利用土著芽孢杆菌联合体实现重油高效生物降解及土壤修复

为解决重油污染土壤修复效率低的难题，研究人员从克拉玛依油田分离筛选出4株高效降解菌株（B. halotolerans S1、B. subtilis S2/S6、B. paralicheniformis S4），构建5种芽孢杆菌联合体。最优联合体（S1+S2+S4/S6）30天内降解34.5%重油，对C20-C32烷烃降解率达61.1%，TPH去除率35.4%，显著优于单菌株。该研究为石油污染土壤修复提供了高效生物解决方案。

　　

随着全球能源需求增长，重油开采量持续上升，但其高粘度、复杂组分和低生物可利用性导致土壤污染治理成为世界性难题。传统物理化学修复方法存在成本高、二次污染等缺陷，而单一菌株的生物修复效率往往不足20%。如何通过微生物协同作用突破重油降解瓶颈，成为环境微生物学研究的热点。

新疆大学生态与环境学院（Key Laboratory of Oasis Ecology of the Ministry of Education）的研究团队从克拉玛依油田的油污样本中分离出4株具有降解潜力的芽孢杆菌，通过自由组合构建5种联合体。研究发现含B. halotolerans S1、B. subtilis S2和B. paralicheniformis S4/S6的联合体表现出卓越性能：在矿物盐培养基中30天降解34.5%重油，对铁（87.9%）、钒（46.0%）、镍（60.0%）的提取效率显著提升；在模拟修复实验中，对油泥总石油烃（TPH）去除率达35.3%，尤其对长链n-烷烃（C₂₀-C₂₆和C₂₈-C₃₂）降解效率突破59%。该成果发表于《Environmental Technology》，为复杂石油污染治理提供了创新思路。

研究采用多组学联用技术：通过扫描电镜（SEM）观察菌体形态，16S rDNA测序进行菌种鉴定；利用气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析n-烷烃降解谱；采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）检测重金属提取率；结合傅里叶变换红外光谱（FT-IR）解析烃类官能团转化。

【筛选与鉴定】从油污样本中分离的6株菌经初筛（油平板生长直径）和复筛（排油圈测定），最终选定4株芽孢杆菌。扫描电镜显示菌体呈杆状带鞭毛，分子鉴定确认S1为B. halotolerans，S2/S6为B. subtilis，S4为B. paralicheniformis。

【联合体构建】通过测定OD₆₀₀、脱氢酶活性（OD₄₈₅）和油平板生长性能，发现联合体A（S1+S2+S4）和B（S1+S2+S6）的菌悬液吸光度达1.8，脱氢酶活性超1.5，显著优于单菌株。

【重油降解】联合体B降解效率达34.5%，GC-MS显示其对C₈-C₂₉烷烃降解呈双峰特征：短链（C₈-C₁₄）降解率97.2%，长链（C₂₀-C₂₉）达94.4%。FT-IR谱图中1745 cm^-1处羰基峰增强，证实烃类氧化为醛酮类中间体。

【土壤修复】添加小麦麸改良的油泥经联合体处理30天后，TPH去除动力学符合一级反应（k=0.015 d^-1），对植烷降解率近80%。ICP-MS显示联合体A对Fe、V、Ni的提取率分别达87.9%、46.0%和60.0%。

该研究首次证实含B. halotolerans的芽孢杆菌联合体可通过协同代谢网络高效降解重油组分：B. subtilis产生的生物表面活性剂增强烃类溶解性，B. paralicheniformis的烷烃羟化酶（alkB）催化长链烷烃断裂，而B. halotolerans则通过P450酶系参与芳烃氧化。这种功能互补机制使联合体在C₂₀以上烷烃降解效率较单菌株提升2倍，为油田土壤原位修复提供了可规模化应用的微生物制剂。未来研究需通过宏基因组学进一步解析菌群互作机制，优化联合体配比以适应复杂环境。