污泥菌剂强化四溴双酚A-铜复合污染好氧修复研究
发布时间：2019-11-08 05:44
【摘要】：四溴双酚A是全世界应用最广的溴代阻燃剂,也是一种潜在的内分泌干扰物。因其具有生物蓄积性、持久性和生物毒性,对于其生物降解的研究具有必要性。国内外已有研究表明,四溴双酚A在厌氧降解途径中产生具有加剧毒性效应的双酚A,且厌氧-好氧连续工艺使处理过程复杂化,因此本研究将采用一步好氧降解法。另外,由于四溴双酚A具有极强的疏水性,因此土壤与沉积物将是其在环境中的最终归属；同时,在四溴双酚A污染严重的土壤中往往伴随着重金属污染。至今,关于四溴双酚A与重金属的复合污染修复研究尚且没有报道,基于此,本文首次提出利用活性污泥制备微生物菌剂强化四溴双酚A-铜复合污染的好氧生物修复研究。本研究采用热碱工艺制备污泥裂解液,培养本实验室筛选出的高效降解四溴双酚A菌株Pseudomonas sp. fz制备微生物菌剂。在有无铜离子(5 mg/L)存在的体系中,该菌剂经35℃,150 rpm恒温摇床作用96h后对四溴双酚A(10 mg/L)的降解率分别为85.0%,82.1%；铜离子浓度小于5 mg/L时可促进四溴双酚A的降解,污泥菌剂可在一定程度上缓解高浓度铜离子(5-25 mg/L)抑制微生物降解四溴双酚A的效应。通过考察污泥菌剂的降解特性,表明裂解液中的有机质可作为共代谢基质降解四溴双酚A。荧光分光光度计的三维图谱显示生活污泥中的腐殖酸具有两个位点参与重金属的络合,其络合参与率分别为77.5%、47.8%；傅里叶红外光谱检测结果显示络合官能团以羧基、羟基和羰基为主。其次,考察污泥菌剂降解体系中微生物的生理特性变化,表明污泥裂解液的存在提高了微生物细胞表面疏水性与微生物脱氢酶活性,减少了四溴双酚A与铜离子对细胞膜的损伤。针对四溴双酚A-铜复合污染土壤,污泥菌剂修复特性研究结果显示采用好氧生物堆工艺。保持土壤40%-50%的含水率,污泥菌剂15天内对四溴双酚A (3 0mg/kg)污染土壤的降解率可达76.1%,土壤修复后脱氢酶活提高11倍;污泥菌剂15天内对四溴双酚A(30 mg/kg)-铜(800mg/kg)污染土壤中四溴双酚A的降解率达到75.6%,同时促使离子态铜向有机结合态铜转移,土壤修复后种子发芽指数提高25%。
【图文】：
体系与污泥菌剂降解体系中细胞疏水性变化。在两组降解体系中设置如下实验组：ａ未逡逑添加污染物的菌株ｆｚ纯培养；ｂ添加１０邋ｍｇ／ＬＴＢＢＰＡ；邋ｃ添加１０邋ｍｇ／ＬＴＢＢＰＡ和５逡逑ｍｇ／ＬＣｕ（ＩＩ）；邋ｄ添力卩５ｎｉｇ／ＬＣｕ（ＩＩ），其结果如图３．１１所示。逡逑６０邋Ｈ逦逡逑“逦口邋Ｃｏｎｔｒｏｌ逡逑５０－逦＿逦■邋Ｓｌｕｄｇｅ邋ａｇｅｎｔ逡逑ｊ．＇．－邋‘？．逡逑４０邋－逦，逦Ｖ逡逑，邋＾逡逑ｆ．．．邋■？，逡逑Ｘ邋３０－逦Ｖ逦Ｓ逡逑。！邋ＪＪｊ邋Ｉ逡逑ａｂｅｄ逡逑１２ｈ逦９６ｈ逡逑图３．１１不同体系中Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ邋ｓｐ．邋ｆｚ的疏水性测定逡逑Ｆｉｇ．３．１１邋Ｃｅｌｌ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ邋ｏｆ邋Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ邋ｓｐ．邋ｆｚ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｍｅｄｉｕｍ逡逑在不同的培养体系与降解体系中，，Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ邋ｓｐ．邋ｆｚ降解ＴＢＢＰＡ吸附Ｃｕ（ＩＩ）时，逡逑其菌体表面疏水性均发生了一定的变化。首先，经过ＬＢ培养的菌株ｆｚ几乎完全亲水，逡逑这也间接解释了在ＬＢ纯培养条件下菌株ｆｚ对ＴＢＢＰＡ降解率极低；污泥菌剂中菌株ｆｚ逡逑的疏水性有大幅度提高达到５６．３５％，增加了菌株与ＴＢＢＰＡ相互作用的几率。经过四天逡逑纯培养以及不同污染物作用后，相对于无机盐体系中菌株ｆｚ具有较低的疏水性，污泥裂逡逑解液的存在显著提高了微生物的疏水性但相对于对数期其疏水性也出现了下降的情况
