多环芳烃降解菌包埋固定化及其降解特性研究

发布时间：2020-11-02 04:01

　　 多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)作为一类难降解持久性有机污染物,具有“三致”特性、生物蓄积性和长期残留性,化石燃料和生物质燃料燃烧,垃圾焚烧,生活中“三废”的排放,钢铁(炼焦)与石化行业的加工生产过程,交通运输过程,溢油/石油泄漏等途径是人为污染的主要来源。PAHs对人类的健康和生态环境具有潜在危害,是环境领域重点关注的污染物之一。论文以菲、荧蒽和芘作为目标PAHs化合物,对PAHs特征降解菌进行驯化、生理生化特性分析和分子生物学鉴定;进行了复合包埋材料聚乙烯醇-海藻酸钠-纳米氧化铝包埋固定化微生物的优化制备;在包埋颗粒的表观特性和理化特性实验的基础上,比较了游离菌和包埋颗粒对PAHs的生物降解过程特性;初步探讨了包埋固定化微生物对PAHs污染土壤淋洗液的处理效果。实验结果可为PAHs污染的生物修复研究提供基础数据与理论支撑。论文的主要研究内容和结论如下:(1)进行了特征降解菌的驯化及鉴定分析:以多环芳烃菲、荧蒽和芘为目标污染物,对前期纯化分离的具有良好菲和荧蒽降解能力的菌株进行菲、荧蒽和芘三种目标PAHs的驯化培养,获得纯化菌株(记为S),对菌株S进行形态观察、生长曲线测定、系列生理生化特性表征、16S rDNA分子生物学鉴定及系统发育树的构建。(2)包埋颗粒的优化制备与特性表征:以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)和纳米氧化铝(ALNPs)为包埋材料,采用硼酸-CaCl_2交联法对菌S进行包埋固定化,制备得到包埋颗粒。通过单因素实验优化包埋材料的配比,以包埋颗粒的表观特性、传质性能和包埋颗粒对PAHs的降解效果为评价指标,确定PVA-SA-ALNPs制备固定化微生物颗粒的最优材料配比条件,PVA、SA、ALNPs质量分数分别为10%、0.8%和0.7%。优化制备的包埋颗粒呈白色,平均粒径约3 mm,机械性能和传质性能良好,包埋颗粒可为微生物提供大量的有效接触和附着的比表面积,且颗粒内孔洞、缝隙的存在能够保护微生物免受水力的扰动和冲刷的影响。(3)研究了游离菌和包埋颗粒对PAHs的降解特性:将对数期和稳定期交叉点的游离菌和优化制备的包埋颗粒转接到菲、荧蒽和芘的无机盐培养基中进行降解效果对比实验,实验结果表明,15 d内,包埋颗粒对菲、荧蒽和芘的降解率分别为86.50%、83.65%和80.90%,相比于游离菌,包埋颗粒对菲、荧蒽和芘的降解率分别提高了15.90%、21.75%和22.80%。(4)初步探讨了游离菌和包埋颗粒对土壤淋洗液中PAHs的处理效果。采用非离子型表面活性剂Tween 80作为淋洗剂,对菲、荧蒽和芘加标污染土壤进行淋洗试验,获得了实验研究的淋洗液。将游离菌和包埋颗粒分别转接到淋洗液中,根据淋洗液中菲、荧蒽和芘的残留浓度,计算实验条件下游离菌和包埋颗粒对淋洗液中三种PAHs的降解去除能力,包埋颗粒对三种PAHs的降解率分别为89.14%、81.25%和78.33%,较游离菌的去除效果分别增加了15.91%、17.07%和19.08%。论文研究受国家自然科学基金(项目号:4111457)资助,研究中对比分析了游离菌与包埋颗粒对无机盐培养基中菲、荧蒽和芘的降解特性,并采用游离菌与包埋颗粒进行污染土壤淋洗液中PAHs的生物强化去除,在包埋颗粒制备方法优化及包埋颗粒对淋洗液中PAHs生物降解方面具有一定创新性。研究结论可为深入探讨包埋固定化微生物技术在PAHs污染环境中的生物修复过程工作提供较好的理论支撑,也拓宽了淋洗液中污染物的去除途径。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X172
【部分图文】：

图 3.1 菌株 S 的菌落形态. 3.1 The colony morphology of the st S 的菌落为乳白色，圆形，直径且呈半透明，均匀粘稠，易被挑

由图 3.1 可知，菌株 S 的菌落为乳白色，圆形，直径 1~2 mm，隆起，表面湿润、光滑，边缘规则整齐且呈半透明，均匀粘稠，易被挑起。图3.2 菌株S的扫描电镜图Fig. 3.2 Scanning electron microscope of the strain S由扫描电镜图 3.2 可知，菌株 S 呈卵圆形短杆状，无芽孢，无鞭毛，大小约为

－ 乙酰甲基甲，＋；产气 甲基红，＋；产气 淀粉水解，＋；产气 过氧化氢，＋；产气 柠檬酸盐利，＋；产气 明胶液化红色，＋ 吲哚 性试验结果表明，菌S为革的能力，细菌代谢均产生试验反应为阳性，说明其代无法利用淀粉。定
【参考文献】

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1 王新,李培军,巩宗强,曲向荣,王兵;采用固定化技术处理土壤中菲、芘污染物[J];环境科学;2002年03期

本文编号：2866543