【摘要】： 氯苯類化合物是一類使用范圍廣、對環(huán)境污染嚴重的化合物。本文以低取代的氯苯、二氯苯為研究對象,采用光合細菌球形紅細菌進行了系統(tǒng)的生物降解研究。論文考察了光合細菌球形紅細菌對水中氯苯在不同條件下的降解效率及其主要影響因素。主要研究成果如下： 不同濃度氯苯對光合細菌球形紅細菌生長和脫氫酶活性影響的研究結(jié)果表明,當氯苯濃度達到80 mg/L時,即可抑制球形紅細菌的生長；當氯苯濃度增加到666 mg/L以上時,球形紅細菌的生長幾乎被完全抑制；球形紅細菌脫氫酶活性隨氯苯濃度增加而明顯降低。在此基礎(chǔ)上進一步運用化學(xué)品對水生生物急性毒性實驗的標準方法,研究了氯苯對球形紅細菌的毒性效應(yīng),結(jié)果表明,氯苯對球形紅細菌生長的安全濃度(最低可見效應(yīng)濃度LOEC)為40 mg/L；抑制球形紅細菌生長的96h-EC50是346.7 mg/L 氯苯不能作為球形紅細菌生長的唯一碳源和能源,需采用共代謝的方式降解。 葡萄糖、蘋果酸、檸檬酸、乙酸、丙酸在好氧和厭氧光照條件下都能較好地支持球形紅細菌的生長,但它們對細菌降解氯苯的影響是不同的,無論是在好氧還是厭氧條件下,蘋果酸作碳源時,細菌對氯苯的降解效果都是較好的。 球形紅細菌在厭氧光照條件下降解氯苯的研究結(jié)果表明,(1)碳源濃度、硫酸銨濃度、酵母膏、pH值對氯苯降解、脫氯及細胞生長都有較大的影響。在培養(yǎng)基中加入一定量的酵母膏,可使細菌生長的遲緩期明顯縮短,提高氯苯的脫氯率。球形紅細菌在厭氧光照條件下降解氯苯的最佳條件為：蘋果酸1.0g/L、硫酸銨0.1g/L、酵母膏1.0g/L和pH值7.0；(2)球形紅細菌在以蘋果酸為生長底物厭氧降解氯苯的過程中,氯苯降解酶是由氯苯-非生長底物誘導(dǎo)產(chǎn)生。(3)GC-MS分析球形紅細菌厭氧降解氯苯的中間降解產(chǎn)物主要為CHCl3、CH2Cl2和CH2ClCH2Cl。 以鄰二氯苯為例,研究分析光合細菌球形紅細菌在厭氧光照條件下對氯苯類化合物的降解機理。結(jié)果表明,(1)經(jīng)過馴化后的光合細菌球形紅細菌在厭氧光照條件下能有效降解鄰二氯苯,其降解中間產(chǎn)物主要有氯苯、4-羥基苯甲酸及氯仿。(2)根據(jù)降解產(chǎn)物的分析,推斷鄰二氯苯的降解機理主要是按照先脫掉一個氯原子生成氯苯，然后氯苯進一步脫氯并通過4-羥基苯甲酸的代謝途徑開環(huán)進行。 研究球形紅細菌在好氧條件下對氯苯的降解結(jié)果表明, (1)在好氧條件下,球形紅細菌降解氯苯的速率遠大于厭氧條件,100mg/L氯苯8h就被完全去除；氯苯的脫氯過程滯后于降解過程,脫氯是細菌徹底降解氯苯的限制性步驟。(2)碳源濃度、接種量、光照、pH對氯苯降解、脫氯及細胞生長都有較大的影響,球形紅細菌好氧降解氯苯的最適宜條件為：蘋果酸濃度1.5mg/L、非光照、pH7.0、接種量20%(體積比)。(3)球形紅細菌好氧降解氯苯主要是通過1,2雙加氧酶催化的鄰位裂解途徑進行的；雙加氧酶是誘導(dǎo)酶,酶活性的大小與氯苯濃度有關(guān)；(4)根據(jù)對細胞提取液中雙加氧酶酶活性和用GC-MS對球形紅細菌好氧降解氯苯的產(chǎn)物分析,推斷出球形紅細菌好氧降解氯苯的途徑是按照先開環(huán)再脫氯的過程進行,其具體降解途徑為：首先,氯苯被氧化脫氫生成氯代兒茶酚,然后氯代兒茶酚在1,2-雙加氧酶的作用下鄰位裂解形成氯代順-順-己二烯二酸,氯代順·順-己二烯二酸再進一步被氧化形成CHCl3;最后,CHCl3脫氯生成最終代謝產(chǎn)物氯離子、二氧化碳和水。 投加絮凝劑是使微生物快速形成污泥顆粒的一種有效手段,通過研究在不同絮凝劑下生成的生物絮體的形態(tài)和沉降性能,推薦選用PAC作為促進球形紅細菌形成污泥顆粒的絮凝劑。PAC的最佳投加量范圍為140-160mg/L。其中,PAC投加量150mg/L時,促進污泥顆粒化的效果最好�？疾烨蛐渭t細菌污泥顆粒在不同pH、不同供氧條件、不同溫度條件下對氯苯的降解情況,結(jié)果表明,球形紅細菌污泥顆粒降解氯苯的最佳條件為好氧、pH為7.0、30℃。 在SBR反應(yīng)器中利用球形紅細菌污泥顆粒處理氯苯廢水的實驗結(jié)果表明,采用球形紅細菌污泥顆粒處理氯苯廢水的SBR系統(tǒng)是可行的,其降解氯苯過程符合Monod一級反應(yīng)動力學(xué)方程。當進水氯苯濃度在125-187.5mg/L變化時,處理效率都能穩(wěn)定在90.5-95.6%之間；其最佳工藝條件為反應(yīng)時間6h、DO 4.75-5.0mg/L、沉淀時間1.5h、污泥顆粒濃度4000-6000mg/L。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：X703

【引證文獻】

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1 張浩;白紅娟;;沼澤紅假單胞菌降解黑索今的實驗研究[J];化工中間體;2013年02期

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1 董怡華;沼澤紅假單胞菌（Rhodopseudomonas palustris）生物降解2-氯苯酚的研究[D];東北大學(xué);2011年

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1 尚進;光合細菌降解2-氯酚的研究[D];東北大學(xué);2009年

2 王冬;固定化微生物修復(fù)氯苯污染地下水的研究[D];吉林大學(xué);2012年

本文編號：2762706