地下水石油类污染物(BTEX)的微生物降解试验研究

论文摘要

地下水石油烃污染对人类健康和生态环境具有很大危害,苯系化合物（BTEX）是石油烃污染中的重要组成成分之一。苯系物具有“三致效应”,己被世界卫生组织确定为强致癌物质。微生物降解苯系化合物是一种有效的生态处理方法。本实验以上海金山化工区污水处理厂处理废水的活性污泥为菌源,以甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯作为底物,在好氧条件下,经过驯化和筛选得到能降解苯系物的7种菌（TEX-1TEX-7）。通过16SrDNA序列测试,确认TEX-1为假单细胞菌属（Pseudomonas sp.）,TEX-2节杆菌属（Arthrobacter sp.）,TEX-3芽孢杆菌属（Bacillus sp.）,TEX-4红球菌属（Rhodococcus sp.）,TEX-5芽孢杆菌属,（Bacillus sp.）,TEX-6戈登氏菌属（Gordonia sp.） , TEX-7列契瓦尼而氏菌属（Lechevalieria sp.）,并为这7种菌株建立了系统发育树。实验进一步分析得到了混合菌的最佳生长条件:培养温度30℃,培养时间为48h,接种量10%,摇床转速180 r/min。降解甲苯,乙苯的的菌种适合弱碱性环境,pH=79时降解率均很高,降解二甲苯的菌种适合弱酸性或弱酸性环境,pH=4或10时降解率最高。针对苯系物极易挥发和溶解度小的特点,本实验采用添加离子表面活性剂吐温80,以达到苯系物增溶效果。研究表明吐温80含量为0.3%时,混合菌对甲苯的降解率最高达98%;吐温80含量为0.4%时,乙苯最高降解率达88%;吐温80含量为0.6%时,间对二甲苯的降解率最高达78.6%,吐温80含量为0.6%时,邻二甲苯的最高降解率达76%。实验表明,一定量的吐温80可以显著提高水相中苯系物的溶解度,增大酶与底物的接触几率,提高酶的反应速度,提高生物可利用率。但吐温80浓度高于一定值后,其与底物的竞争关系加剧,进而抑制微生物对底物的降解。研究表明这些混合菌对苯系物的降解率很高,对甲苯的降解率可以达到99%,对乙苯的降解率达92%,对二甲苯的降解率维持在7083%之间。菌落在高浓度苯系物条件下也能存活。对降解产物的GC-MS分析发现,降解过程中产生了苯酚、环已醇、1.8-壬二烯-3-醇、长链烷烃、长链烯烃、乙酸等物质,表明降解过程中苯环被打破,碳链被微生物重新组合。此与苯系物的常规降解途径有所出入,有待于进一步考证,进而为苯系物污染的生物修复和治理提供基础理论资料。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 苯系物的危害
• 1.1.1 苯系物污染现状
• 1.1.2 苯系物的物理性质
• 1.2 苯系物的污染治理技术研究进展
• 1.2.1 物理法
• 1.2.2 化学法
• 1.2.3 生物降解技术
• 1.2.4 降解苯系物的微生物
• 1.3 课题的研究意义和内容
• 1.3.1 课题研究意义
• 1.3.2 课题研究内容
• 1.3.3 课题创新之处
• 1.3.4 课题来源
• 第二章 材料与分析方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 活性污泥
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 实验药品和试剂
• 2.1.4 实验仪器
• 2.2 分析监测项目与方法
• 2.2.1 苯系物降解率的测定方法
• 2.2.2 苯系物的分析方法
• 2.2.3 标准曲线绘制
• 2.2.4 高效降解菌株的驯化方法
• 2.2.5 高效降解菌株的参数最优化实验
• 2.2.6 高效降解菌株的分离纯化
• 2.2.7 菌种鉴定
• 2.2.8 降解产物的分析，推导降解途径
• 第三章 苯系物降解菌的驯化、分离纯化和鉴定
• 3.1 实验方法的探索
• 3.1.1 采用土著菌驯化筛选高效降解苯系物菌种
• 3.1.2 土样分析
• 3.1.3 初始驯化方法
• 3.2 苯系物降解菌的定向驯化
• 3.3 混合微生物形态观察
• 3.3.1 培养液中生长特征
• 3.3.2 固体培养基上菌落特征
• 3.4 苯系物降解菌的鉴定
• 3.4.1 菌种16S rRNA 的序列分析
• 3.4.2 菌种16S rRNA 序列结果分析和系统发育树的建立
• 3.5 本章小结
• 第四章 苯系物降解菌的降解特性研究
• 4.1 降解菌生长的最适条件
• 4.1.1 温度
• 4.1.2 pH 值
• 4.1.3 摇床转速
• 4.1.4 培养时间
• 4.1.5 接种量
• 4.1.6 吐温80 浓度
• 4.2 营养物质的影响
• 4.2.1 碳源的影响
• 4.2.2 氮源的影响
• 4.2.3 磷源的影响
• 4.3 降解菌耐受苯系物有机溶剂的能力测试
• 4.4 混合菌株对苯系物的降解率的测定
• 4.5 降解产物分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文