优势短杆菌对多环芳烃的降解性能

本研究从长期被焦化废水污染的污泥中分离出一株优势短杆菌研究该菌株及其在无机离子存在下对蒽、菲、芘的降解性能.结果发现该菌株对蒽、菲、芘均有良好的降解效果,Fe³⁺对降解过程有促进作用,反应10h后,蒽、菲、芘转化率分别可达约75%,87%,及62%.总有机碳(TOC)的测定结果表明,该菌株在106h内能分别将反应瓶中加入的蒽、菲、芘所产生的总有机碳去除50%、90%及50%.     

一株黄杆菌及其粗酶液对芘降解的动力学特征研究

实验研究了一株黄杆菌FCN2对芘降解的动力学特性,以及该菌株对芘的好氧氧化具有催化作用的酶的分布特征、芘在胞内酶存在下酶促降解的动力学特征研究结果表明,本实验室经驯化、筛选、分离所得的FCN2菌株对芘有良好的降解性能;反应后10 h内,降解反应近似表现为一级动力学特性,且随着芘初始浓度的增加,反应速度加快;当芘的初始浓度达到200 mg·L-1时,菌体的降解活性被抑制;菌体的初始浓度越大,芘的降解转化速率越快;当菌量达到3.0×108CFUs·mL-1(CFUs colony-forming units)时,芘的降解转化速度不再随着起始菌量的增加而增加在本实验的好氧条件下,最适初始菌量为1.0×108～2.0×108 CFUs·mL-1范围内.FCN2菌株对芘好氧降解起催化作用的活性酶为胞内酶,它对芘降解的催化作用迅速、有效,短时间内即达到分解平衡;胞内酶最适pH值为5,在pH 5.0～6 0之间均有较高的催化活性;胞内酶最适温度为32℃,在30～50℃之间能保持较高的催化活性;粗提胞内酶催化芘的好氧降解过程中,米氏常数较小,为1×10-4mol·L-1,最大反应速率为2×10-6mol·L-1·min-1,说明酶与芘的亲和力大.     

两株假单胞菌对蒽菲芘的降解作用

从污染污泥中分离出两株假单胞菌PCN5及PCB2。研究了它们对蒽、菲、芘的降解性能及生长繁殖情况。结果表明，单基质存在下，10h，PCN5对蒽的降解转化率为91．8％，芘为75．6％，菲仅为26．25％；相反PCB2对菲的降解效果最好，蒽最差；混合基质体系中，两菌株都有良好的降解效果，对芘的降解效果较差；130h，PCN5对蒽、菲、芘混合体系中的TOC去除率为38．9％，PCB2对相应体系的去除率为73．7％；混合体系中两株的生长曲张相似，细菌浓度均呈指数增长趋势，PCN5的最大浓度约是原加入量的10000倍，PCB2是原加入量的8000倍。     

蜡状芽胞杆菌对芘的降解特性及降解酶研究

考察蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus)对水体中芘的降解特性,分析其代谢产物和降解酶的活性.结果表明,1 mg·L-1Mn2+、0.1 mg·L-1Fe3+和10 mg·L-1葡萄糖混合物对芘的降解有明显促进作用;1 g·L-1菌体在120 h内对2.5μmol·L-1芘的降解率达到61.4%.利用LC-MS/MS分析芘代谢产物,检测到1-萘酚、2-萘酚、9-羟基菲和1-羟基芘4种单羟基多环芳烃,表明芘在单加氧酶作用下开环降解,且B.cereus能有效分解利用4种代谢产物,其最高利用率分别为100%、90.3%、98.3%和52.7%.酶活力分析实验结果表明,B.cereus具有的水杨酸羟化酶,邻苯二酚1,2-双加氧酶和邻苯二酚2,3-双加氧酶在芘的降解中起关键作用,其酶活力经芘诱导后均有明显提高.结合产物分析及酶活测定,推断B.cereus对芘的降解途径以及降解过程是由单加氧酶和双加氧酶联合起作用.     

