土壤多环芳烃降解菌表面理化性质及吸附、降解特性研究
发布时间：2021-04-26 21:26
多环芳烃（PAHs）是土壤污染中典型的、有代表性的持久性有机污染物,由于其致癌、致畸和致突变性,对人体健康及生态环境造成严重危害。利用微生物修复PAHs污染是国内外专家学者的研究热点。微生物去除PAHs具有经济、高效的优点。因此,研究PAHs与降解微生物的相互作用关系,对PAHs污染的生物修复具有重要意义。论文从PAHs污染土壤中筛选分离出一株PAHs降解菌（Ochrobactrum anthropi Na-B）,研究菌体表面理化性质,考察菌体对萘、菲的吸附、降解特性,应用代谢模型和热动力学模型探讨菌体对菲的降解。研究得出的主要结果如下:1、菌体表面主要有四个质子结合位点,分别对应含磷基团/羧基、羧基、磷酰基以及羟基/胺基,解离常数（pKa）分别为2.31-4.70（pK1）、5.03-6.37（pK2）、6.83-7.75（pK3）和8.81-9.69（pK4）,总位点浓度为4.21×10-5-2.27×10-4 mol/g。在碳氮...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 多环芳烃污染概述
1.1.1 多环芳烃来源及危害
1.1.2 PAHs典型代表物
1.1.3 PAHs的迁移转化
1.2 微生物吸附研究进展
1.2.1 微生物表面特性研究
1.2.2 吸附动力学和热力学
1.2.3 吸附等温线
1.3 微生物降解研究进展
1.3.1 降解PAHs的微生物
1.3.2 PAHs的代谢路径
1.3.3 微生物降解动力学
1.4 研究目的与研究意义
1.5 研究内容与技术路线
2 微生物表面特性研究
2.1 引言
2.2 实验材料与仪器
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验仪器
2.3 实验方法
2.3.1 溶液配置
2.3.2 微生物生长及表面特性
2.3.3 电位滴定
2.4 结果与讨论
2.4.1 不同碳氮比条件对微生物生长的影响
2.4.2 表面基团随培养条件的变化
2.4.3 DLVO理论预测菌体相互作用势能
2.5 小结
3 微生物对多环芳烃萘、菲的吸附特性研究
3.1 引言
3.2 实验材料与仪器
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验仪器
3.3 实验方法
3.3.1 萘、菲储备液制备
3.3.2 菌体的培养及菌悬液制备
3.3.3 吸附实验
3.3.4 非线性回归法确定吸附等温线参数
3.3.5 萘、菲浓度的测定
3.4 结果与讨论
3.4.1 单因素影响实验
3.4.2 吸附动力学研究
3.4.3 吸附等温线研究
3.4.4 吸附热力学研究
3.4.5 萘、菲竞争吸附研究
3.5 小结
4 微生物对多环芳烃萘、菲的降解特性研究
4.1 引言
4.2 实验材料与仪器
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验仪器
4.3 实验方法
4.3.1 溶液配制
4.3.2 响应曲面分析
4.3.3 生物表面活性剂产出
4.3.4 表面活性剂对降解的影响
4.3.5 菌体在不同有机物下的生长
4.3.6 气相色谱-质谱分析
4.3.7 萘、菲、芘竞争代谢
4.4 结果与讨论
4.4.1 温度、pH、接种量对萘、菲降解的响应面分析
4.4.2 生物表面活性剂产出
4.4.3 表面活性剂对降解的影响
4.4.4 菌体在不同有机物下的生长
4.4.5 PAHs降解路径分析
4.4.6 萘、菲、芘竞争代谢
4.5 小结
5 微生物代谢反应模型及热动力学研究
5.1 引言
5.2 实验材料与仪器
5.2.1 实验材料
5.2.2 实验仪器
5.3 实验方法
5.3.1 溶液配制
5.3.2 降解实验
5.3.3 PAH浓度和菌量分析
5.3.4 数值模型
5.3.5 模型动力学参数
5.3.6 热动力学模型预测产率
5.4 结果与讨论
5.4.1 数值模型
5.4.2 热动力学模型计算产率
