大連交通大學開題報告

1、13全日制專業(yè)學位研究生學位論文開題報告論 文 題 目：工 程 領 域：研 究 方 向：姓 名：研究生學號：導 師 姓 名：校內:企業(yè):學 院：大連交通大學研究生學院制2014年07月01日填填 報 說 明一、 開題報告由全日制專業(yè)學位研究生本人撰寫，經指導教師（含企業(yè)指導教師）詳細評閱通過后，由研究生在指定的開題報告評審組會上接受質疑、評議。開題報告評審組會由專業(yè)學位領域所在學院負責組織召開，并公開進行。開題報告評審小組由3名以上具有高級職稱的同行專家組成，其中應有一名企業(yè)專家。研究生應向專家評審小組作出全面的報告，專家評審小組經認真評審后填寫具體評審意見。二、 全日制專業(yè)學位研究生學位論文

2、開題報告一般應不遲于第一學年末完成。評審通過后，各學院應將研究生的開題報告及其評審材料匯總后送交研究生學院，并裝訂、歸檔。三、 開題報告中“一、選題報告”部分，必須由研究生本人采用計算機書寫和打印，一律用小四號仿宋體字（仿宋_GB2312）書寫。開題報告撰寫字數(shù)不得少于5000漢字。四、 研究課題來源：論文選題應直接來源于生產實際或具有明確的工程背景與應用價值，并具有一定的技術難度和工作量。主要來源分為：A、企業(yè)項目；B、部（?。╉椖?；C、國家項目；D、自擬項目；E、其他項目，選擇其中一項。五、 碩士論文類型：A、工程設計類（包括工程設計、建筑設計、產品設計、工藝設計、工業(yè)設計等）；B、技術研

3、究類（包括應用基礎研究、應用研究、預先研究、實驗研究、系統(tǒng)研究等）；C、計算機軟件類（包括系統(tǒng)軟件、應用軟件等）；D、工程管理類（包括工程管理、工程規(guī)劃等）；E、其他類，選擇其中一項。六、 開題報告用紙為A4(210mm297mm)標準大小的白紙，一律采取正反面打印，于左側裝訂成冊。各欄目空格不夠時，請自行加頁。七、 開題報告參考文獻量不得少于20篇，其中外文文獻不得少于5篇；“參考文獻”著錄按照GB7714-87文后參考文獻著錄規(guī)則執(zhí)行。八、 開題報告評審通過后，分別由研究生本人、指導教師（含企業(yè)指導教師）、專業(yè)學位領域所在學院存檔一份，研究生學院存檔一份。一、選題報告項目名稱 研究課題來源

4、自擬項目論文類型技術研究類1、學位論文（設計）選題的目的和意義1-1、本選題研究領域歷史、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢分析化石燃料的開采、儲存、運輸、加工和使用過程中的泄露和排放所引起的生態(tài)系統(tǒng)污染，導致有毒有害物質在環(huán)境中的積累和油類污染日趨嚴重1。據(jù)估計，全世界每年約有 1109t 石油及其產品通過各種途徑進入地下水、地表水及土壤2，對環(huán)境造成嚴重影響。隨著近年來海上石油開發(fā)和石油運輸發(fā)展、溢油事件的頻繁發(fā)生和含油廢水的大量排放，海洋環(huán)境也受到了石油的嚴重污染。多環(huán)芳烴（PolycyclicAromatic Hydrocarbons, PAHs）不僅存在于石油及其產品中，而且也來源于各種化石燃料及有機化

5、合物的不完全燃燒3。部分多環(huán)芳烴不僅具有“三致”作用致癌、致畸和致突變性，還有促進致癌作用，PAHs 占目前已知的 1000 多種致癌物質的三分之一以上4。大部分多環(huán)芳烴在環(huán)境中比較穩(wěn)定，并難以降解。另一方面由于 PAHs 的低水溶性和高親脂性，使其可通過食物鏈進入生態(tài)系統(tǒng)，逐級富集在生物體內，從而對人類健康和整個生態(tài)系統(tǒng)的安全構成很大的危害。因此，對于多環(huán)芳烴在環(huán)境中的分布、遷移轉化規(guī)律以及如何將其從環(huán)境中去除成為人們研究的熱點問題之一。石油烴類污染物主要是由烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴、烯烴等組成的復雜混合物5，其中大多具有毒性，有長期毒性，甚至致癌，并且這些石油烴類物質難以降解。它們如果長時間積

