【摘要】：硝基苯和3,4-二氯苯胺作為典型的芳香烴類化合物廣泛應(yīng)用于有機(jī)化工業(yè),如燃料、合成樹脂、醫(yī)藥和農(nóng)藥的生產(chǎn)。此類化合物通過運(yùn)輸、化工業(yè)泄漏、化工廢液排放和農(nóng)藥分解等方式進(jìn)入環(huán)境。含有高鹽的化工廢液造成的污染尤為難以處理,從而成為當(dāng)前全世界環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。本學(xué)位論文針對(duì)國(guó)內(nèi)外嗜鹽芳香烴類降解菌研究較少和存在的問題展開研究,以常見的硝基苯(NB)、3,4-二氯苯胺(DCA)等芳香烴類化合物作為目標(biāo)污染物,以重慶森林土壤、農(nóng)田土壤和河南化工廠活性污泥作為菌種源篩選降解嗜鹽菌,嘗試尋找更多的菌株源,解決嗜鹽降解菌株難獲得的難題。通過形態(tài)觀察,生理生化和16SrDNA序列分析進(jìn)行菌種鑒定。以單因素分析嗜鹽微生物降解特性,得出其降解芳香烴類化合物的最適條件;通過二次線性回歸法得出降解動(dòng)力學(xué)方程,進(jìn)一步分析高鹽和其他化合物存在對(duì)降解率的影響。進(jìn)而通過構(gòu)建Myroides odoratmimus和Bacillus licheniformis的復(fù)合菌群,加速高鹽工業(yè)廢水中芳香烴類混合化合物降解速度。研究旨在從理論上揭示高鹽條件下嗜鹽菌和菌群降解芳香烴化合物的規(guī)律,在應(yīng)用上為解決嗜鹽菌群對(duì)工業(yè)廢水的降解修復(fù)提供思路。本學(xué)位論文在全面綜述國(guó)內(nèi)外高鹽度芳香烴廢水研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,在下列五個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要研究成果如下:(1)采用富集培養(yǎng)篩選出2株嗜鹽降解菌:1菌株Y6來自受農(nóng)藥污染的土壤,為能以3,4-二氯苯胺為單一碳源和氮源的好氧革蘭氏陽性菌,同時(shí)可以降解硝基苯;另1株菌株YX2來自化工廠的活性污泥,能降解硝基苯,為革蘭氏陽性桿菌。通過它們與各自相近微生物物種構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹,結(jié)合生理生化特性,鑒定菌株Y6為擬香味菌株(M.odoratimimus),菌株YX2為地衣芽孢桿菌(B.licheniformis)。(2)通過分析pH、溫度和DCA濃度等因素表明,菌株Y6(M.odoratimimus)具有很好的降解的能力,降解高濃度DCA不需經(jīng)過延長(zhǎng)停滯期。菌株降解DCA符合 Andrews 方程(qmax=1.74 h-1,Ks=43.5 mg·L-1 和K=230.3 mg·L-1)。在 5%NaCl(w/w,%),菌株降解能力最強(qiáng)。在5%NaCl和初始濃度30、100和200 mg·L-1 DCA條件下,有100%、79%和37%的DCA可被菌株Y6降解。甚至在10%NaCl(w/w,%)、降解初始濃度為30、100和200 mg·L-1 DCA條件下,120 h后降解率為76.0%,52.3%和15.3%。此為首次關(guān)于菌株在高鹽條件下降解DCA的研究,表明菌株Y6具有修復(fù)高鹽DCA污水的潛力。(3)菌株Y6(M.odoratimimus)同時(shí)為耐鹽硝基苯降解菌,菌株降解硝基苯途徑為好氧部分還原途徑。首次建立了鹽濃度與化合物降解的動(dòng)力學(xué)方程:Y=AiX2+BiX+Ci(Ai≈0.3,Bi≈0.6)。利用高效液相色譜法測(cè)定硝基苯含量,分析高鹽條件下溫度、pH、硝基苯初始濃度、接種量和共代謝物等因素對(duì)菌Y6降解硝基苯特性的影響。結(jié)果表明,降解最佳條件為:pH值為6、溫度為28℃、接種量為D600=1和NaCl為7%。在最佳降解條件下,菌株在168 h內(nèi)對(duì)100和200 mg·L-1硝基苯的降解率分別為97.5%和65.7%。添加葡萄糖、淀粉和丙三醇對(duì)硝基苯降解均有促進(jìn)作用,加入800 mg·L-1葡萄糖,其降解率高達(dá)93.3%(168 h、200mg·L-1硝基苯)。菌株Y6可用于硝基苯高鹽工業(yè)廢水的生物修復(fù),這是關(guān)于耐鹽擬香味菌降解硝基首次報(bào)道。(4)菌株YX2(B.licheiformis)能以硝基苯為單一碳源和氮源進(jìn)行代謝,但高濃度硝基苯對(duì)菌株生長(zhǎng)有一定的抑制作用。在MSM體系,降解初始濃度為200mg·L-1硝基苯,72 h降解率只有33.1%。選擇了 11類常見共代謝物對(duì)菌株降解硝基苯影響進(jìn)行研究,結(jié)果表明,絕大多數(shù)共代謝物對(duì)菌株降解硝基苯影響不大,只有在LB體系中菌株YX2降解硝基苯能力最強(qiáng)。在硝基苯初始濃度分別為50、100、200和600 mg·L-1的條件下,菌株完全降解硝基苯分別需要36、36、72和156 h(LB體系)。研究其他苯類化合物共存時(shí)對(duì)硝基苯降解率影響的結(jié)果表明:在LB體系下,高濃度的苯、苯酚和苯胺對(duì)降解率的影響不大。初始濃度為500 mg·L-1的苯酚、苯胺和苯分別與初始濃度為200 mg·L-1硝基苯組成混合化合物,菌株YX2對(duì)硝基苯降解均大于99%(72 h);當(dāng)硝基苯初始濃度高至500 mg·L-1,菌株對(duì)硝基苯的降解均大于80%(120h)。分析鹽濃度對(duì)降解率的影響,在LB體系下,在硝基苯初始濃度分別為200 mg·L-1和600 mg·L-1和5%NaCl的條件下,菌株完全降解硝基苯需要72 h和168 h。NaCl濃度達(dá)到7%,菌株完全降解初始濃度為600 mg·L-1硝基苯需要192 h。結(jié)果表明菌株YX2是目前已報(bào)道的高鹽條件下降解效果最好的硝基苯嗜鹽菌。因此,菌株YX2對(duì)修復(fù)含有硝基苯的高鹽工業(yè)廢水具有很好的應(yīng)用前景。(5)研究2株菌株不同接種量組成的復(fù)合菌群對(duì)混合化合物(3,4一二氯苯胺和硝基苯)降解的能力。結(jié)果表明,當(dāng)菌株Y6和菌株YX2接種量為6:4時(shí),復(fù)合菌群具有較好的降解能力。低鹽濃度下,當(dāng)菌株Y6和YX2接種量為6:4時(shí),復(fù)合菌群對(duì)初始濃度為200 mg·L-1的硝基苯和初始濃度為30 mg·L-1的3,4-二氯苯胺降解分別達(dá)到98.9%和90.5%(72 h)。硝基苯和3,4-二氯苯胺初始濃度分別增加至600 mg·L-1和100 mg·L-1,120 h后降解率均大于70%。隨著鹽濃度的升高,最佳混合菌群依然顯示較強(qiáng)的降解能力。在5%NaCl條件下,菌群完全降解初始濃度600 mgL-1硝基苯和100 mgL-1的3,4-二氯苯胺混合化合物需216 h。通過對(duì)嗜鹽降解芳香烴類菌的新菌源的篩選和降解特性研究,表明嗜鹽菌株YX2和Y6具有很好的修復(fù)含有芳香烴類的工業(yè)高鹽廢水的前景。
【圖文】：

