四氯化碳的高效降解菌种筛选及其降解规律研究

论文摘要

我国北方某城市水源地受到了四氯化碳的污染,本文依托国家自然科学基金资助,系统研究了白腐真菌对四氯化碳的降解特征。从污染区土壤中分离出131个菌株,通过筛选,并以四氯化碳为唯一碳源培养,最终发现白腐真菌是降解四氯化碳的首选菌种。取得研究成果如下:1.本文研究了多因素综合条件对白腐真菌生长的影响,试验表明,当摇瓶机转速为160r/min,温度为30℃,稻壳浸出液为90mL/L,葡萄糖浓度为35g/L,pH值为4.5时,菌体生物质量浓度最大,达到4.563g/L。2.研究了环境条件对白腐真菌降解四氯化碳的影响。结果表明,四氯化碳质量浓度为48μg/L,稻壳浸出液体积浓度为50mL/L,葡萄糖质量浓度为15g/L,温度为30℃,摇瓶机转速为140r/min,是白腐真菌降解四氯化碳的最佳因素组合。3.通过白腐真菌发酵进程试验及各模型参数的计算,建立了菌体生长动力学模型: Cx（t）=0.091exp（0.0718t）/[0.976+0.0241exp（0.0718t）]胞外多糖生成动力学模型: Px （t）= 0.0477+0.8318Cx（t）+0.105ln[0.976+0.024exp（0.0718t）]底物消耗动力学模型: Cs （t）= 14.107-3.023Cx（t）-0.856ln[0.976+0.024exp（0.0718t）]。同时通过降解试验和模型参数的计算,建立了白腐真菌对四氯化碳降解动力学模型: Y （t）= -0.1054t+3.129。4.通过土柱模拟污染区土壤层砂壤土静态降解试验,研究了污染区土壤四氯化碳的降解规律。结果表明,一定量的四氯化碳对白腐真菌的生长具有刺激作用,使其在污染物的诱导下成为优势菌。翻耕能有效地提高溶氧,提高电导率,在同等条件下,翻耕的降解率是不翻耕的1.45倍。同时表明,添加分散剂也能显著地提高生物降解率,其中以稻壳作为分散剂降解效率最高,其最终降解率可以达到93.9%。在土柱降解体系中,含水量也是影响降解的主要因素,当水分含量在25%时,降解率最高可达到94.6%,过高的含水量会降低对四氯化碳的降解。同样,过高的接种量也会使降解率不断降低。5.在土柱模拟污染区土壤层砂壤土的动态降解中,通过四氯化碳淋溶过程的垂向迁移,研究了各因素对降解四氯化碳的影响。试验表明,各取样孔的降解率随时间均表现出由低到高的变化,其中,底部（D5）取样孔降解效果较好,它的最终降解率达到60.1%。试验显示,温度是影响降解率的重要因素之一,通过计算在一定范围内,温度每增加4℃其降解率则提高14-23%。研究发现,降解菌株对高浓度四氯化碳有一定忍耐能力,当浓度为88.7μg/L时,其最终降解率最大达到64.2%。通过动态分析发现,低流量对土壤的通透性影响较小,有助于提高降解率,而过高的流量（90mL/min）,会使填充层整体浸泡在水中,降解过程几乎停止。在土柱动态降解体系中,五种分散剂在填充层中的降解率均高于对照（砂壤土）,其中稻壳的降解能力最为优秀,降解率达到81.2%。试验同时显示,定期翻耕能有效地提高微生物与四氯化碳的接触,通过翻耕处理会使降解率提高两倍。从动态的观点分析,适宜的葡萄糖浓度（25g/L）有利于菌体的降解,过高浓度,会使细胞渗透压增高,同时也增加了土壤对四氯化碳的吸附和滞留,因而也影响到菌体对其的降解,使降解率下降。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 四氯化碳及氯代烃废水的来源与危害
• 1.2.1 四氯化碳废水的来源
• 1.2.2 含四氯化碳废水的危害
• 1.2.3 国内外四氯化碳及氯代烃污染研究现状
• 1.2.4 氯代烃在土壤、地下水中的迁移转化
• 1.3 氯代烃污染土壤和地下水的修复技术研究现状
• 1.3.1 氯代烃污染的非生物治理技术
• 1.3.2 氯代烃污染的生物治理技术
• 1.4 研究背景、目的和意义
• 1.5 研究内容、研究方法及技术路线
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究方法及技术路线
• 2 污染区土壤中四氯化碳降解菌种的分离、筛选和鉴定
• 2.1 污染区土壤勘探与采样
• 2.1.1 污染区土壤性质
• 2.1.2 土壤垂向污染情况
