間二甲苯作為BTEX的重要組分,不溶于水、可生化性差,其不規(guī)則排放會嚴(yán)重危害人類健康和生態(tài)環(huán)境。本論文以焦化廢水處理廠的活性污泥為菌源,選用間二甲苯為目標(biāo)污染物,基于多基質(zhì)遞進(jìn)式馴化模式構(gòu)建間二甲苯微生態(tài)菌系并進(jìn)行鑒定,確定利于間二甲苯微生態(tài)菌系生長的最優(yōu)條件;同時研究表面活性劑對微生態(tài)菌系生長及對間二甲苯生物降解效果的影響,探索在間二甲苯生物降解過程中間二甲苯、表面活性劑及微生態(tài)菌系之間的作用機(jī)制;在此基礎(chǔ)上通過進(jìn)一步添加共代謝基質(zhì)研究共代謝基質(zhì)對微生態(tài)菌系生長及間二甲苯生物降解的影響并優(yōu)選出最優(yōu)共代謝基質(zhì)。研究結(jié)果如下:通過“誘導(dǎo)基質(zhì)(甲苯)-中間基質(zhì)(3-甲基苯鄰二酚)-目標(biāo)基質(zhì)(間二甲苯)”的多基質(zhì)遞進(jìn)式馴化模式構(gòu)建間二甲苯微生態(tài)菌系,經(jīng)鑒定馴化后的間二甲苯微生態(tài)菌系在屬水平上由Pseudomonas sp.和Myroides sp.占主導(dǎo)地位,分別占比38.3%和26.9%。間二甲苯生物降解的最優(yōu)溫度及p H分別為30℃、7。微生態(tài)菌系僅對初始濃度小于等于200mg/L的間二甲苯具有較好的耐受性,間二甲苯被微生態(tài)菌系完全降解時的礦化率為76.9%。針對間二甲苯溶解度低的特性,實(shí)驗選擇非離子型表面活性劑吐溫80(C24H44O6)及陰離子型表面活性劑SDS(C12H25SO4Na)研究其對間二甲苯生物降解的強(qiáng)化作用。對吐溫80而言,當(dāng)吐溫80濃度小于臨界膠束濃度(CMC)時,此時體系中僅存在吐溫80與間二甲苯之間的碳源競爭作用。當(dāng)吐溫80濃度等于CMC時,此時體系中兩種基質(zhì)間的碳源競爭作用強(qiáng)于吐溫80的增溶作用。當(dāng)吐溫80濃度大于CMC時,此時體系中吐溫80的增溶作用占據(jù)明顯優(yōu)勢,而碳源基質(zhì)間的碳源競爭作用微弱。對SDS而言,當(dāng)SDS濃度小于CMC時,此時體系中僅存在SDS與間二甲苯之間的碳源競爭作用。當(dāng)SDS濃度等于CMC時,此時體系中SDS的增溶作用強(qiáng)于兩種基質(zhì)的碳源競爭作用。當(dāng)SDS濃度大于CMC時,此時體系中SDS對微生態(tài)菌系的毒性作用最強(qiáng),SDS的增溶作用次之,基質(zhì)之間的碳源競爭作用最弱。實(shí)驗結(jié)果表明相較于濃度為CMC的SDS,濃度為2CMC的吐溫80可使間二甲苯獲得最佳降解性能。實(shí)驗選擇苯、甲苯及乙苯作為共代謝基質(zhì)研究其對表面活性劑存在條件下的間二甲苯的生物降解。添加50mg/L的甲苯作為共代謝基質(zhì)時,微生態(tài)菌系的生長繁殖最好,穩(wěn)定狀態(tài)下菌液密度達(dá)到1.925g/L;同時間二甲苯也能在最短時間48h內(nèi)降解完全,完全降解時間分別比100mg/L苯、100mg/L乙苯作為共代謝基質(zhì)時縮短了12h、24h。除此之外,相較其他兩種共代謝基質(zhì),50mg/L的甲苯也能在最短的時間內(nèi)降解完全,但由于微生態(tài)菌系優(yōu)先利用間二甲苯及甲苯兩種碳源,會使吐溫80的消耗量偏低。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X172;X701
【部分圖文】：

包括苯（Benzene）、甲苯（Toluene）、乙苯（EthylbenzenXylene）、間二甲苯（m-Xylene）及對二甲苯（p-Xylene），染料、石油加工等有機(jī)化工領(lǐng)域的重要原料。BTEX 揮發(fā)性強(qiáng)中造成大氣污染，大氣中 BTEX 的主要來源如表 1-1 所示。表 1-1 大氣中 BTEX 的主要來源[3]Table 1-1 The major sources of BTEX in the atmosphere分類 來源室內(nèi)源裝潢裝飾材料（油漆、涂料等）辦公設(shè)備（打印、復(fù)印等）人為活動（烹飪、吸煙、香料等）工業(yè)作業(yè)（溶劑生產(chǎn)、噴漆、印刷等）及室外源交通工具尾氣工業(yè)燃燒釋放（煤、燃油、燃?xì)猓? 列出了美國統(tǒng)計的苯系物排放清單，從圖中可以看出，交通用排放分別占比 40%與 34%，是造成苯系物大量排放的主要