Ｃｏｎｔｒｏ】逦Ｓｌｕｄｇｅ邋ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ邋ａｇｅｎｔ逡逑图３．１４不同培养体系中菌株ｆｚ的细胞膜损伤率逡逑Ｆｉｇ．３．１４邋Ｍｅｍｂｒａｎｅ邋ｄａｍａｇｅｄ邋ｃｅｌｌｓ邋ｄａｔａ邋ｏｆ邋ｓｔｒａｉｎ邋ｆｚ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ＭＢＭ邋ａｎｄ邋ｓｌｕｄｇｅ邋ａｇｅｎｔ逡逑３．５．３污泥裂解液对微生物脱氢酶的影响逡逑脱氧酶作为菌体氧化还原反应最主要的酶，在微生物生长繁殖和降解污染物过程中逡逑扮演着重要角色。在不同的培养体系中，在加入不同的底物后，微生物生长代谢发生变逡逑化，其酶活也会受到环境的影响而产生一定的变化。本实验分别使用ＬＢ培养基与污泥逡逑裂解液培养基在３０°Ｃ、１５０邋ｒｐｍ条件下培养活化后的菌株ｆｚｌ２邋ｈ后，依据２．２．１０的方法逡逑测定两组培养基中微生物的脱氧酶活性；同时，对比无机盐降解体系与污泥菌剂降解体逡逑系中脱氧酶活的变化。对两组降解体系设置如下实验组：ａ未添加污染物的菌株ｆｚ纯培逡逑养；ｂ邋添力口邋１０ｍｇ／ＬＴＢＢＰＡ；ｃ邋添力口邋１０邋ｍｇ／ＬＴＢＢＰＡ和邋５邋ｍｇ／ＬＣｕ（ＩＩ）；ｄ邋添力口邋５邋ｍｇ／ＬＣｕ（ＩＩ）。逡逑结果如图３．１５所示，污泥菌剂体系的脱氧酶活性均高于无机盐体系。ＬＢ培养１２ｈ逡逑后的菌株ｆｚ脱氢酶活性为７．４８邋ｍｇＴＦ／（Ｌ＿ｈ），而使用污泥裂解液培养１２邋ｈ后微生物脱氢逡逑－３９邋－逡逑
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53;X172
【图文】：
体系与污泥菌剂降解体系中细胞疏水性变化。在两组降解体系中设置如下实验组：ａ未逡逑添加污染物的菌株ｆｚ纯培养；ｂ添加１０邋ｍｇ／ＬＴＢＢＰＡ；邋ｃ添加１０邋ｍｇ／ＬＴＢＢＰＡ和５逡逑ｍｇ／ＬＣｕ（ＩＩ）；邋ｄ添力卩５ｎｉｇ／ＬＣｕ（ＩＩ），其结果如图３．１１所示。逡逑６０邋Ｈ逦逡逑“逦口邋Ｃｏｎｔｒｏｌ逡逑５０－逦＿逦■邋Ｓｌｕｄｇｅ邋ａｇｅｎｔ逡逑ｊ．＇．－邋‘？．逡逑４０邋－逦，逦Ｖ逡逑，邋＾逡逑ｆ．．．邋■？，逡逑Ｘ邋３０－逦Ｖ逦Ｓ逡逑。！邋ＪＪｊ邋Ｉ逡逑ａｂｅｄ逡逑１２ｈ逦９６ｈ逡逑图３．１１不同体系中Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ邋ｓｐ．邋ｆｚ的疏水性测定逡逑Ｆｉｇ．３．１１邋Ｃｅｌｌ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ邋ｏｆ邋Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ邋ｓｐ．邋ｆｚ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｍｅｄｉｕｍ逡逑在不同的培养体系与降解体系中，，Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ邋ｓｐ．邋ｆｚ降解ＴＢＢＰＡ吸附Ｃｕ（ＩＩ）时，逡逑其菌体表面疏水性均发生了一定的变化。首先，经过ＬＢ培养的菌株ｆｚ几乎完全亲水，逡逑这也间接解释了在ＬＢ纯培养条件下菌株ｆｚ对ＴＢＢＰＡ降解率极低；污泥菌剂中菌株ｆｚ逡逑的疏水性有大幅度提高达到５６．３５％，增加了菌株与ＴＢＢＰＡ相互作用的几率。经过四天逡逑纯培养以及不同污染物作用后，相对于无机盐体系中菌株ｆｚ具有较低的疏水性，污泥裂逡逑解液的存在显著提高了微生物的疏水性但相对于对数期其疏水性也出现了下降的情况
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【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53;X172
【参考文献】
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1 魏e
本文编号：2557686
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