白腐菌对氮杂环化合物的降解及机理研究

发布时间：2020-09-20 20:43

　　氮杂环化合物是焦化、印染、农药等工业废水中常见的有机污染物,是造成这类废水难生物降解的主要原因,并且此类物质中许多有致癌、致畸、致突变的性质,对环境和人体健康会产生潜在的危害,因此对氮杂环污染物进行处理研究对于保护环境、维护人民群众的身体健康具有重要意义。由于白腐菌降解污染物具有非专一性、彻底性、广谱性及适用于固液两种基质等特点,本文采用白腐菌处理技术对模拟废水及实际焦化废水中的氮杂环化合物进行降解和治理研究,主要研究成果包括: (1)不同体系下白腐菌菌株特性分析液体培养体系下,白腐菌Pleurotus sp.的最佳生长和漆酶分泌条件是非缓冲体系起始pH5.0、摇瓶转速为150rpm、装液量为150mL/250mL。纯木屑固体培养条件下白腐菌漆酶酶活达到更高,且出现多峰现象,而白腐菌在纯玉米秸秆、纯稻草秸秆固体培养基中生长更好。 (2)白腐菌在液体培养条件下对单基质氮杂环化合物的去除及机理分析单基质喹啉降解体系中,低浓度喹啉的白腐菌生物降解过程符合零级反应动力学模型,而高浓度喹啉的白腐菌生物降解过程符合一级反应动力学模型;在低浓度喹啉降解体系中,喹啉相对去除率与白腐菌漆酶酶活、生物量增长速率具有较好的相关性,喹啉的最大相对去除率在白腐菌漆酶酶活达到最高、生物量增值最多时出现。单基质吲哚降解体系中,白腐菌对吲哚的代谢过程符合一级反应动力学模型,吲哚去除率与白腐菌漆酶酶活具有较好的相关性。在合成培养基中,当吲哚初始浓度增加到400mg/L时,白腐菌的生长和漆酶的分泌被完全抑制,吲哚在白腐菌的代谢过程中,首先在吡啶环的-2和-3位发生一步羰基化,然后在-2和-3位之间断裂开环。氨氮和苯酚的加入可促进吲哚的降解,提高酶活的峰值和白腐菌的最大生物量增长速率,同时使白腐菌的漆酶酶活峰值提前出现、白腐菌的生长周期缩短。 (3)白腐菌在固体培养条件下对单基质氮杂环化合物的去除在稻草秸秆固体培养环境下,白腐菌BP能较高效率的去除氮杂环化合物,漆酶在降解氮杂环化合物的过程中起着比较重要的作用。 (4)白腐菌对共基质氮杂环化合物体系的降解研究吡啶与喹啉共存,表现为明显的拮抗作用;喹啉、吡啶分别与吲哚共存,表现为协同作用。氨氮抑制了共基质体系中喹啉的降解,而苯酚对喹啉的降解有促进作用。对比单基质氮杂环化合物降解体系,共基质降解体系具有更高的白腐菌生物量增长速率和漆酶酶活,同时白腐菌生长和漆酶分泌的周期缩短。氨氮和苯酚能提高共基质降解体系中白腐菌的漆酶分泌能力。 (5)白腐菌对实际焦化废水中氮杂环化合物的降解研究白腐菌可较快的去除实际焦化废水中氮杂环化合物,喹啉的降解过程符合一级反应动力学,而吲哚的降解过程符合零级反应动力学。2价Mg离子和2价Mn离子的加入,促进了白腐菌的生长和喹啉的降解。2价Cu离子能促进白腐菌漆酶的分泌,但抑制白腐菌的发育。对比模拟废水,实际焦化废水中白腐菌漆酶分泌的启动速度滞后很多,白腐菌生物量增长速率也低很多。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2006
【中图分类】：X703;X172
【部分图文】：

谱图,喹啉,谱图,空白

喹啉空白样HPLC谱图

谱图,喹啉,合成培养基,白腐菌

合成培养基中喹啉经白腐菌处理15d后HPLC谱图

谱图,喹啉,代谢途径

样品的 GC/MS 谱图推断出，在喹啉之前出现的新峰为 2-羟基喹啉，且 2-羟基喹啉是喹啉降解过程中首先出现的代谢产物，Shukla[118]指出，2, 8-二羟基喹啉是假单胞菌降解喹啉过程中产生的第二阶段代谢产物；3.7min 处出现的新峰峰值较 4.2min 处低，该物质可能是 2-羟基喹啉进一步的降解产物—二羟基喹啉类化合物；6.9min 处的新峰可能是喹诺酮类物质[116, 117]，在经历苯环部分形成二羟基衍生物或喹诺酮类物质之后降解开环，最后得到无氮的降解产物。

【引证文献】