大连交通大学开题报告


全日制专业学位研究生 学位论文开题报告 论 文 题 目： 工 程 领 域： 研 究 方 向： 姓 名： 研究生学号： 导 师 姓 名： 校内: 企业: 学 院： 大连交通大学研究生学院制 2014年 07月 01日填  填 报 说 明 开题报告由全日制专业学位研究生本人撰写，经指导教师（含企业指导教师）详细评阅通过后，由研究生在指定的开题报告评审组会上接受质疑、评议。开题报告评审组会由专业学位领域所在学院负责组织召开，并公开进行。开题报告评审小组由3名以上具有高级职称的同行专家组成，其中应有一名企业专家。研究生应向专家评审小组作出全面的报告，专家评审小组经认真评审后填写具体评审意见。 全日制专业学位研究生学位论文开题报告一般应不迟于第一学年末完成。评审通过后，各学院应将研究生的开题报告及其评审材料汇总后送交研究生学院，并装订、归档。 开题报告中“一、选题报告”部分，必须由研究生本人采用计算机书写和打印，一律用小四号仿宋体字（仿宋_GB2312）书写。开题报告撰写字数不得少于5000汉字。 研究课题来源：论文选题应直接来源于生产实际或具有明确的工程背景与应用价值，并具有一定的技术难度和工作量。主要来源分为：A、企业项目；B、部（省）项目；C、国家项目；D、自拟项目；E、其他项目，选择其中一项。 硕士论文类型：A、工程设计类（包括工程设计、建筑设计、产品设计、工艺设计、工业设计等）；B、技术研究类（包括应用基础研究、应用研究、预先研究、实验研究、系统研究等）；C、计算机软件类（包括系统软件、应用软件等）；D、工程管理类（包括工程管理、工程规划等）；E、其他类，选择其中一项。 开题报告用纸为A4(210mm×297mm)标准大小的白纸，一律采取正反面打印，于左侧装订成册。各栏目空格不够时，请自行加页。 开题报告参考文献量不得少于20篇，其中外文文献不得少于5篇；“参考文献”著录按照GB7714-87文后参考文献著录规则执行。 开题报告评审通过后，分别由研究生本人、指导教师（含企业指导教师）、专业学位领域所在学院存档一份，研究生学院存档一份。一、选题报告 项目名称 研究课题来源 自拟项目 论文类型 技术研究类 1、学位论文（设计）选题的目的和意义 1-1、本选题研究领域历史、现状、发展趋势分析 化石燃料的开采、储存、运输、加工和使用过程中的泄露和排放所引起的生态系统污染，导致有毒有害物质在环境中的积累和油类污染日趋严重[1]。据估计，全世界每年约有 1×109t 石油及其产品通过各种途径进入地下水、地表水及土壤[2]，对环境造成严重影响。随着近年来海上石油开发和石油运输发展、溢油事件的频繁发生和含油废水的大量排放，海洋环境也受到了石油的严重污染。多环芳烃（PolycyclicAromatic Hydrocarbons, PAHs）不仅存在于石油及其产品中，而且也来源于各种化石燃料及有机化合物的不完全燃烧[3]。部分多环芳烃不仅具有“三致”作用——致癌、致畸和致突变性，还有促进致癌作用，PAHs 占目前已知的 1000 多种致癌物质的三分之一以上[4]。大部分多环芳烃在环境中比较稳定，并难以降解。另一方面由于 PAHs 的低水溶性和高亲脂性，使其可通过食物链进入生态系统，逐级富集在生物体内，从而对人类健康和整个生态系统的安全构成很大的危害。因此，对于多环芳烃在环境中的分布、迁移转化规律以及如何将其从环境中去除成为人们研究的热点问题之一。 石油烃类污染物主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃、烯烃等组成的复杂混合物[5]，其中大多具有毒性，有长期毒性，甚至致癌，并且这些石油烃类物质难以降解。它们如果长时间积累在土壤中，会给生态系统带来严重的危害，也会被水体和土壤中的动植物富集,并通过食物链传递给人体[6-7]，从而导致三致(致癌、致畸、致突变)问题。