短短芽胞杆菌及其芽胞对芘的降解

考察短短芽胞杆菌(Brevibacillus brevis)菌体及芽胞对四环多环芳烃芘的降解性能.结果表明,菌体5 d内对1 mg·L-1芘的降解率可达53%.菌体和胞内酶降解芘过程中检测到1-羟基芘、9-羟基菲、α-萘酚和β-萘酚这4种单羟基降解产物,在完整菌体降解体系中,产物呈现先积累后下降的趋势,而在胞内粗酶液降解体系中,大分子代谢产物表现为一直积累的趋势,说明B.brevis完整菌体在降解初期并不具备一些中间产物的降解酶,但随着时间推移,可被诱导产生相关酶对生成的新产物进行进一步降解.芽胞悬液在添加芘的无机盐培养基中5 d内萌发生成的营养细胞可达到1.5×109个·L-1,对1 mg·L-1芘的降解率达到15%.     

PAHs降解菌的分离、鉴定及降解能力测定

以芴、菲、蒽、芘为碳源和能源筛选、分离PAHs降解菌。14株能降解利用PAHs的菌株被分离。通过HPLC分析,在含芴、菲、蒽、芘的混合培养基质中10号菌的降解能力最强。研究它的降解性能和生长情况,表明该菌在混合反应体系中培养30d后对芴、菲、蒽、芘的降解率分别为95.27、90.46、28和80%;在只含一种PAH的单反应体系中该菌对芴、菲、蒽的降解能力提高,降解率分别可达98.91、94.32和52.17%,而对芘的降解能力则降低,降解率仅为62.47%。与混合PAHs培养体系相比,在单一PAH培养体系中,细菌的对数生长期缩短1/3。经生理生化鉴定和16SrDNA序列对比分析,确定10号菌株属于假单胞菌,命名为PseudomonasspFAP10。     

基于响应面法优化一株低温耐盐芘降解菌共代谢条件的研究

为了提高低温耐盐芘降解菌DYC-1的共代谢降解率,在已获悉菌株降解最优pH值、初始浓度、摇床转速和接菌量的情况下,利用Plackett-Burman实验设计筛选出影响菌株DYC-1降解PAHs芘的3个外加碳源显著影响因子为葡萄糖、水杨酸和菲,用最陡爬坡实验逼近3个因子的最大响应区域,采用Box-Behnken实验设计及响应面法分析,确定其最优共代谢条件为:葡萄糖225.83mg/L,水杨酸112.10mg/L,菲198.06mg/L;在此条件下培养10d,芘降解率可达到50.69%,相对于不加共代谢底物时提升了23.14%.表明响应面法对菌株共代谢条件的优化合理可行.     

3株细菌对土壤中芘和苯并芘的降解及其动力学

研究了3株多环芳烃(PAHs)高效降解菌对土壤中芘和苯并芘(BaP)的降解动态,用Michaelis-Menton和Monod动力学模型对结果进行拟合.结果表明,3株细菌对芘和BaP的降解率有显著性差异.芽孢杆菌(Bacillus sp.SB02)42 d对芘和BaP的降解率均最高.当土壤中芘和BaP的初始浓度为50　mg/kg时,芽孢杆菌(Bacillus sp. SB02)、动胶杆菌(Zoogloea sp. SB09)、黄杆菌(Flavobacterium sp. SB10)42 d对芘的降解率分别为42.69%、32.88%、25.07%, 对BaP的降解率分别为33.04%、25.39％、22.02%.3株细菌对芘和BaP的降解速率也存在显著性差异.芽孢杆菌(Bacillus sp., SB02)最快,1周可降解20.88％芘和12.6%的BaP,动胶杆菌(Zoogloea sp.SB09)次之,黄杆菌(Flavobacterium sp.SB10)降解速率最慢.     

青顶拟多孔菌对单一和复合多环芳烃的降解特性

利用中国东北林区普遍存在白腐菌——青顶拟多孔菌,降解单一和复合多环芳烃,分别测定了菲、蒽、芘于11,22,33d的累积降解率.结果显示,对于单一多环芳烃,该菌种降解能力由强到弱依次为菲>蒽>芘,33d累积降解率依次为96.56%、94.76%和57.53%;对复合多环芳烃降解中,菲和芘的累积降解率分别为99.46%和61.09%.在复合多环芳烃的降解研究中发现,少量蒽的加入,刺激了菌种对菲和芘的降解,使菲和芘的降解率分别提高了2.9%和3.56%.由此提示,在研究降解高环、难降解多环芳烃时,可利用低环多环芳烃对菌种的刺激作用,在体系内形成高、低环多环芳烃的共代谢,以达到更加高效降解多环芳烃的目的.     

