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