一般的传统降解方法不能有效地降解石油烃类污染物，微生物修复(Bioremediation)是近年来发展起来的一项清洁环境的低投资、高效益、便于应用、发展潜力大的新兴方法，具有成本费用低、处理效果好、无二次污染等优点[8]。 微生物修复（降解）是环境中多环芳烃去除的最主要途径[9]。多环芳烃降解菌的筛选一直是国内外生物降解的一个重要方面。迄今已分离到多种降解菌，但多以降解萘、菲等低分子量 PAHs 为主。近年来，进一步筛选四环或四环以上的高分子量 PAHs 高效降解菌成为多环芳烃修复工作的必然趋势。而芘作为高分子量 PAHs 的典型代表，常被作为监测 PAHs 污染的指示物和其他 PAHs光化学降解、生物降解的模型分子[10]。 在自然环境中，低分子量的 PAHs（双环或三环）毒性小，比较容易被生物降解，而四环或四环以上的高分子量 PAHs 毒性大，难以被生物降解[11]。因此，如何加快四环或四环以上的高分子量 PAHs 的转化速率并提高多环芳烃的去除效率，成为利用生物法去除多环芳烃亟待解决的问题之一。 近年来世界各国对石油污染特别是多环芳烃的污染的治理问题极为重视，常用的治理方法有物理法、化学法和生物法等。物理法和化学法都存在着某些缺陷，如可操作性差，费用高，可能对环境造成二次污染等。相对地，微生物在自然环境中无处不在，且繁殖速率快，环境适应力强，代谢类型多，所以微生物修复的研究和应用最为广泛，通常就把微生物修复技术统称为生物修复(Bioremediation)[12]。 微生物降解被认为是多环芳烃在自然界中主要的降解途径，应用生物降解来治理被污染环境的生物修复技术近年来发展很快，这种方法的主要优点是经济、安全、所能处理的阈值低和残留少，应用前景十分广阔[13]。 1、学位论文（设计）选题的目的和意义 1-2、前人在本选题研究领域中的工作成果简述 自 20 世纪 50 年代起，国外学者在菌种筛选上做了大量工作，许多细菌、真菌、藻类都有降解 PAHs 的能力。常见的微生物有假单胞菌属（Pseudomonas）[14]、芽胞杆菌属（Bacillus）[15]、分枝杆菌（Mycobacterium）、棒状杆菌属（Corynebacterium）、红球菌属（Rhodococcus）、黄杆菌属（Flavobacterium）、拜叶林克氏菌属（Beijernckia）、气单胞菌属（Aeromonas）、蓝细菌（Cyanobacteria）、微球菌属（Micrococcus）、诺卡氏菌属（Nocardia）和弧菌属（VIbrio）等[16]。有些真菌也具有降解 PAHs 的能力，其中研究较多的是白腐真菌（White rot fungi）[17]。有些藻类也能降解 PAHs，但是，因为它们光能自养的局限，降解效率较低，关于这方面的研究不多。 Piriya Klankeo等[18]从土壤中筛选出以芘为唯一碳源生长的Diaphorobacter菌属KOTLB和Pseudoxanthomonas菌属RN402，在液体培养基中KOTLB和RN402在16d内对100 mg/L的芘降解率达99%。 李全霞等[19]从多环芳烃污染的土壤中分离到一株能芘高效降解放线菌M11，属于分枝杆菌属(Mycobacterium sp.)。菌株M11能以菲、蒽、荧蒽和芘为唯一碳源生长，在含芘 50、100和200 mg/L 的无机盐液体培养基中培养16 d 降解率分别达到76.9 %、91.8 %和79.23 %。菌株M11对芘的降解具有较广泛的pH范围，在芘浓度100 mg/L，pH为5~9的液体条件下，均可生长。根据已报道的芘降解菌的双加氧酶同源序列设计引物，PCR扩增出编码双加氧酶大亚基和小亚基的基因片段，序列分析表明与已知降解芘的分枝杆菌的双加氧酶基因具有高度同源性. 刘艳锋等[20]通过对某炼油厂生化反应池的活性污泥的富集与驯化，得到一组能以芘为唯一碳源的混合微生物DP。