耐盐菌—碱蓬共生系统对偶氮染料的脱色研究

论文摘要

本课题属于水体污染的生物修复领域，汇集了植物学与微生物学两个领域的知识，以根际微生态系统理论为基础，以植物与微生物的相互作用过程为研究主线，考察了盐地碱蓬根际在接种耐盐菌TAS的条件下对偶氮染料酸性红B的脱除作用，利用植物根系与具有高效降解功能的微生物构成复合净化系统降解染料废水，是一项具有广阔前景的生物强化技术。通过考察对偶氮染料有脱色活性的耐盐菌TAS的脱色性能，探讨了不同的pH值、脱色温度、接菌量以及装液量等条件对菌体脱色能力的影响，并在此基础上设计正交实验，获得了TAS降解模拟偶氮染料废水酸性红B的最佳反应条件，结果表明最佳脱色效果在pH为8，装液量50 ml，接菌量8％（体积分数），温度为35℃的条件下，耐盐菌TAS对浓度为50 mg·L-1的酸性红B的脱色率最高，可达91％，对影响TAS脱色效果的各种因素进行排序，主次为：接菌量＞温度＞pH＞装液量。本研究首次将盐生植物碱蓬引入偶氮染料废水的生物处理过程，探讨了盐度及染料浓度对盐地碱蓬种子萌发和幼苗根伸长的影响，发现碱蓬种子在蒸馏水中有最大萌发率，为75.6％，在0.585～2.34％NaCl处理下，种子萌发率随着盐度的升高而逐渐降低，盐度高于2.93％时完全进入休眠状态，待环境条件适宜时又可再次萌发。研究发现染料浓度对盐地碱蓬种子萌发并无显著影响，在染料浓度高达4500 mg·L-1时仍有57.8％的发芽率，但是对幼苗根伸长却有明显的抑制作用，当染料浓度为5000 mg·L-1时对根伸长的抑制率最高，达到68％。经研究发现添加盐地碱蓬根系分泌物使耐盐菌对染料的脱色效果有所提高，根系分泌物为菌体生长提供了能源，菌体对分泌物的吸收也促进了根系释放分泌物的种类和数量。基于对盐地碱蓬与耐盐菌株在染料脱色过程中各自作用的大小的初步研究，构建出耐盐菌-碱蓬复合净化系统，该体系对偶氮染料酸性红B有较强的脱色能力。体系对浓度小于800 mg·L-1的染料均有较好的脱色效果，考察体系最适宜的脱色条件，分别在pH为8、装液量75 ml、接菌量16％（体积分数）、温度为35℃的条件下，体系对酸性红B的脱色率最高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 染料废水的来源及其对环境的危害
• 1.1.1 染料简介
• 1.1.2 染料废水的毒性及其对环境的危害
• 1.1.3 偶氮染料的毒性及其脱色机理
• 1.1.4 环境因素对偶氮染料生物脱色的影响
• 1.2 染料废水处理方法
• 1.2.1 物理法
• 1.2.2 化学法
• 1.2.3 生物法
• 1.3 微生物在染料废水治理中的应用
• 1.3.1 藻类脱色
• 1.3.2 真菌脱色
• 1.3.3 细菌-耐盐菌脱色
• 1.4 盐生植物碱蓬在污染治理中的应用
• 1.4.1 碱蓬的生态学特性
• 1.4.2 盐地碱蓬在土壤修复及废水处理中的应用
• 1.5 根际微生态系统简介
• 1.5.1 根际微域的研究历程
• 1.5.2 根系分泌物
• 1.5.3 根系分泌物与根际微生物相互作用
• 1.5.4 根区理论的应用-人工湿地污水处理系统
• 1.5.5 植物与根际微生物共生体系的构建
• 1.6 本论文研究内容
• 1.6.1 研究背景
• 1.6.2 主要研究内容
• 1.6.3 技术路线
• 2 耐盐菌TAS对偶氮染料酸性红 B的脱色研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 菌体生长标准曲线的测定
• 2.1.3 菌体干重-浓度标准曲线的测定
• 2.1.4 染料浓度-吸光度曲线的测定
• 2.1.5 测定方法与染料脱色情况分析
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 耐盐菌 TAS生长标准曲线
• 2.2.2 菌体干重-浓度标准曲线
• 2.2.3 染料浓度-吸光度曲线
• 2.2.4 耐盐菌 TAS对酸性红 B脱色条件单因素分析
• 2.2.5 正交实验确定染料脱色的最优条件
• 2.2.6 正交实验验证
• 2.3 本章小结
• 3 耐盐菌-碱蓬共生系统对偶氮染料酸性红 B的脱色研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 碱蓬种子耐盐性检测方法
• 3.1.3 碱蓬幼苗的培养及根系分泌物的收集方法
• 3.1.4 耐盐菌-碱蓬共生系统的构建
• 3.1.5 测定方法与染料脱色情况分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 碱蓬种子的盐胁迫性
• 3.2.2 碱蓬种子对酸性红B的耐受性实验
• 3.2.3 酸性红B对碱蓬幼苗根伸长的抑制
• 3.2.4 碱蓬根系分泌物的添加对染料脱色的影响
• 3.2.5 耐盐菌与碱蓬-TAS共生体系对偶氮染料脱色效果比较
• 3.2.6 耐盐菌-碱蓬复合降解系统小型实验装置
• 3.2.7 不同环境条件下耐盐菌-碱蓬共生体系对染料的脱色效果
• 3.3 本章小结
• 4 结论与展望
• 4.1 主要结论
• 4.2 有待进一步研究的内容
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