5.5 小结
6 结论和建议
6.1 结论
6.2 建议
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]典型多环芳烃生物降解及转化机制的研究进展[J]. 姜岩,杨颖,张贤明. 石油学报(石油加工). 2014(06)
[2]石油污染土壤的生物降解实验[J]. 李亚龙,杨琦,王士东,李博,张帆. 油气田地面工程. 2014(10)
[3]一株多环芳烃芘降解菌的鉴定及其降解特性研究[J]. 卢仕严,曹永军,招嘉佩,何红,孙省利. 海洋科学. 2014(08)
[4]污染区千金子和酢浆草根际土壤中PAHs结合态残留的梯度分布[J]. 王意泽,高彦征,彭安萍,陈则友,孙冰清. 土壤学报. 2015(01)
[5]一株菲降解菌筛选鉴定及降解性能研究[J]. 侯宁,李春艳,成小松,李大鹏,史妍. 东北农业大学学报. 2013(08)
[6]一株萘降解菌的筛选及其降解途径[J]. 王博,刘兆普,隆小华,姚瑶,黄玉玲. 天然产物研究与开发. 2012(12)
[7]萘在土壤上的吸附行为及温度影响的研究[J]. 石辉,孙亚平. 土壤通报. 2010(02)
[8]微杆菌3-28对萘、菲、蒽、芘的降解[J]. 王春明,李大平,王春莲. 应用与环境生物学报. 2009(03)
[9]氯苯类化合物在沉积物上的非线性吸附行为[J]. 舒月红,黄小仁,贾晓珊. 环境科学. 2009(01)
[10]多环芳烃的毒性及其治理技术研究[J]. 魏俊飞,吴家强,焦文娟. 污染防治技术. 2008(03)
博士论文
[1]生物表面活性剂在多环芳烃（菲）污染土壤生物修复过程中的作用研究[D]. 裴晓红.南京农业大学 2009
[2]石油污染土壤微生物修复的研究[D]. 李宝明.中国农业科学院 2007
硕士论文
[1]污染土壤中萘、菲降解菌的筛选鉴定及降解特性研究[D]. 张帆.中国地质大学（北京） 2013
[2]菲降解菌株的分离、特性研究及其在植物—微生物联合修复重金属—菲复合污染土壤中的初步应用[D]. 杨莹.南京农业大学 2013
[3]芽胞杆菌诱变育种铜绿假单胞菌PAO1菲萘降解相关研究[D]. 李兆格.西北大学 2011
[4]芘降解菌的分离鉴定及其降解能力研究[D]. 谢文娟.北京化工大学 2011
[5]土壤多环芳烃原位污染及其耐受细菌群落结构和降解特性的研究[D]. 陈怀海.浙江大学 2011
[6]一株鞘氨醇单胞菌对多环芳烃的降解特性及菲降解途径研究[D]. 雷欢.厦门大学 2008
本文编号：3162141
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 多环芳烃污染概述
1.1.1 多环芳烃来源及危害
1.1.2 PAHs典型代表物
1.1.3 PAHs的迁移转化
1.2 微生物吸附研究进展
1.2.1 微生物表面特性研究
1.2.2 吸附动力学和热力学
1.2.3 吸附等温线
1.3 微生物降解研究进展
1.3.1 降解PAHs的微生物
1.3.2 PAHs的代谢路径
1.3.3 微生物降解动力学
1.4 研究目的与研究意义
1.5 研究内容与技术路线
2 微生物表面特性研究
2.1 引言
2.2 实验材料与仪器
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验仪器
2.3 实验方法
2.3.1 溶液配置
2.3.2 微生物生长及表面特性
2.3.3 电位滴定
2.4 结果与讨论
2.4.1 不同碳氮比条件对微生物生长的影响
2.4.2 表面基团随培养条件的变化
2.4.3 DLVO理论预测菌体相互作用势能
2.5 小结
3 微生物对多环芳烃萘、菲的吸附特性研究
3.1 引言
3.2 实验材料与仪器
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验仪器
3.3 实验方法
3.3.1 萘、菲储备液制备
3.3.2 菌体的培养及菌悬液制备
3.3.3 吸附实验
3.3.4 非线性回归法确定吸附等温线参数
3.3.5 萘、菲浓度的测定
3.4 结果与讨论