４－二氯苯胺降解嗜鹽菌的篩選和特性研究逡逑ＨＴ邐１逡逑■邐Ａ逡逑圖２．邋３菌Ｙ１的菌落形態(tài)和掃描電鏡照片逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｃｌｏｎｅ邋ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋Ｙ１邋ａｎｄ邋ｓｃａｎｎｉｎｇ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋Ｙ１逡逑菌株Ｙ２采自重慶北碚農(nóng)田土壤，此菌株在單菌落形成時(shí)分離獲得，菌株為逡逑好氧菌株。Ｙ２為淡黃色透明菌落形態(tài)，表面光澤，邊緣絮狀，菌落大小為３？４邋ｍｍ，逡逑易挑起；在電子顯微鏡下觀察為球狀，成團(tuán)或單個(gè)生長(zhǎng)，外有包衣裝物，如圖２．４逡逑所示。其降解率為２２％，可作為發(fā)現(xiàn)新穎３，４－二氯苯胺降解菌的潛在資源。以后逡逑還需要進(jìn)一步研究嗜鹽細(xì)菌中這些具有生物活性物質(zhì)的化學(xué)成分結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理，逡逑為其應(yīng)用做好基礎(chǔ)性的工作。邐？逡逑圖２．邋４菌Ｙ２的菌落形態(tài)和掃描電鏡照片逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｃｌｏｎｅ邋ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋Ｙ２邋ａｎｄ邋ｓｃａｎｎｉｎｇ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋Ｙ２逡逑菌株Ｙ３采自重慶北碚農(nóng)田土壤，此菌株是好氧細(xì)菌，生長(zhǎng)初期單菌落時(shí)分逡逑離獲得。菌株Ｙ３為圓形的菌落形態(tài)，生長(zhǎng)較為緩慢，金黃色，在陽光下表面有逡逑光澤

菌株Ｙ２采自重慶北碚農(nóng)田土壤，此菌株在單菌落形成時(shí)分離獲得，菌株為逡逑好氧菌株。Ｙ２為淡黃色透明菌落形態(tài)，表面光澤，邊緣絮狀，菌落大小為３？４邋ｍｍ，逡逑易挑起；在電子顯微鏡下觀察為球狀，成團(tuán)或單個(gè)生長(zhǎng)，外有包衣裝物，如圖２．４逡逑所示。其降解率為２２％，可作為發(fā)現(xiàn)新穎３，４－二氯苯胺降解菌的潛在資源。以后逡逑還需要進(jìn)一步研究嗜鹽細(xì)菌中這些具有生物活性物質(zhì)的化學(xué)成分結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理，逡逑為其應(yīng)用做好基礎(chǔ)性的工作。邐？逡逑圖２．邋４菌Ｙ２的菌落形態(tài)和掃描電鏡照片逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｃｌｏｎｅ邋ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋Ｙ２邋ａｎｄ邋ｓｃａｎｎｉｎｇ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋Ｙ２逡逑菌株Ｙ３采自重慶北碚農(nóng)田土壤，此菌株是好氧細(xì)菌，生長(zhǎng)初期單菌落時(shí)分逡逑離獲得。菌株Ｙ３為圓形的菌落形態(tài)，生長(zhǎng)較為緩慢，金黃色，在陽光下表面有逡逑光澤，邊緣整齊，中間微凸，菌落大小為４？５ｍｍ，，不易挑起；在電子顯微鏡下逡逑１７逡逑
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：X703;X172

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