将混和菌DP分离纯化，可得到6种芘降解菌DP1，DP2， DP3，DP4，DP5和DP6。通过显微镜观察各降解菌的菌落特征及革兰氏染色实验，初步判断DP1为细菌，其他为放线菌。在芘质量浓度为100 mg·L-1的培养基中培养44 h 后，6种菌对芘的降解率分别为46.2 %，83.2 %，23.6 %，11.3 %，53.3 %，13.6 %，其中DP2 为芘的高效降解菌。 Jimenez等[21]通过改变细胞表面性质以加快多环芳烃的降解,把微生物细胞吸附在石蜡上,再加到含芘的水溶液中,发现和微生物与石蜡分别加入相比,芘的降解速度提高了8.5倍。也有人用添加共溶剂或表面活性剂的方法来提高多环芳烃的微生物降解效率[22]。  1、学位论文（设计）选题的目的和意义 一般情况下环境中存在的多环芳烃并非以某一类单独存在,往往是多种多环芳烃混合存在,微生物在降解某种特定多环芳烃的时候,势必会受到其他多环芳烃的影响,Dan L. McNally,et al.[2]等研究发现,好氧条件下萘存在时可使菲的降解率提高5倍,芘提高2倍,同时发现菲存在时可抑制芘的降解,厌氧条件也有同样结果。MichieiSho,et al.[3]发现分枝杆菌菌株S65可利用芘、菲和荧蒽,苯并蒽,当苯并芘或菲作为芘的共代谢底物时,可以提高芘的降解率。张志杰等[4]研究了1株芽孢杆菌对蒽、菲、芘在单基质及混合基质条件下降解性能的研究,发现在单基质条件下,起初的82 h内,该菌株对蒽的降解转化效果最好,菲最差,反应进行到106 h,各PAHs的浓度均接近于0;在混合基质条件下,菲的竞争代谢能力最强,芘最小。一般人们认为有机物溶解于水中时才能被较好的降解，吸附于土壤颗粒表面的有机物则不容易被微生物利用，从而影响生物修复的效率。但Ehrhardt and Rehm[5]、Harms and Zehn-der[6]认为微生物吸附到土壤颗粒表面可以促进目标底物0解吸附。微生物降解土壤中的多环芳烃,可能是分泌了类似于表面活性剂的物质,使得紧密结合到土壤颗粒表面的多环芳烃溶解于该物质而脱离土壤颗粒。一般来说土壤中传质效果差是制约微生物降解土壤环境中多环芳烃的主要技术难题,Seung H. Wooet al.[7]采用土壤-泥浆系统,在不同土壤浓度的条件下,研究了不同传质对菲降解的影响,结果表明土壤浓度为2 wt.%条件下,不同传质对菲降解的影响不大,在土壤浓度为6与18 wt.%的条件下,传质低的条件下菲的降解效率要高于传质高的降解效率, 研究结果说明在土壤-泥浆系统中,不同土壤浓度下传质的高低可以影响多环芳烃的降解效率,但并非低传质是制约微生物降解土壤环境中多环芳烃的惟一因素。因此在自然界土壤环境中,应该综合考虑如何提高细菌降解多环芳烃的效率。  2、学位论文（设计）选题研究方案 2-1、本选题研究的主要内容和重点 研究内容：  = 1 \* GB2 ⑴对土样进行驯化培养，驯化所用的培养基是无机盐培养基，多环芳烃为唯一碳源，设计5组不同浓度梯度。由于是用来筛选真菌，需在培养基中加入链霉素，适量吐温80有助于驯化。  = 2 \* GB2 ⑵将驯化得到的菌液稀释不同梯度后，在含有链霉素的无机盐培养基中用涂布法培养，多环芳烃为碳源，25℃培养数天。真菌长出后进行划线分离提纯。  = 3 \* GB2 ⑶将分离出的真菌加入到含有多环芳烃的无机盐溶液中，通过设置不同的pH值，不同的碳源浓度，不同的温度来检测真菌对多环芳烃的降解率。例如：分离出A,B,C,3种菌，则分别在含多环芳烃的溶液中添加等量菌的A,B,C,A+B,A+C,B+C及三菌菌混合培养菌，分别测定其对多环芳烃的降解率。如果分离出很多菌株，则只需选择活性加大的菌株。多环芳烃降解率的测定用紫外分光光度计检测。  = 4 \* GB2 ⑷制备微生物絮凝剂：将分离出的具有高活性的菌株进行发酵培养。