6、累在土壤中，會給生態(tài)系統(tǒng)帶來嚴重的危害，也會被水體和土壤中的動植物富集,并通過食物鏈傳遞給人體6-7，從而導致三致(致癌、致畸、致突變)問題。一般的傳統(tǒng)降解方法不能有效地降解石油烴類污染物，微生物修復(Bioremediation)是近年來發(fā)展起來的一項清潔環(huán)境的低投資、高效益、便于應用、發(fā)展?jié)摿Υ蟮男屡d方法，具有成本費用低、處理效果好、無二次污染等優(yōu)點8。微生物修復（降解）是環(huán)境中多環(huán)芳烴去除的最主要途徑9。多環(huán)芳烴降解菌的篩選一直是國內外生物降解的一個重要方面。迄今已分離到多種降解菌，但多以降解萘、菲等低分子量 PAHs 為主。近年來，進一步篩選四環(huán)或四環(huán)以上的高分子量 PAHs 高效降解

7、菌成為多環(huán)芳烴修復工作的必然趨勢。而芘作為高分子量 PAHs 的典型代表，常被作為監(jiān)測 PAHs 污染的指示物和其他 PAHs光化學降解、生物降解的模型分子10。在自然環(huán)境中，低分子量的 PAHs（雙環(huán)或三環(huán)）毒性小，比較容易被生物降解，而四環(huán)或四環(huán)以上的高分子量 PAHs 毒性大，難以被生物降解11。因此，如何加快四環(huán)或四環(huán)以上的高分子量 PAHs 的轉化速率并提高多環(huán)芳烴的去除效率，成為利用生物法去除多環(huán)芳烴亟待解決的問題之一。近年來世界各國對石油污染特別是多環(huán)芳烴的污染的治理問題極為重視，常用的治理方法有物理法、化學法和生物法等。物理法和化學法都存在著某些缺陷，如可操作性差，費用高，可能

8、對環(huán)境造成二次污染等。相對地，微生物在自然環(huán)境中無處不在，且繁殖速率快，環(huán)境適應力強，代謝類型多，所以微生物修復的研究和應用最為廣泛，通常就把微生物修復技術統(tǒng)稱為生物修復(Bioremediation)12。微生物降解被認為是多環(huán)芳烴在自然界中主要的降解途徑，應用生物降解來治理被污染環(huán)境的生物修復技術近年來發(fā)展很快，這種方法的主要優(yōu)點是經濟、安全、所能處理的閾值低和殘留少，應用前景十分廣闊13。1、學位論文（設計）選題的目的和意義1-2、前人在本選題研究領域中的工作成果簡述自 20 世紀 50 年代起，國外學者在菌種篩選上做了大量工作，許多細菌、真菌、藻類都有降解 PAHs 的能力。常見的微生

9、物有假單胞菌屬（Pseudomonas）14、芽胞桿菌屬（Bacillus）15、分枝桿菌（Mycobacterium）、棒狀桿菌屬（Corynebacterium）、紅球菌屬（Rhodococcus）、黃桿菌屬（Flavobacterium）、拜葉林克氏菌屬（Beijernckia）、氣單胞菌屬（Aeromonas）、藍細菌（Cyanobacteria）、微球菌屬（Micrococcus）、諾卡氏菌屬（Nocardia）和弧菌屬（VIbrio）等16。有些真菌也具有降解 PAHs 的能力，其中研究較多的是白腐真菌（White rot fungi）17。有些藻類也能降解 PAHs，但是，因為它

10、們光能自養(yǎng)的局限，降解效率較低，關于這方面的研究不多。Piriya Klankeo等18從土壤中篩選出以芘為唯一碳源生長的Diaphorobacter菌屬KOTLB和Pseudoxanthomonas菌屬RN402，在液體培養(yǎng)基中KOTLB和RN402在16d內對100 mg/L的芘降解率達99%。李全霞等19從多環(huán)芳烴污染的土壤中分離到一株能芘高效降解放線菌M11，屬于分枝桿菌屬(Mycobacterium sp.)。菌株M11能以菲、蒽、熒蒽和芘為唯一碳源生長，在含芘50、100和200 mg/L 的無機鹽液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)16 d 降解率分別達到76.9 %、91.8 %和79.23 %。

11、菌株M11對芘的降解具有較廣泛的pH范圍，在芘濃度100 mg/L，pH為59的液體條件下，均可生長。根據(jù)已報道的芘降解菌的雙加氧酶同源序列設計引物，PCR擴增出編碼雙加氧酶大亞基和小亞基的基因片段，序列分析表明與已知降解芘的分枝桿菌的雙加氧酶基因具有高度同源性.劉艷鋒等20通過對某煉油廠生化反應池的活性污泥的富集與馴化，得到一組能以芘為唯一碳源的混合微生物DP。將混和菌DP分離純化，可得到6種芘降解菌DP1，DP2，DP3，DP4，DP5和DP6。通過顯微鏡觀察各降解菌的菌落特征及革蘭氏染色實驗，初步判斷DP1為細菌，其他為放線菌。在芘質量濃度為100 mgL-1的培養(yǎng)基中培養(yǎng)44 h 后，