Mn^2＋在黄杆菌FCN2菌株降解芘过程中的作用研究

利用紫外分光光度法和原子吸收分光光度法研究了Mn2 在菌株FCN2生长细胞,悬浮细胞、粗酶液降解芘时的影响作用.在菌体生长期加入0.1～5mmol/L的Mn2 ,对菌体的生长及生长量无影响,但对芘的降解均有促进作用,以加入0.1mmol/L的Mn2 效果最好,其对芘的平均降解率是对照的1.26倍.此时菌株富集的Mn2 为0.025mmol/L;在用无外加Mn2 培养的菌株PCN2悬浮细胞降解芘时,加入0.5mmol/L的Mn2 ,芘的平均降解率为对照的1.67倍.降解反应发生72h后菌株富集的Mn2 为0.18mmol/L;在酶促降解时加入0.1mmol/L Mn2 ,平均降解率为对照的1.30倍.结果表明,在不同时期加入的Mn2 对降解芘均有一定的促进作用.     

典型表面活性剂对焦化污泥中富集多环芳烃的解吸

焦化废水中的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)由于其亲脂性极易转移至污泥相中,此过程成为微生物降解污泥中PAHs的传质受限步骤.基于表面活性剂解吸焦化污泥中富集的PAHs以利于微生物降解的构想,采用两种典型的表面活性剂—Triton X~(-1)00和十二烷基硫酸钠(Sodium Dodecyl Sulfate,SDS)来考察其对菲、芘和苯并[a]芘的增溶作用,对比了不同浓度的菲、芘和苯并[a]芘在焦化污泥上的吸附特征,探讨了表面活性剂对焦化污泥中富集多环芳烃的解吸行为.结果发现,表面活性剂对菲、芘和苯并[a]芘的增溶能力与三者的亲脂性存在负相关的关系,它们在焦化污泥上的吸附特征可用Freundlich等温吸附模型来描述,影响吸附容量的因素包括PAHs的亲脂性和焦化污泥的理化性质;SDS与Triton X~(-1)00共同作用时对芘和苯并[a]芘的增溶更明显;以两者混合质量计的1 g表面活性剂在16 d内可以解吸1.12mg的总PAHs.上述研究可以作为焦化污泥生物修复的增溶工艺中表面活性剂需求量计算的参考依据.     

Mn2+在黄杆菌FCN2菌株降解芘过程中的作用研究

利用紫外分光光度法和原子吸收分光光度法研究了Mn²⁺在菌株FCN2生长细胞、悬浮细胞、粗酶液降解芘时的影响作用.在菌体生长期加入0.1～5 mmol/L的Mn²⁺,对菌体的生长及生长量无影响,但对芘的降解均有促进作用,以加入0.1mmol/L的Mn²⁺效果最好,其对芘的平均降解率是对照的1.26倍.此时菌株富集的Mn²⁺为0.025mmol/L;在用无外加Mn²⁺培养的菌株FCN2悬浮细胞降解芘时,加入0.5 mmol/L的Mn²⁺,芘的平均降解率为对照的1.67倍.降解反应发生72h后菌株富集的Mn²⁺为0.18mmol/L;在酶促降解时加入0.1mmol/LMn²⁺,平均降解率为对照的1.30倍.结果表明,在不同时期加入的Mn²⁺对降解芘均有一定的促进作用.     

表面活性剂Tween80及DOM对土壤中菲、芘解吸的影响

采用室内序批试验研究了水溶性有机物（DOM）及表面活性剂Tween80对污染土壤中菲、芘解吸行为的影响.结果表明,DOM能够增加土壤中菲、芘的解吸率,且猪粪堆肥的DOM作用效果较好;随着体系中Tween80浓度的增加,土壤中菲、芘的解吸率也明显地增加,当Tween80浓度为150 mg·L^-1时,菲、芘的解吸率分别是对照的1.7倍（菲）和6.2倍（芘）;DOM与Tween80联合作用时受Tween80浓度的影响,低浓度时联合作用效果不明显,当Tween80为150 mg·L^-1时,菲、芘的解吸率显著增加且大于两者单独作用的结果之和.试验结果还表明,同等条件下高相对分子质量DOM组分（>25000）对土壤中菲、芘的解吸作用大于低相对分子质量DOM组分（<1 000）.     

