芳环裂解途径相异的N2菌与FF菌矿化苯酚的特性研究

发布时间：2020-05-09 10:30

【摘要】：苯酚是合成酚醛树脂、农药、染料等化工产品的重要原料,因应用广、用量大,而产生严重污染和危害。前期课题组分离筛选出两株可高效降解苯酚的菌株。一株是有邻/间两种开环裂解苯酚的途径,代谢中间产物复杂,矿化效率较低的施氏假单胞菌N2;另一株是仅通过邻位开环裂解苯酚,中间产物简单,矿化效率较高的红平红球菌FF。本论文旨在研究金属离子及其氮源等对该两菌株代谢、矿化苯酚时的特性,并研究其复配联合降解苯酚的特性,为实际含酚废水的处理奠定基础。本论文用现代分析测试手段,研究了氮源、常量金属离子Ca2+、Fe3+、Mg2+等对N2菌、FF菌代谢苯酚特性的影响,并研究两菌联合降解苯酚的特性。获得如下成果:(1)外加Fe3+能明显提高N2菌代谢苯酚的效率,Fe3+浓度最适范围为0.9-1.35 mg/L,Mg2+对N2菌降解苯酚的促进作用与Fe3+类似,其最适浓度范围为12-18mg/L,外加Ca2+与否相应的影响作用则不明显,其浓度适宜范围为4-6mg/L。Fe3+提高N2菌降解和矿化苯酚的效率,是因其能明显激活N2菌粗酶液中邻苯二酚2,3-双加氧酶所致。(2)硝酸铵为N2菌降解苯酚的最适氮源,与氯化铵、硝酸钠、亚硝酸钠、尿素相比,硝酸铵可明显提高细胞中邻苯二酚2,3-双加氧酶活性,加速苯酚间位开环,改变中间产物的积累特征,有利于降解体系的矿化。(3)红平红球菌FF以苯酚为唯一碳源,硝酸铵为氮源,初始p H值7.0-8.0,Ca2+、Fe3+、Mg2+分别在4-6 mg/L、0.45-1.35 mg/L、12-18 mg/L范围,20 h内可将400 mg/L苯酚完全降解,同时可使苯酚矿化度高达65.8%。(4)N2菌与FF菌复配能更好的降解苯酚,最佳复配比为N2菌:FF菌=1:3。在此配比下,苯酚400 mg/L时,20 h内可被完全降解。复配菌之间能够相互作用,优化中间产物的分布特征,有利于矿化苯酚碳源,对苯酚矿化率可高达74%,比单一N2菌和FF菌分别提高13.4%和7.4%。
【图文】：

了解了微生物降解苯酚的途径[36-37]，在好氧的条件下微生物降解苯酚途径如图1.1所示。由图1.1可知苯酚的好氧代谢过程先将苯酚转化为邻苯二酚，然后C12O和C23O下开环裂解生成顺，顺-己二烯二酸和2-HMS，最后形成三羧酸循环中间产物、丙酮酸、乙酰Co-A等。由图1.1可知苯酚羟化酶是苯酚开环裂解的关键酶，，主要是将苯酚转化为邻苯二酚，是苯酚开环裂解的第一步。以上途径的琥珀酸、丙酮酸等中间产物都能进入三羧酸循环被微生物利用。在厌氧条件下苯酚的降解采用羧化途径，降解途径如图1.2所示：在厌氧条件下，苯酚先被羧化为4-羟基苯甲酸

2-加氧酶；C230：邻苯二酚-2,3-加氧酶；HMSD：2-羟基粘糠酸脱氢酶；4-OT：4-氧代己二酸异构酶；4-OD：4—氧代脱酸酶；TE：顺，顺-粘糠酸内酯酶图1.2 微生物厌氧降解苯酚途径1.2.3 苯酚开环裂解基因和相关酶微生物代谢苯酚的过程由多种酶控制，这些酶主要包括苯酚羟化酶、邻苯二酚1,2-双加氧酶和邻苯二酚2,3-双加氧酶[43]。苯酚的羟化过程是决定微生物降解苯酚效率高低的关键过程，羟化过程是靠羟化酶来实现。研究苯酚的羟化酶将有助于提高苯酚的降解效率。苯酚的羟化酶由Nakagawa,H和Takeda,Y在1962年完成对
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;X172

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈焕;方雅瑜;尹晓辉;魏祥东;;苯酚降解菌的研究进展[J];安徽农业科学;2015年05期

2 关海滨;董至恒;包小妹;石瑞文;乔俊缠;;一株高效降酚菌的分离鉴定及降酚特性研究[J];环境污染与防治;2015年01期

3 胡婷;谷洁;甄丽莎;杨玖;史龙翔;王小娟;高华;;石油污染土壤中苯酚降解菌ad049的鉴定及降解特性[J];生态学报;2014年05期

4 张玉秀;蒙小俊;柴团耀;;苯酚降解菌红球菌(Rhodococcus sp.)P1的鉴定及其在焦化废水中的应用[J];微生物学报;2013年10期

5 刘爱华;王茜;袁丽杰;黄园勇;周光明;尹国通;;苯酚降解红球菌的分离鉴定及降解特性研究[J];环境科学与技术;2013年06期

6 裴芳;罗泽娇;彭进进;祁士华;;某炼油厂退役场地土壤与浅层地下水酚类污染特征研究[J];环境科学;2012年12期

7 张建英;丁腾达;梁璐怡;王凤平;陈瑾;;水体生态系统对不同浓度水平苯酚污染的急性毒性响应[J];环境化学;2012年05期

8 耿新华;李晓;刘汝锋;梁敏华;许宏涛;黄伟娜;;陶瓷业含酚废水的处理与酚的回收研究[J];工业水处理;2012年02期

9 刘蛟;贾晓强;闻建平;;双菌种协同代谢酚类化合物的机制研究[J];环境科学;2011年10期

10 刘鸿杰;何熙璞;张敏;梁锦添;陈加辉;李俊芳;陈保善;;一株苯酚降解菌的筛选、鉴定及其降解特性[J];基因组学与应用生物学;2011年03期

相关博士学位论文 前1条

1 陈军;氯过氧化物酶对苯酚生物降解的促进作用及其动力学研究[D];上海师范大学;2014年

相关硕士学位论文 前7条

1 陈军;苯酚生物降解开环裂解方式影响因素及其对矿化效率的促进作用[D];西安建筑科技大学;2017年

2 张心意;生化调控因子对施氏假单胞菌N2开环裂解苯酚的作用研究[D];西安建筑科技大学;2014年

3 王菲;施氏假单胞菌N2对含氧多环芳烃的生物降解特性研究[D];西安建筑科技大学;2013年

4 赵静;施氏假单胞菌N2降解酚类污染物的特性及机理研究[D];西安建筑科技大学;2013年

5 贾童;多酚污染物微生物菌群降解行为研究[D];天津大学;2010年

6 周敏;焦化废水难降解有机物高效菌的筛选及降解特性研究[D];武汉科技大学;2010年

7 付玲玲;苯酚降解菌的筛选及其特性的研究[D];东北大学　;2009年

本文编号：2656005