生物修复环境污染的微生物筛选及其性能研究

论文摘要

生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、条件温和，无二次污染、对环境友好等显著优点，为从根本上解决环境问题提供了无限的希望。本论文研究的主要目的是：筛选用于修复石油和重金属对环境污染的微生物，并研究其修复性能，主要内容如下： 1、在被石油污染的特定环境中采样，通过富集分离法和直接原油利用法筛选原油降解菌，挑选出高活性菌株13株，其中4株细菌、1株酵母具有产生物表面活性剂的性能；霉菌7株，其中有三株具有很强的原油降解能力。同时采用血平板—蓝色凝胶平板组合筛选模式筛选出8株对原油均有一定降解作用的菌株。经初步鉴定，BS-01、BS-03为假单胞菌属，OBD-HQM、OBD-LM2和OBD-QM分别为曲霉属、木霉属和青霉属。 2、OBD-LM2原油降解率高达68％，OBD-HQM为55％，BS-03为39％。气质联用仪（GC／MS）确定了OBD-LM2、OBD-HQM及BS-03三菌株的原油降解范围分别为C11～C28、C11～C20、C11～C17，OBD-LM2降解原油中长链组分的同时可产生大量链长小于C10的小分子烃。 3、对假单胞属BS-03野生菌（糖脂产量4.3g／L）进行UV和UV+LiCl的复合诱变，筛选出突变株LY4，其糖脂产量为6.8g／L，提高了65.8％。 4、菌株LY4摇瓶产糖脂类生物表面活性剂的发酵条件优化结果为，最佳培养基（g／L）：植物油30mL，尿素2，Na2HPO41.09，KH2PO40.91，MgSO4·7H2O 0.01，CaCl2·2H2O 0.005；最适培养条件：种子液菌龄16h，pH8，培养温度34℃，接种量6％，转速200～240rpm，发酵周期为2d。最佳工艺条件下糖脂产量达8.93g／L。3.7L比欧全自动发酵罐对菌株LY4产糖脂类表面活性剂生物反应动力学研究确认动力学模型属于半生长耦联型。 5、菌株LY4发酵液经萃取和柱层析，通过TLC及IR测试证明，主要成分由中性脂、糖脂和脂肽构成。在此基础上，通过电喷雾质谱（ESI-MS）、核磁共振氢谱（1HNMR）、核磁共振碳谱(13CNMR)对糖脂进行表征，确定了的代谢产物糖脂由23种鼠李糖脂构成，主要组分为RhC10、RhC10C10、Rh2C10和Rh2C10C10，单鼠

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 论文创新之处
• 引言
• 第一篇 石油的微生物降解
• 1 绪论
• 1.1 石油污染的危害
• 1.2 生物修复技术
• 1.2.1 石油高效降解菌的筛选
• 1.2.2 影响微生物修复的因素
• 1.3 研究现状
• 1.4 生物表面活性剂
• 1.4.1 生物表面活性剂对烃类物质的促降解作用
• 1.4.2 生物表面活性剂的种类
• 1.4.3 生物表面活性剂的筛选
• 1.4.4 菌种改良
• 1.4.5 生物表面活性剂的发酵生产工艺研究
• 1.4.6 糖脂类生物表面活性剂的提取与鉴定
• 1.4.7 生物表面活性剂研究现状
• 1.5 本篇主要研究内容
• 2 原油降解菌的筛选
• 2.1 直接筛选法
• 2.1.1 实验方法
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.2 间接筛选法
• 2.2.1 实验方法
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.3 菌株的初步鉴定
• 2.3.1 菌株的鉴定方法
• 2.3.2 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 3 霉菌对原油的降解作用
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 菌株
• 3.1.2 原油降解实验
• 3.1.3 影响原油降解的各种因素
• 3.1.4 降解前后原油的组分分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 温度对原油降解的影响
• 3.2.2 营养条件对原油降解的影响
• 3.2.3 盐度对原油降解的影响
• 3.2.4 不同菌株对原油的降解过程
• 3.2.5 霉菌对原油降解前后组分的对比
• 3.3 本章小结
• 4 细菌对原油的降解作用
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 菌株
• 4.1.2 原油降解实验
• 4.1.3 生物表面活性剂对原油降解的影响
• 4.1.4 测定方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 各因素对原油生物降解的影响
• 4.2.2 BS-03原油摄取机制的初探
• 4.2.3 表面活性剂对原油生物降解的影响
• 4.2.4 菌株BS-03对原油降解前后组分的对比
• 4.2.5 细菌与霉菌对原油的降解方式的比较
• 4.3 本章小结
• 5 细菌BS-03产鼠李糖脂生物表面活性剂的研究
• 5.1 假单胞菌（Pseudomonas sp.）BS-03的诱变育种
• 5.1.1 实验方法
• 5.1.2 结果与讨论
• 5.2 突变株LY4产鼠李糖脂发酵工艺的优化
• 5.2.1 实验方法
• 5.2.2 结果与讨论
• 5.3 发酵动力学
• 5.3.1 实验方法
• 5.3.2 结果与讨论
• 5.4 糖脂生物表面活性剂的组分分析
• 5.4.1 实验方法
• 5.4.2 结果与讨论
• 5.5 鼠李糖脂的理化性质研究
• 5.5.1 实验方法
• 5.5.2 结果与讨论
• 5.6 本章小结
• 本篇总结
• 第二篇 重金属废水的生物处理
• 1 绪论
• 1.1 重金属废水的处理方法
• 1.2 生物吸附剂
• 1.2.1 游离菌体的生物吸附
• 1.2.2 固定化菌体的生物吸附
• 1.3 影响生物吸附的因素
• 1.4 微生物吸附重金属机理
• 1.4.1 微生物细胞壁的结构特征
• 1.4.2 吸附机理
• 1.5 重金属废水生物处理技术及其研究进展
• 1.6 本篇主要研究内容
• 2 重金属离子生物吸附剂的筛选及其吸附性能、吸附机理研究
• 2+、Zn²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺耐重金属毒性菌株的筛选'>2.1 Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺耐重金属毒性菌株的筛选
• 2.1.1 实验方法
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.2 各因素对菌株HR-1生长的影响
• 2.2.1 实验方法
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.3 各因素对菌株HR-1吸附Pb（Ⅱ）的影响
• 2.3.1 实验方法
• 2.3.2 结果与讨论
• 2.4 活体细胞重金属Pb（Ⅱ）吸附机理研究的分析方法
• 2.4.1 实验方法
• 2.4.2 结果与讨论
• 2.5 本章小结
• 3 丝瓜海绵体固定化Trichoderma sp.HR-1研究
• 3.1 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 固定化后菌体的吸附活性
• 3.2.2 固定化HR-1菌体的重金属铅的吸附动力学
• 3.2.3 固定化HR-1菌体的动力学方程模拟
• 3.2.4 固定化HR-1菌体的等温吸附
• 3.7.5 多种金属离子的竞争吸附
• 3.2.6 菌株的预处理对吸附的影响
• 3.2.7 重金属离子的脱附
• 2+废水'>3.2.8 连续流反应器处理含Pb²⁺废水
• 3.3 本章小结
• 本篇总结
• 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 博士论文期间发表论文清单