3种多环芳烃对3种赤潮微藻类胡萝卜素含量的影响研究

通过实验生态学的方法,研究了3种多环芳烃-菲、芘和蒽对3种赤潮微藻-赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻类胡萝卜素含量的影响.结果表明:低浓度的菲、芘和蒽处理使3种赤潮微藻的类胡萝卜素含量有所提高,而高浓度处理则降低藻细胞内的类胡萝卜素含量.菲、芘和蒽处理对赤潮异弯藻类胡萝卜素含量的96 h半抑制剂量分别为0.098、0.124和0.139 mg/L,对中肋骨条藻的96 h半抑制剂量分别为0.120、0.147和0.155 mg/L,对亚历山大藻的96 h半抑制剂量分别为0.128、0.153和0.162 mg/L.在3种赤潮微藻中,赤潮异弯藻的类胡萝卜素对菲、芘和蒽的毒性最敏感,而在3种多环芳烃中,菲对赤潮微藻类胡萝卜素的降解作用最大.     

活性污泥及其与秸秆共基质的厌氧消化特性

为分析秸秆对污泥厌氧消化特性的影响,在中温[（35±1）℃]条件下,研究了活性污泥单基质及其与秸秆共基质在SRT（固体停留时间）分别为10和15 d,以及C/N（质量比）分别为5.5:1、10.0:1的情况下,厌氧消化产沼气量及其组分、ρ（NH₄+-N）、ρ（TP）、ρ（COD_Cr）及ρ（VFA）[以ρ（乙酸）计,其中VFA为挥发性短链脂肪酸]的变化特性.结果表明:活性污泥-秸秆共基质厌氧消化在SRT为10、15 d时,累积沼气产量为5 818.0、9 026.0 mL,比活性污泥单基质的沼气产量（4 930.0、7 760.0 mL）分别提高了15.3%、14.0%;共基质所产沼气中φ（CH₄）最高为69.3%,比活性污泥单基质高出15.4%.此外,在SRT为10和15 d时,活性污泥-秸秆共基质厌氧消化COD_Cr去除率分别为25.0%和28.0%,优于单基质的10.2%和13.1%;共基质平均ρ（NH₄+-N）分别为278.5和254.9 mg/L,单基质平均ρ（NH₄+-N）分别为215.6和213.5 mg/L;活性污泥-秸秆共基质平均ρ（TP）分别为168.6和175.9 mg/L,高于活性污泥单基质的129.2和152.2 mg/L.共基质有利于厌氧消化液中有机物的提高,从而增加ρ（VFA）、提高甲烷产量.研究显示,共基质可优化厌氧消化底物的C/N,促进厌氧消化反应,提高产气量.      

Enhancing plant-microbe associated bioremediation of phenanthrene and pyrene contaminated soil by SDBS-Tween 80 mixed surfactants

The use of surfactants to enhance plant-microbe associated dissipation in soils contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) is a promising bioremediation technology. This comparative study was conducted on the effects of plant-microbe treatment on the removal of phenanthrene and pyrene from contaminated soil, in the presence of low concentration single anionic, nonionic and anionic-nonionic mixed surfactants. Sodium dodecyl benzene sulfonate(SDBS) and Tween 80 were chosen as representative anionic and nonionic surfactants, respectively. We found that mixed surfactants with concentrations less than 150 mg/kg were more effective in promoting plant-microbe associated bioremediation than the same amount of single surfactants. Only about(m/m) of mixed surfactants was needed to remove the same amount of phenanthrene and pyrene from either the planted or unplanted soils, when compared to Tween 80. Mixed surfactants( 150 mg/kg) better enhanced the degradation efficiency of phenanthrene and pyrene via microbe or plant-microbe routes in the soils. In the concentration range of 60–150 mg/kg, both ryegrass roots and shoots could accumulate 2–3 times the phenanthrene and pyrene with mixed surfactants than with Tween 80. These results may be explained by the lower sorption loss and reduced interfacial tension of mixed surfactants relative to Tween 80, which enhanced the bioavailability of PAHs in soil and the microbial degradation efficiency. The higher remediation efficiency of low dosage SDBS-Tween 80 mixed surfactants thus advanced the technology of surfactant-enhanced plant-microbe associated bioremediation.