12、6種菌對芘的降解率分別為46.2 %，83.2 %，23.6 %，11.3 %，53.3 %，13.6 %，其中DP2 為芘的高效降解菌。Jimenez等21通過改變細胞表面性質以加快多環(huán)芳烴的降解,把微生物細胞吸附在石蠟上,再加到含芘的水溶液中,發(fā)現(xiàn)和微生物與石蠟分別加入相比,芘的降解速度提高了8.5倍。也有人用添加共溶劑或表面活性劑的方法來提高多環(huán)芳烴的微生物降解效率22。1、學位論文（設計）選題的目的和意義一般情況下環(huán)境中存在的多環(huán)芳烴并非以某一類單獨存在,往往是多種多環(huán)芳烴混合存在,微生物在降解某種特定多環(huán)芳烴的時候,勢必會受到其他多環(huán)芳烴的影響,Dan L. McNally,et a

13、l.2等研究發(fā)現(xiàn),好氧條件下萘存在時可使菲的降解率提高5倍,芘提高2倍,同時發(fā)現(xiàn)菲存在時可抑制芘的降解,厭氧條件也有同樣結果。MichieiSho,et al.3發(fā)現(xiàn)分枝桿菌菌株S65可利用芘、菲和熒蒽,苯并蒽,當苯并芘或菲作為芘的共代謝底物時,可以提高芘的降解率。張志杰等4研究了1株芽孢桿菌對蒽、菲、芘在單基質及混合基質條件下降解性能的研究,發(fā)現(xiàn)在單基質條件下,起初的82 h內,該菌株對蒽的降解轉化效果最好,菲最差,反應進行到106 h,各PAHs的濃度均接近于0;在混合基質條件下,菲的競爭代謝能力最強,芘最小。一般人們認為有機物溶解于水中時才能被較好的降解，吸附于土壤顆粒表面的有機物則不容

14、易被微生物利用，從而影響生物修復的效率。但Ehrhardt and Rehm5、Harms and Zehn-der6認為微生物吸附到土壤顆粒表面可以促進目標底物0解吸附。微生物降解土壤中的多環(huán)芳烴,可能是分泌了類似于表面活性劑的物質,使得緊密結合到土壤顆粒表面的多環(huán)芳烴溶解于該物質而脫離土壤顆粒。一般來說土壤中傳質效果差是制約微生物降解土壤環(huán)境中多環(huán)芳烴的主要技術難題,Seung H. Wooet al.7采用土壤-泥漿系統(tǒng),在不同土壤濃度的條件下,研究了不同傳質對菲降解的影響,結果表明土壤濃度為2 wt.%條件下,不同傳質對菲降解的影響不大,在土壤濃度為6與18 wt.%的條件下,傳質低的

15、條件下菲的降解效率要高于傳質高的降解效率, 研究結果說明在土壤-泥漿系統(tǒng)中,不同土壤濃度下傳質的高低可以影響多環(huán)芳烴的降解效率,但并非低傳質是制約微生物降解土壤環(huán)境中多環(huán)芳烴的惟一因素。因此在自然界土壤環(huán)境中,應該綜合考慮如何提高細菌降解多環(huán)芳烴的效率。2、學位論文（設計）選題研究方案2-1、本選題研究的主要內容和重點研究內容：對土樣進行馴化培養(yǎng)，馴化所用的培養(yǎng)基是無機鹽培養(yǎng)基，多環(huán)芳烴為唯一碳源，設計5組不同濃度梯度。由于是用來篩選真菌，需在培養(yǎng)基中加入鏈霉素，適量吐溫80有助于馴化。將馴化得到的菌液稀釋不同梯度后，在含有鏈霉素的無機鹽培養(yǎng)基中用涂布法培養(yǎng)，多環(huán)芳烴為碳源，25培養(yǎng)數(shù)天。真菌

16、長出后進行劃線分離提純。將分離出的真菌加入到含有多環(huán)芳烴的無機鹽溶液中，通過設置不同的pH值，不同的碳源濃度，不同的溫度來檢測真菌對多環(huán)芳烴的降解率。例如：分離出A,B,C,3種菌，則分別在含多環(huán)芳烴的溶液中添加等量菌的A,B,C,A+B,A+C,B+C及三菌菌混合培養(yǎng)菌，分別測定其對多環(huán)芳烴的降解率。如果分離出很多菌株，則只需選擇活性加大的菌株。多環(huán)芳烴降解率的測定用紫外分光光度計檢測。制備微生物絮凝劑：將分離出的具有高活性的菌株進行發(fā)酵培養(yǎng)。取發(fā)酵液測絮凝率，絮凝率的測定方法如下；取發(fā)酵液測定其吸光度, 以同樣處理的、加等量蒸餾水的高嶺土懸濁液作為對照, 來確定發(fā)酵液或絮凝劑的絮凝活性(用

