發(fā)布時(shí)間：2020-07-15 01:36

【摘要】：畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致大量的畜禽糞便集中堆放和無(wú)序處理,使得其中的類固醇激素進(jìn)入周圍環(huán)境,造成土壤和水體的類固醇激素,其中17β-雌二醇(E2)為主要的污染物。另外,生物炭比表面積大,吸附能力強(qiáng),在土壤改良和畜禽糞便堆肥過(guò)程中往往作為調(diào)理劑使用,而這些生物炭對(duì)雌激素有較強(qiáng)的吸附作用。因此本文研究了一株白囊耙齒菌ZK1對(duì)溶液中及生物炭吸附E2的降解,但在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)菌株ZK1可降解生物炭并溶出重金屬銅鋅,因此本文也同時(shí)研究了菌株ZK1對(duì)生物炭的降解,結(jié)果如下:(1)菌株ZK1能以E2為唯一碳源進(jìn)行生長(zhǎng),降解E2的溫度和pH適應(yīng)范圍較寬,最佳溫度和pH分別為35℃和6.10。菌株ZK1以NH_4~+和NO_3~-為唯一氮源培養(yǎng)7d后對(duì)E2的降解率分別為77.6%和65.4%。葡萄糖為共存碳源時(shí)可將E2的降解率提高20.7%。菌株ZK1對(duì)低濃度的E2具有較高的降解能力,隨著濃度的增加,降解率逐漸下降,增加至20mg/kg時(shí),E2的降解率降低至81.4%。菌株ZK1在降解E2的過(guò)程中積累中間代謝產(chǎn)物雌酮(E1),隨著時(shí)間的延長(zhǎng)菌株ZK1會(huì)同時(shí)降解E1和E2。(2)生物炭對(duì)雌激素有較強(qiáng)的吸附能力,8h后達(dá)到平衡。菌株ZK1對(duì)生物吸附E2的降解受到E2吸附量的影響,當(dāng)吸附量較低時(shí),菌株對(duì)E2的降解能力下降,隨著吸附量的增加,菌株ZK1對(duì)E2的降解能力逐漸提高,當(dāng)溶液中E2初始濃度為5mg/L和20mg/L時(shí),生物炭吸附可抑制菌株ZK1對(duì)E2的降解,導(dǎo)致E2降解率下降26%和12.05%,當(dāng)濃度為50mg/L時(shí),生物炭能夠促進(jìn)菌株ZK1對(duì)E2的降解,降解率增加了6%。同時(shí),在E2濃度為50mg/L,加入生物炭后,再加入葡萄糖,可以將E2的的降解率提高7.5%。(3)掃描電鏡和紅外光譜分析表明菌株ZK1的菌絲可進(jìn)入生物炭的孔隙中對(duì)芳香烴類和醚類化合物進(jìn)行降解。另外,菌株ZK1可以將生物炭中的有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)的銅和鋅轉(zhuǎn)化為交換態(tài)和鐵錳結(jié)合態(tài),從而增加生物炭中有效態(tài)銅和鋅的含量。而在生物炭中分別添加葡萄糖和羧甲基纖維素鈉,與原炭相比,葡萄糖和羧甲基纖維素鈉并不能促進(jìn)菌株ZK1對(duì)生物炭中有效態(tài)銅和鋅的增加。菌株ZK1可利用葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸,發(fā)酵液的最低pH值可達(dá)3.9,有機(jī)酸為主要蘋果酸、檸檬酸、乙酸和草酸,濃度分別為329.98、206.64、274.72和50.4mg/L。pH為3.9的發(fā)酵液可將生物炭中的交換態(tài)、鐵錳結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)銅和鋅浸提出來(lái),浸提出來(lái)的銅和鋅分別占總量的8.32%和9.21%。通過(guò)用相同pH的發(fā)酵液、硝酸溶液以及將發(fā)酵液中和后的三種溶液浸洗生物炭,發(fā)現(xiàn)三種溶液中都可以浸提出銅鋅,因此發(fā)酵液既可以通過(guò)酸根淋洗出生物炭中的銅鋅,同時(shí)也可以通過(guò)有機(jī)酸根螯合生物炭中銅鋅。以上研究結(jié)果表明,白囊耙齒菌ZK1對(duì)E2有較強(qiáng)的降解能力,并且對(duì)溫度、pH、碳源和氮源有較強(qiáng)的適應(yīng)能力,不僅可以對(duì)溶液中的E2進(jìn)行降解,對(duì)生物炭吸附的E2也可進(jìn)行降解。同時(shí)菌株ZK1還可以降解低溫制備的雞糞生物炭,并且通過(guò)產(chǎn)酶和發(fā)酵產(chǎn)酸活化銅和鋅的形態(tài),增加有效態(tài)銅和鋅的釋放,因此在利用菌株ZK1進(jìn)行雌激素污染環(huán)境修復(fù)時(shí)應(yīng)該使用高溫制備的不含重金屬的生物炭,以減少帶來(lái)的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X713
【圖文】：

