1,4-二氯萘、2,6-二氯萘的微生物降解实验研究

1,4-二氯萘、2,6-二氯萘的微生物降解实验研究

论文摘要

本文在综述国内外文献的基础上,首次以摇瓶实验的形式对1,4-二氯萘和2,6-二氯萘的微生物降解进行了系统的研究。实验以垃圾渗滤液处理池的活性污泥为菌源,筛选出了一株细菌HY, 16S rRNA同源性分析该菌为假单胞菌属(Pseudomonas sp)。在25℃、180r/min、pH=7、OD600=0.25、初始浓度10mg/L、20、50mg/L条件下,10、20mg/L浓度的1,4-二氯萘在2天和5天内可完全降解,但初始浓度为50mg/L 1,4-二氯萘的生物降解在80h后几乎停滞,降解率只有40%;且实验过程中光密度均逐渐下降,细菌无生长现象。而投加萘(50mg/L)时,50mg/L的1,4-二氯萘可在300h完全降解,但是在降解的前8h存在萘的竞争抑制作用。进行了以肉汤培养基富集菌液对1,4-二氯萘的降解对比实验,确定1,4-二氯萘不支持微生物生长,HY菌对1,4-二氯萘的降解属共代谢范畴, HY菌对1,4-二氯萘的降解是以萘的诱导为前提的。HY菌不能共代谢2,6-二氯萘,静息细胞实验也证实了该菌不能产生降解2,6-二氯萘的酶系。结合1,4-二氯萘、1-氯萘、2-氯萘的生物降解的实验结果分析,认为位于不同苯环上的氯取代不利于微生物降解。对不存在初级基质条件下, 1,4-二氯萘的降解实验数据进行了动力学研究, 10、20mg/L的生物降解符合一级反应动力学,一级反应速率常数分别为0.0626、0.0265-1,半衰期分别为15.97h、37.74h,50mg/L的生物降解介于零级反应和一级反应之间;采用不存在初级基质条件下的三种共代谢模型对1,4-二氯萘的微生物降解进行非线性拟合,结果显示模型3对三种浓度下1,4-二氯萘的生物降解拟合较好,其对应的表观生物量转化浓度Tc b分别为0.1932、0.2869、0.2789。利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对1,4-二氯萘降解的中间产物进行了定性分析,检测到了二氯代水杨酸、环氧化氯萘、二氯代水杨醛、二氯代萘酚,硅烷衍生化样品的GC-MS分析显示,产物中可能还还存在二羟基二氯代萘,并据此推测1,4-二氯萘生物降解的途径为5,6位或7,8位加单氧后羟基化,苯环开裂后再生成氯代水杨酸。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1 章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 多氯萘的环境污染与危害
  • 1.2.1 环境中多氯萘的来源
  • 1.2.2 多氯萘的环境污染现状
  • 1.3 多氯萘降解的研究现状
  • 1.3.1 多氯萘的化学降解
  • 1.3.2 多氯萘的生物降解
  • 1.4 课题的提出与研究内容
  • 第2 章 降解菌的驯化分离及分类鉴定
  • 2.1 引言
  • 2.1.1 细菌驯化原理及方法
  • 2.1.2 细菌分类鉴定方法
  • 2.2 实验材料
  • 2.3 实验方法
  • 2.3.1 菌种的驯化
  • 2.3.2 菌种的分离
  • 2.3.3 菌种的筛选与保存
  • 2.3.4 降解菌的分类鉴定
  • 2.4 结果与讨论
  • 2.4.1 菌种的驯化
  • 2.4.2 菌种的分离和筛选
  • 2.4.3 降解菌的分类鉴定
  • 第3 章 1,4-二氯萘和2,6-二氯的微生物降解实验
  • 3.1 引言
  • 3.1.1 化学结构特性与生物降解
  • 3.1.2 基质代谢的过程
  • 3.1.3 共代谢
  • 3.2 实验材料
  • 3.3 实验方法
  • 3.3.1 菌种的活化
  • 3.3.2 菌种的富集
  • 3.3.3 菌悬液的制备
  • 3.3.4 微生物降解实验
  • 3.3.5 静息细胞实验
  • 3.3.6 实验保证用氧量的计算
  • 3.3.7 气相色谱检测方法
  • 3.4 结果与讨论
  • 第4 章 1,4-二氯萘的微生物降解动力学
  • 4.1 引言
  • 4.1.1 传统生物降解动力学的局限性
  • 4.1.2 共代谢动力学模型
  • 4.2 数据分析方法
  • 4.2.1 lstopt 软件简介
  • 4.2.2 利用lstopt 进行非线性拟合分析的具体方法
  • 4.2.3 共代谢模型参数的测定
  • 4.3 结果与讨论
  • 4.3.1 Monod 模型的拟合
  • 4.3.2 共代谢动力学模型的拟合
  • 第5 章 1,4-二氯萘的生物降解途径研究
  • 5.1 引言
  • 5.1.1 影响生物降解途径的因素
  • 5.1.2 PCNs 及其结构类似物的生物降解途径
  • 5.1.3 色谱分析中化学衍生化处理
  • 5.2 实验材料
  • 5.3 实验方法
  • 5.3.1 样品前处理方法
  • 5.3.2 固相萃取方法
  • 5.3.3 衍生化实验
  • 5.3.4 气相色谱质谱联用检测条件
  • 5.4 实验结果与讨论
  • 5.4.1 未衍生化样品的GC-MS 分析
  • 5.4.2 硅烷化衍生试样的GC-MS 分析
  • 5.4.3 1,4-二氯萘生物降解途径的推导
  • 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
  • 相关论文文献

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