固定化阿特拉津降解菌—藻体系的构建及去除水体中阿特拉津的研究

发布时间：2020-03-21 06:47

【摘要】：在实际的阿特拉津污染环境生物修复中,大多采用游离降解菌,但游离降解菌会面临多重生存压力,导致其降解效果降低。微生物固定技术则能较好弥补上述不足。本研究利用海藻酸钠包埋法构建了固定化阿特拉津降解菌-藻共生体系,并对其影响因素进行了研究。结果如下:1.分离筛选出3株阿特拉津高效降解菌。经鉴定,菌株CS3和100TPT1为产脲节杆菌,菌株TT3为柠檬球菌属。目前还未见有柠檬球菌属菌株降解阿特拉津的报道。本研究为生物修复阿特拉津污染环境提供了新的选择,也丰富了微生物资源。2.菌株TT3和CS3生长和降解阿特拉津的pH范围较宽且均具有较好的耐碱性,为未来偏碱环境中阿特拉津污染修复提供了良好的候选菌株。在30℃,pH为7条件下,菌株TT3和CS3分别能在66 h和48 h内降解50 mg/L的阿特拉津。3.以海藻酸钠为包埋材料对菌株TT3和普通小球藻进行固定,通过正交实验获取了固定化微球最佳制备条件:海藻酸钠5%、CaCl_2 4%、菌悬液和藻悬液的体积均为30 mL(菌液浓度5.0×10~8CFU/mL,藻液浓度为5.0×10~6个/mL)。扫描电镜观察表明,固定化微球中含有多孔网状结构,为降解菌和微藻细胞的固定提供位点,为吸附底物提供了大的表面积。4.对影响固定化细胞降解阿特拉津的因素和操作稳定性进行了研究。结果表明,在温度胁迫、酸碱胁迫和重金属离子胁迫条件下,固定化细胞3 d后对阿特拉津的降解率高出游离细胞13%-60%,其中共固定菌藻比固定化单菌处理至少高出5%左右,最高达24%。20℃条件下储存50 d后固定化细胞依然保持80%以上的降解率,游离细胞则降低至19.49%。说明固定化处理提高了降解菌对不良环境和有毒物质的耐受力。其中共固定菌藻处理对阿特拉津的降解效果明显好于固定化单菌。5.固定化微球对阿特拉津的吸附符合准一级动力学方程,说明该吸附过程是由单因素决定的。固定化微球对阿特拉津的等温吸附能更好地遵循Langmuir模型,表明该吸附过程符合单分子吸附模式。在生物降解期间,吸附对整个阿特拉津去除过程的贡献在早期反应阶段中很重要,当达到吸附平衡后生物降解是主要过程。降解动力学研究表明Haldane模型与所获得的实验数据最吻合。与游离细胞相比,固定化细胞的底物抑制常数K_I的值更高,表示固定化细胞提高了对底物抑制的抗性。6.为期30 d的小型模拟实验结果表明,固定化菌藻微球具有高效且持久的阿特拉津降解效果。运行15 d后共固定菌藻微球对阿特拉津的降解能力没有降低,也未变形破裂,有较好的实际应用价值。
【图文】：

阿特拉津,化学结构式

图 1-1 阿特拉津的化学结构式Fig.1-l The chemical structure of atrazine特拉津的溶解度不同，与溶剂极性有关。25℃时中、二乙醚和醋酸乙酯中的溶解度分别为 1800ssell, 2001）。阿特拉津原药呈白色粉末状，湿性粉剂；38%、40%和 50%的悬浮剂。常用扑草净等与阿特拉津结构类似，均属于均三氮苯使用概况脲类、酞胺类、二硝基苯胺类等除草剂在国际出。阿特拉津是从二十世纪五十年代被开发并商业生产以来，在世界范围内经常被单独使用的使用量大约在 7 万吨到 9 万吨之间（Balci e。有消息报道，2001-2002 年美国玉米田使用。

阿特拉津,氰尿酸,脱烷基,异丙基

业科学院博士学位论文氨基水解酶和 N-异丙基氰尿酰胺异丙基氨基水解酶催化羟基阿特拉津脱烷基，artinez et al., 2001）。有的菌株降解阿特拉津的终产物就是氰尿酸，，有的则可以解为二氧化碳和氨气（Wackett et al., 2002）。第三步是开环。该过程是由 trzD/atzD、atzE 和 atzF 编码的酶将氰尿酸降解成二Ostrofsky et al., 2002）。使杂环化合物开环的降解途径比脱烷基等降解支链更难。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X592

【参考文献】