芳烃类石油污染物降解优势菌株的筛选与研究

发布时间：2017-09-05 19:24

  本文关键词：芳烃类石油污染物降解优势菌株的筛选与研究

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【摘要】：石油作为当代工业社会的血液,对于当今社会和经济的发展是必不可少的,但在石油开采、运输、加工与使用过程中由于泄露和排放对环境所造成的污染,已经越来越严重。本研究以典型芳烃类石油污染物苯、甲苯和萘作为目标污染物,以膜生物反应器(MBR)中活性污泥为原始菌群对上述三种污染物的优势降解菌株进行筛选以及菌株特性与降解动力学和热力学研究。本研究共得以下结论:(1)将本实验室中小型MBR中的活性污泥分别以苯、甲苯和萘浓度递增法进行数月驯化后,对三种污染物各自的优势降解菌进行筛选。共筛选出:苯降解菌五株,降解能力最强的菌株为MB-2,其对苯的降解率达到94.36%;甲苯降解菌四株,降解能力最强的为菌株MJ-1,对甲苯的降解率达到93.67%;萘降解菌五株,降解能力最强的为MN-5,对萘的降解率达到99.38%。上述降解实验底物浓度均为10 mg/L。(2)经16S r DNA基因鉴定以及电子扫描显微镜形态学研究发现:苯降解菌株MB-2为Ochrobactrum sp.(苍白杆菌属),革兰氏染色为阴性,长度为0.75-1.1μm,宽度为0.5-0.6 um的呈椭圆形球杆菌,未观察到鞭毛及菌毛;甲苯降解菌株MJ-1为Stenotrophomonas sp.(寡养单胞菌属),革兰氏染色为阴性,长度为1.9-2.4μm,宽度为0.21-0.3μm的长杆菌,未观察到鞭毛及菌毛;萘降解菌株MN-5为Sphingobacterium sp.(鞘氨醇杆菌属),革兰氏染色为阴性,长度为2.5-3μm,宽度为1.1-1.3μm的呈椭圆形的杆菌,观察到其具有长度为0.26-0.6μm的菌毛,但并未观察到鞭毛。(3)在p H=7.0,转速为150时,以不同污染物为基质探讨了三株菌株的降解动力学及热力学。三株菌株对各自底物的降解均符合一级动力学模型,降解率随底物浓度的增大而减小;菌株Ochrobactrum sp.MB-2、Stenotrophomonas sp.MJ-1和Sphingobacterium sp.MN-5的最佳降解温度分别为35、30和35℃;活化能Ea分别为:75.66、17.27、91.60 k J/mol.(4)据三株菌株对其各自底物的降级动力学与热力学研究发现,菌株Sphingobacterium sp.MN-5对底物的降解效率最高;其次是菌株Ochrobactrum sp.MB-2;最差的是菌株Stenotrophomonas sp.MJ-1;热力学研究也证明菌株Sphingobacterium sp.MN-5和Ochrobactrum sp.MB-2对于其底物的生化降解反应较易发生,而Stenotrophomonas sp.MJ-1对其底物的生化降解不易发生;三种菌株在实验温度范围内的吉布斯自由能均符合生物酶触反应特点。(5)通过正交实验所得结果经统计学分析得出:菌株Sphingobacterium sp.MN-5对萘的最佳降解条件为:T=35℃、p H=7、菌悬液投加量为15%(v/v);影响强度由强到弱排列为:接种量,温度,p H值,表面活性剂的投加;表面活性剂的投加并没有显著的统计学意义,影响可忽略。(6)萘降解菌株Sphingobacterium sp.MN-5共代谢降解0-40μg/L氯仿(CF)发现:在20 mg/L萘作为第一基质的情况下,该菌株处于最适降解条件时,对10、20和30μg/L的CF共代谢降解率分别达65.93、43.02和36.31%,降解率与萘浓度呈反比;CF的投加对菌株生长及该菌株对于萘的降解产生一定的抑制效应,抑制效应随CF的投加量增长而增长。
【关键词】：PAHs BTEX 生物降解 共代谢
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X172
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 石油污染物的性质及污染9-12
• 1.2.1 石油概述9
• 1.2.2 石油污染物的种类与危害9-11
• 1.2.3 环境中石油污染物的污染现状11-12
• 1.3 石油污染物的修复现状12-16
• 1.3.1 常见石油污染物的修复技术12-13
• 1.3.2 石油污染物的生物修复技术13-16
• 1.4 研究的目的及意义16
• 1.5 研究的主要内容16
• 1.6 技术路线16-18
• 第2章 优势降解菌株的筛选18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 实验材料与仪器18-19
• 2.2.1 好氧污泥18
• 2.2.2 仪器和试剂18-19
• 2.3 实验方法19-24
• 2.3.1 好氧污泥的培养及优势菌株的筛选19-22
• 2.3.2 纯培养降解实验22
• 2.3.3 样品的分析方法22-24
• 2.4 结果与讨论24-26
• 2.4.1 优势菌株纯培养对目标石油污染物的降解效果24-26
• 2.5 本章小结26-28
• 第3章 优势菌株的鉴定28-37
• 3.1 引言28
• 3.2 实验材料与仪器28-29
• 3.2.1 仪器和试剂28-29
• 3.3 实验方法29-30
• 3.3.1 菌株的 16s r DNA的基因测序29
• 3.3.2 细菌 16s RNA序列比对及系统发育树的绘制29
• 3.3.3 细菌形态学分析29-30
• 3.4 结果与讨论30-35
• 3.4.1 菌株基因鉴定结果及发育树的构建30-34
• 3.4.2 菌株的形态学特征34-35
• 3.5 本章小结35-37
• 第4章 优势菌株对目标污染物的降解动力学及热力学研究37-59
• 4.1 引言37
• 4.2 实验材料37-38
• 4.2.1 菌株来源37
• 4.2.2 仪器和试剂37-38
• 4.3 实验方法38
• 4.3.1 菌株生物降解实验38
• 4.3.2 分析方法38
• 4.4 一级动力学与热力学模型38-40
• 4.4.1 一级动力学模型的建立39
• 4.4.2 热力学模型的建立39-40
• 4.5 结果与讨论40-57
• 4.5.1 优势菌株对石油污染物降解的动力学40-46
• 4.5.2 优势菌株对石油污染降解的热力学46-57
• 4.6 本章小结57-59
• 第5章 萘降解菌株Sphingobacterium sp.MN-5 对氯仿的共代谢研究59-67
• 5.1 引言59
• 5.2 实验材料与仪器59-60
• 5.2.1 优势菌群59
• 5.2.2 仪器和试剂59-60
• 5.3 实验方法60-62
• 5.3.1 正交试验60-61
• 5.3.2 萘降解菌株Sphingobacterium sp.MN-5 对氯仿的共代谢61
• 5.3.3 分析方法61-62
• 5.4 结果与讨论62-65
• 5.5 本章小结65-67
• 第6章 结论与建议67-70
• 6.1 结论67-68
• 6.2 建议68-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-76
• 附录76

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本文编号：799828