI Zhengyao,WANG LP,SONG Cuny 1)Renmin University of China,Beijing 100872,China 2)Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The biodegragation efficiency of two petroleum-degrading strains SYI and SY2 was investigated with synthetic seawater.Experimental results indicated that their biodegradation rates were 41.3%and 42.6%re- spectively without addition of minor nutrients.Both the strains can adapt to typical ocean conditions including tem- perature,pH and dissolved oxygen,and also degrade a broad spectrum ofhydrocarbon substrates.The kinetic model of biodegradation of crude oil by these two strains were also established,which abides by Michealis-Menten equa- tion. KEY WORDS petroleum-degrading strain:biodegradation:dynamics model

叭〕 张景 来等 海 水 中原 油 生 物 的 降解 一 似 为零 级 反应 图 表 明 ， 原油 质量 浓 度 小 于 留 时 菌 株 降解 原 油 的 生 化 反 应 近 似 为 一 级 反 应 ， 原 油质 量 浓 度 大 于 留 时菌 株 降解 原 油 的 生 化 反 应 近 似 为零 级 反 应 ， 结 论 在 贫 营 养 下 ， 菌 株 和 对 原 油 的生 物 降解 率分 别达 到 和 ， 在海洋 石 油污 染 生物 治理 中具 有应 用 前 景 实际海 水 的温度 、 盐 含 量 、 氧 溶 解 量 和 值 能够 满足 菌 株 和 的 降解 需 求 菌株 和 能够 降解 正 十 四烷 、 环 己 烷 、 苯 和 二 甲苯 ， 具 有 较 宽 的底 物 利 用 范 围 菌株 和 降解 原油 的生 化 反 应 模 型基 本 符 合 方 程 参 考 文 献 黄凤 荣 船 舶溢 油 卫 星 监 测与信息 高速 公 路 海 洋环 境科 学 ， ， 尚龙 生 海 洋 石 油 污 染与测 定 海 洋环 境科 学 ， ， 魏 平 方 含 油污 水处 理 技 术 与 发展 趋势 闭 油 气 田 环 境 保护 ， 海 市环 境保护 局 废水 生化处 理〔 上海 同济 大 学 出版 社 ， 王 连 生 ， 仲 惠 娟 海 洋石 油 的微 生 物 降解 研 究进 展 海 洋环 境 科学 ， ， 血 ， ，似 甘 居 利 一 种 独 特 的 生 物 降解海 上 溢 油方 式 海 洋 技 术 ， ， 丁 明 宇 ， 黄健 ， 李永 琪 海 洋 微 生 物 降解 石 油 的研 究 油气 田 环 境保 护 ， ， 戚 以政 ， 汪 叔雄 生 化 反应 动 力学 与反 应 器 北 京 化 学 工 业 出版 社 ， 刁刃 ，，， ， 恻刀召 尹 ， 国口刃召 沪 ， ， ， ， ， 一 初 ， ， ， 勿 ， 勿 一 一 勿