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 菌种分离
• 2.3.2 菌种的筛选
• 2.3.3 菌种的鉴定
• 2.4 本章小结
• 3 白腐真菌培养条件及生长特性研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 单因素环境条件对白腐真菌生长的影响
• 3.3.2 多因素综合条件对白腐真菌生长的影响
• 3.4 本章小结
• 4 白腐真菌对四氯化碳的生物降解特性研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 供试菌种
• 4.2.2 主要仪器
• 4.2.3 培养基
• 4.2.4 白腐真菌的复壮
• 4.2.5 培养方法
• 4.2.6 分析方法
• 4.2.7 四氯化碳降解率计算
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 单因素环境条件下白腐真菌对四氯化碳降解的影响
• 4.3.2 白腐真菌降解四氯化碳的条件优化
• 4.4 本章小结
• 5 白腐真菌生长代谢及降解动力学模型研究
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 供试菌种
• 5.2.2 主要仪器
• 5.2.3 培养基
• 5.2.4 培养方法
• 5.2.5 分析方法
• 5.2.6 数据处理
• 5.3 动力学模型
• 5.3.1 菌体生长动力学模型
• 5.3.2 多糖产物形成动力学模型
• 5.3.3 底物葡萄糖消耗动力学模型
• 5.3.4 四氯化碳降解动力学模型
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 白腐真菌的发酵进程
• 5.4.2 白腐真菌代谢过程动力学特征
• 5.4.3 白腐真菌降解过程动力学特征
• 5.5 本章小结
• 6 静态条件下污染土壤环境中白腐真菌对四氯化碳的降解特征模拟研究
• 6.1 前言
• 6.2 试验部分
• 6.2.1 试验材料和仪器
• 6.2.2 试验的准备
• 6.2.3 测试及计算项目
• 6.2.4 试验方法
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 污染强度对白腐真菌降解四氯化碳的影响
• 6.3.2 降解过程中pH 值的变化
• 6.3.3 翻耕对白腐真菌降解四氯化碳的影响
• 6.3.4 白腐真菌降解四氯化碳过程中电导率的变化
• 6.3.5 降解过程中四氯化碳含量的变化
• 6.3.6 白腐真菌降解四氯化碳过程中微生物数量的变化
• 6.3.7 分散剂对白腐真菌降解四氯化碳的影响
• 6.3.8 不同分散剂在四氯化碳降解过程中的电导率变化
• 6.3.9 不同分散剂在四氯化碳降解过程中的pH 值变化
• 6.3.10 不同含水率对白腐真菌降解四氯化碳的影响
• 6.3.11 不同接种量对白腐真菌降解四氯化碳的影响
• 6.4 本章小结
• 7 动态条件下污染土壤环境中白腐真菌对四氯化碳的降解特征模拟研究
• 7.1 前言
• 7.2 试验部分
• 7.2.1 试验材料和仪器
• 7.2.2 试验的准备
• 7.2.3 测试及计算项目
• 7.2.4 试验实施
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 四氯化碳渗滤过程中的运移动态
• 7.3.2 各取样口的降解进程
• 7.3.3 温度对白腐真菌降解四氯化碳的影响
• 7.3.4 淋溶强度对降解能力的影响
• 7.3.5 分散剂组成成分对白腐真菌降解四氯化碳的影响
• 7.3.6 滴加速度（流量）对白腐真菌降解四氯化碳的影响
• 7.3.7 填充层翻耕对白腐真菌降解四氯化碳的促进作用
• 7.3.8 白腐真菌降解四氯化碳过程中的pH 值变化
• 7.3.9 葡萄糖浓度对白腐真菌降解四氯化碳的影响
• 7.4 本章小结
• 8 结论
• 8.1 研究工作和主要结论
• 8.2 创新及特色
• 8.3 研究展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学术论文数据集