3.4.1 单因素影响实验
3.4.2 吸附动力学研究
3.4.3 吸附等温线研究
3.4.4 吸附热力学研究
3.4.5 萘、菲竞争吸附研究
3.5 小结
4 微生物对多环芳烃萘、菲的降解特性研究
4.1 引言
4.2 实验材料与仪器
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验仪器
4.3 实验方法
4.3.1 溶液配制
4.3.2 响应曲面分析
4.3.3 生物表面活性剂产出
4.3.4 表面活性剂对降解的影响
4.3.5 菌体在不同有机物下的生长
4.3.6 气相色谱-质谱分析
4.3.7 萘、菲、芘竞争代谢
4.4 结果与讨论
4.4.1 温度、pH、接种量对萘、菲降解的响应面分析
4.4.2 生物表面活性剂产出
4.4.3 表面活性剂对降解的影响
4.4.4 菌体在不同有机物下的生长
4.4.5 PAHs降解路径分析
4.4.6 萘、菲、芘竞争代谢
4.5 小结
5 微生物代谢反应模型及热动力学研究
5.1 引言
5.2 实验材料与仪器
5.2.1 实验材料
5.2.2 实验仪器
5.3 实验方法
5.3.1 溶液配制
5.3.2 降解实验
5.3.3 PAH浓度和菌量分析
5.3.4 数值模型
5.3.5 模型动力学参数
5.3.6 热动力学模型预测产率
5.4 结果与讨论
5.4.1 数值模型
5.4.2 热动力学模型计算产率
5.5 小结
6 结论和建议
6.1 结论
6.2 建议
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]典型多环芳烃生物降解及转化机制的研究进展[J]. 姜岩,杨颖,张贤明. 石油学报(石油加工). 2014(06)
[2]石油污染土壤的生物降解实验[J]. 李亚龙,杨琦,王士东,李博,张帆. 油气田地面工程. 2014(10)
[3]一株多环芳烃芘降解菌的鉴定及其降解特性研究[J]. 卢仕严,曹永军,招嘉佩,何红,孙省利. 海洋科学. 2014(08)
[4]污染区千金子和酢浆草根际土壤中PAHs结合态残留的梯度分布[J]. 王意泽,高彦征,彭安萍,陈则友,孙冰清. 土壤学报. 2015(01)
[5]一株菲降解菌筛选鉴定及降解性能研究[J]. 侯宁,李春艳,成小松,李大鹏,史妍. 东北农业大学学报. 2013(08)
[6]一株萘降解菌的筛选及其降解途径[J]. 王博,刘兆普,隆小华,姚瑶,黄玉玲. 天然产物研究与开发. 2012(12)
[7]萘在土壤上的吸附行为及温度影响的研究[J]. 石辉,孙亚平. 土壤通报. 2010(02)
[8]微杆菌3-28对萘、菲、蒽、芘的降解[J]. 王春明,李大平,王春莲. 应用与环境生物学报. 2009(03)
[9]氯苯类化合物在沉积物上的非线性吸附行为[J]. 舒月红,黄小仁,贾晓珊. 环境科学. 2009(01)
[10]多环芳烃的毒性及其治理技术研究[J]. 魏俊飞,吴家强,焦文娟. 污染防治技术. 2008(03)
博士论文
[1]生物表面活性剂在多环芳烃（菲）污染土壤生物修复过程中的作用研究[D]. 裴晓红.南京农业大学 2009
[2]石油污染土壤微生物修复的研究[D]. 李宝明.中国农业科学院 2007
硕士论文
[1]污染土壤中萘、菲降解菌的筛选鉴定及降解特性研究[D]. 张帆.中国地质大学（北京） 2013
[2]菲降解菌株的分离、特性研究及其在植物—微生物联合修复重金属—菲复合污染土壤中的初步应用[D]. 杨莹.南京农业大学 2013
[3]芽胞杆菌诱变育种铜绿假单胞菌PAO1菲萘降解相关研究[D]. 李兆格.西北大学 2011
[4]芘降解菌的分离鉴定及其降解能力研究[D]. 谢文娟.北京化工大学 2011
[5]土壤多环芳烃原位污染及其耐受细菌群落结构和降解特性的研究[D]. 陈怀海.浙江大学 2011
[6]一株鞘氨醇单胞菌对多环芳烃的降解特性及菲降解途径研究[D]. 雷欢.厦门大学 2008
本文编号：3162141
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