17、絮凝率來表征):絮凝率(%) = (AB) / A 100%, 其中 A對照組的吸光度,B待測樣品的吸光度選擇絮凝效果好的絮凝劑，并檢測對多環(huán)芳烴的降解率。對所培養(yǎng)的菌種進行鑒定，判斷微生物的種屬。研究重點：（1）篩選出活性高的微生物，經馴化后使其對PAHs有較高降解效率。（2）微生物對多環(huán)芳烴降解性能的研究，找出最佳生長環(huán)境和最適降解條件。（3）制備高效降解率的微生物絮凝劑。2、學位論文（設計）選題研究方案2-2、技術方案的分析、選擇（技術路線，技術措施）技術路線：首先需要篩選土樣里面的微生物，分離純化所需菌株，然后對菌株進行馴化處理，使得篩選出的菌株有較高活性，這個過程需要設置不同濃度梯度

18、的碳源濃度。對所篩選出的菌株進行發(fā)酵培養(yǎng)用來制備微生物絮凝劑，發(fā)酵培養(yǎng)周期約一個月。用紫外分光光度計檢測微生物的絮凝率及其所制備的絮凝劑對PAHs的降解率。技術措施：實驗過程中需要不斷優(yōu)化微生物的生長環(huán)境，實驗將采用均勻設計的方案進行優(yōu)化，盡可能考慮多種影響因素，并在較短的時間內完成優(yōu)化。2-3、實施技術方案所需的條件（技術條件、試驗條件）實驗中需要用到設備：紫外分光光度計、旋轉蒸發(fā)儀、高壓滅菌箱、恒溫培養(yǎng)箱、恒溫振蕩培養(yǎng)箱、超凈工作臺、電子天平、移液槍、pH計、高速離心機。實驗中藥品試劑：菲、芘均購自阿拉丁公司，正己烷，環(huán)己烷，石油醚，硅膠板，濃硫酸，瓊脂粉，蛋白胨，酵母膏，無機鹽試劑。2、

19、學位論文（設計）選題研究方案2-4、存在的主要問題和技術關鍵存在的主要問題：多環(huán)芳烴結構復雜、性質穩(wěn)定、污染面廣而分散，單純靠自然微生物降解很慢，我們應找出微生物降解多環(huán)芳烴的影響因素，通過工程手段加快降解。多環(huán)芳烴結構復雜、性質穩(wěn)定、污染面廣而分散，單純靠自然微生物降解很慢，我們應找出微生物降解多環(huán)芳烴的影響因素，通過工程手段加快降解。多環(huán)芳烴結構復雜、性質穩(wěn)定、污染面廣而分散，單純靠自然微生物降解很慢，我們應找出微生物降解多環(huán)芳烴的影響因素，通過工程手段加快降解。技術關鍵：我們需要找出微生物的最適生長環(huán)境和最佳降解條件，這個過程需要我們不斷研究和反復試驗。2-5、預期能夠達到的研究目標（明

20、確新見解及創(chuàng)新點）創(chuàng)新點：1、 本課題選用的是紅豆杉根際土壤，擬從紅豆杉根際土壤中獲得PAHs的高效降解菌。2、 課題不僅研究紅豆杉根際土壤微生物對PAHs的降解率，還進一步研究微生物自身的絮凝效果，制備微生物絮凝劑。預期目標：希望通過該課題的研究，獲得既具有較高降解率又具有較高絮凝活性的菌株。3、學位論文（設計）研究計劃進度表2013.1 2014.5 查閱文獻2014.5 2014.7 進行真菌的篩選及馴化處理，測定其對PAHs的降解率2014.7 2010.10 制備微生物絮凝劑，測定其對PAHs的降解率2014.102014.11 細菌的篩選及馴化處理，測定其對PAHs的降解率2014

21、.112015.1 制備微生物絮凝劑，測定其對PAHs的降解率2015.2 撰寫論文4、學位論文（設計）研究經費預算及經費落實培養(yǎng)皿800個，費用510元菲，芘，費用400元硅膠板，費用180元Corning管，費用70元有機溶劑，費用400元口罩手套，費用100元比色管2盒，費用150元5、學位論文（設計）主要參考文獻目錄1Harayama S. Polycyclic aromatic hydrocarbon bioremediation designJ. Current Opinion in Biotechnology. 1997, 8(3): 268-273.2袁紅莉，楊金水，王占生，等

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