有很強(qiáng)的降解能力，菌株在前兩天對(duì) E2 降解緩慢，從第三天起速速明顯加速，到第九天左右，溶液中幾乎檢測(cè)不到 E2 的存在，其濃度為 0.09mg/L。而且從圖 3.2 中的液相色譜圖可以確定白囊耙齒菌能夠高效快速的降解液體中E2，且圖3.2中在5.5min左右峰為E2。圖 3.1 菌株 ZK1 對(duì) E2 的降解Fig. 3.1 Degradation of E2 by the strain ZK10.01.02.03.04.05.06.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10度（濃g/l)mtoncenCration時(shí)間/dTime對(duì)照E2

圖 3.3 菌株 ZK1 在不同溫度下對(duì) E2 的降解. 3.3 Degradation rate of E2 by strain ZK1 at different temperat株 ZK1 降解 E2 的影響同 pH 值的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中對(duì) E2 的降解如圖 3.4 所對(duì) E2 的降解率最高，為 97.2%。隨著 pH 的升高和呈現(xiàn)不同程度的降低，當(dāng) pH 為 4.01 和 9.1 時(shí)菌株 Z.6 %。表明菌株 ZK1 具有較寬的 pH 適應(yīng)范圍，在02020 25 30 35 40溫度/℃Temperature

圖 13 菌株 ZK1 在 PDA 培養(yǎng)基中對(duì)生物炭的降解Fig. 13 Biodegradation of carbon by strain ZK1 in PDA medium3.4.2 紅外與電鏡掃面生物炭、菌降解炭和菌株 ZK1將原炭、白囊耙齒菌菌絲和菌降炭進(jìn)行電鏡掃面和紅外掃描，如圖 3.14 的掃描電鏡圖所示，生物炭表面復(fù)雜多孔，因此增加了其比面積，進(jìn)而增強(qiáng)了其吸附能力；菌株 ZK其菌絲細(xì)滑絲長(zhǎng)，而且沒有發(fā)現(xiàn)孢子的存在；同時(shí)通過(guò)觀察對(duì)比發(fā)現(xiàn)，菌處理后的生物炭表面有破碎現(xiàn)象，而且菌絲可以嵌入生物炭孔隙中生長(zhǎng)，其孔隙中附著大量的白囊耙齒菌菌絲。通過(guò)圖 3.15 可以看出，當(dāng)對(duì)比三種物質(zhì)的紅外掃描圖光譜圖時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)菌降解炭中消失的官能團(tuán)主要是醚鍵和芳香類官能團(tuán)，而在菌絲中也沒有該峰，但在原炭卻存在該峰的官能團(tuán)，從而進(jìn)一步說(shuō)明白囊耙齒菌可以降解生物炭中的芳香類和醚類化合物。因此，通過(guò)電鏡跟紅外掃描圖可以說(shuō)明，菌株 ZK1 可以作用于生物炭，并且可以利用生物炭中的物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)發(fā)育。

【參考文獻(xiàn)】

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