取发酵液测絮凝率，絮凝率的测定方法如下； 取发酵液测定其吸光度, 以同样处理的、加等量蒸馏水的高岭土悬浊液作为对照, 来确定发酵液或絮凝剂的絮凝活性(用絮凝率来表征): 絮凝率(%) = (A−B) / A × 100%, 其中 A——对照组的吸光度, B——待测样品的吸光度 选择絮凝效果好的絮凝剂，并检测对多环芳烃的降解率。  = 4 \* GB2 ⑷对所培养的菌种进行鉴定，判断微生物的种属。 研究重点： （1）筛选出活性高的微生物，经驯化后使其对PAHs有较高降解效率。 （2）微生物对多环芳烃降解性能的研究，找出最佳生长环境和最适降解条件。 （3）制备高效降解率的微生物絮凝剂。 2、学位论文（设计）选题研究方案 2-2、技术方案的分析、选择（技术路线，技术措施） 技术路线： 首先需要筛选土样里面的微生物，分离纯化所需菌株，然后对菌株进行驯化处理，使得筛选出的菌株有较高活性，这个过程需要设置不同浓度梯度的碳源浓度。对所筛选出的菌株进行发酵培养用来制备微生物絮凝剂，发酵培养周期约一个月。用紫外分光光度计检测微生物的絮凝率及其所制备的絮凝剂对PAHs的降解率。 技术措施： 实验过程中需要不断优化微生物的生长环境，实验将采用均匀设计的方案进行优化，尽可能考虑多种影响因素，并在较短的时间内完成优化。 2-3、实施技术方案所需的条件（技术条件、试验条件） 实验中需要用到设备： 紫外分光光度计、旋转蒸发仪、高压灭菌箱、恒温培养箱、恒温振荡培养箱、超净工作台、电子天平、移液枪、pH计、高速离心机。 实验中药品试剂： 菲、芘均购自阿拉丁公司，正己烷，环己烷，石油醚，硅胶板，浓硫酸，琼脂粉，蛋白胨，酵母膏，无机盐试剂。 2、学位论文（设计）选题研究方案 2-4、存在的主要问题和技术关键 存在的主要问题： 多环芳烃结构复杂、性质稳定、污染面广而分散，单纯靠自然微生物降解很慢，我们应找出微生物降解多环芳烃的影响因素，通过工程手段加快降解。 多环芳烃结构复杂、性质稳定、污染面广而分散，单纯靠自然微生物降解很慢，我们应找出微生物降解多环芳烃的影响因素，通过工程手段加快降解。 多环芳烃结构复杂、性质稳定、污染面广而分散，单纯靠自然微生物降解很慢，我们应找出微生物降解多环芳烃的影响因素，通过工程手段加快降解。 技术关键：我们需要找出微生物的最适生长环境和最佳降解条件，这个过程需要我们不断研究和反复试验。 2-5、预期能够达到的研究目标（明确新见解及创新点） 创新点： 本课题选用的是红豆杉根际土壤，拟从红豆杉根际土壤中获得PAHs的高效降解菌。 课题不仅研究红豆杉根际土壤微生物对PAHs的降解率，还进一步研究微生物自身的絮凝效果，制备微生物絮凝剂。 预期目标：希望通过该课题的研究，获得既具有较高降解率又具有较高絮凝活性的菌株。 3、学位论文（设计）研究计划进度表 2013.1 ～2014.5 查阅文献 2014.5 ～2014.7 进行真菌的筛选及驯化处理，测定其对PAHs的降解率 2014.7 ～2010.10 制备微生物絮凝剂，测定其对PAHs的降解率 2014.10～2014.11 细菌的筛选及驯化处理，测定其对PAHs的降解率 2014.11～2015.1 制备微生物絮凝剂，测定其对PAHs的降解率 2015.2 ～ 撰写论文 4、学位论文（设计）研究经费预算及经费落实 培养皿800个，费用510元 菲，芘，费用400元 硅胶板，费用180元 Corning管，费用70元 有机溶剂，费用400元 口罩手套，费用100元 比色管2盒，费用150元 5、学位论文（设计）主要参考文献目录 [1]Harayama S. Polycyclic aromatic hydrocarbon bioremediation design[J]. Current Opinion in Biotechnology. 1997, 8(3): 268-273. [2]袁红莉，杨金水，王占生，等. 降解石油微生物菌种的筛选及降解特性[J]. 中国环境科学.2003(02): 46-50. [3]Wilson S C, J