Figure 3-2 Changes of bacterial density with acclimation time during acclimation process由圖 3-2 可知，空爆 1 天后，菌液密度經(jīng)測定為 0.4g/L，隨著誘導(dǎo)基質(zhì)甲苯的加入，微生態(tài)菌系以較快的速率生長繁殖，至第 8 天達(dá)到 0.97g/L。微生態(tài)菌系對誘導(dǎo)基質(zhì)甲苯的生物降解能力強(qiáng)，在馴化初始并無明顯的適應(yīng)期，并能保持較快的生長繁殖速率。第 10 天開始僅添加中間基質(zhì) 3-甲基苯鄰二酚，導(dǎo)致當(dāng)天測得的菌液密度值較第 8 天略微降低，這是因為微生態(tài)菌系對 3-甲基苯鄰二酚存在一個適應(yīng)期，不能適應(yīng)的細(xì)菌由于新碳源的加入出現(xiàn)了死亡。隨著 3-甲基苯鄰二酚的不斷加入，微生態(tài)菌系開始逐漸適應(yīng) 3-甲基苯鄰二酚，菌液密度因此不斷上升，至第 16 天達(dá)到 1.31g/L。第 18 天開始僅添加目標(biāo)基質(zhì)間二甲苯，當(dāng)天測定的菌液密度值也出現(xiàn)了略微下降的現(xiàn)象，隨后一直保持穩(wěn)定上升狀態(tài)，至第26 天達(dá)到最大值 2.1g/L，此后一直穩(wěn)定在 2.1g/L 左右，表明基于“誘導(dǎo)基質(zhì)（甲苯）-中間基質(zhì)（3-甲基苯鄰二酚）-目標(biāo)基質(zhì)（間二甲苯）”的多基質(zhì)遞進(jìn)式馴化模式的間二甲苯微生態(tài)菌系的定向馴化基本完成。本人在對中間基質(zhì)的選擇進(jìn)行前期探索時發(fā)現(xiàn)，在多基質(zhì)遞進(jìn)式馴化模式過程中當(dāng)中間基質(zhì)選用鄰苯二酚時，馴化 20 天后間二甲苯微生態(tài)菌系的密度穩(wěn)定在 1.2g/L 左右[81]。本論文選用

3 間二甲苯微生態(tài)菌系的構(gòu)建及降解特性研究3.2 間二甲苯微生態(tài)菌系的鑒定（Identification of m-XyleneMicroecological Bacteria System）對馴化前后的樣品進(jìn)行基因組 DNA 抽提，利用 1%瓊脂糖凝膠電泳檢測抽提的基因組 DNA。隨后對細(xì)菌 16SrRNA 的 V3-V4 區(qū)進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增，所用引物為 338F（引物序列：5’-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3’）及 806R（引物序列：5’-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3’）。高通量測序工作委托上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司完成，所用測序平臺為 PE300。（1）馴化前后間二甲苯微生態(tài)菌系在綱水平上的分布及差異性分析馴化前后間二甲苯微生態(tài)菌系在綱水平上的分布如圖 3-3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 劉雪錦;張智鋒;李敏;高蕊芳;;表面活性劑提高濾塔凈化氯苯廢氣性能的研究[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2014年04期

2 王海林;張國寧;聶磊;王宇飛;郝鄭平;;我國工業(yè)VOCs減排控制與管理對策研究[J];環(huán)境科學(xué);2011年12期

3 李琦;黃廷林;宋進(jìn)喜;;生物表面活性劑對疏水性有機(jī)物的增溶特性[J];化學(xué)工程;2011年09期

4 潘小川;室內(nèi)空氣質(zhì)量對人體健康的影響[J];中國科學(xué)基金;2005年04期

5 饒佳家,霍丹群,陳柄燦,侯長軍,廖強(qiáng);芳香族化合物的生物降解途徑[J];化工環(huán)保;2004年05期

6 鞏宗強(qiáng),李培軍,王新,張海榮,宋玉芳,李彬;芘在土壤中的共代謝降解研究[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2001年03期

7 張錫輝,R.Bajpai;微生物共降解動力學(xué)模型解析[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2000年S1期

8 孫石,楊顯萬,謝蘊(yùn)國,黃若華,張玲琪,黃兵;生物法凈化低濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣的動力學(xué)問題探討[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;1999年02期

9 周文敏,傅德黔,孫宗光;水中優(yōu)先控制污染物黑名單[J];中國環(huán)境監(jiān)測;1990年04期

本文編號：2891726