施氏假单胞菌PFS-4的筛选、优化固定及其对二氯喹啉酸的降解性能

从长期施用二氯喹啉酸的土壤中分离到1株能以二氯喹啉酸为碳源生长的菌株,命名为PFS-4。经16S rRNA基因序列和生理生化特性分析,将菌株PFS-4鉴定为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。以麦秆吸附-海藻酸钠包埋方式对菌株进行复合固定,采用正交实验对固定条件进行优化,研究温度、pH值、碳源对固定化菌剂降解二氯喹啉酸的影响;考察固定化菌剂对污水中二氯喹啉酸的去除效果,并对比分析游离菌及固定化菌剂去除能力的差异。结果表明,固定化菌剂制备的最佳条件为:海藻酸钠质量分数为5%,Ca Cl2为4%,菌胶比1∶2,交联时间5 h。在温度为30℃、pH值为7的条件下,经5 d培养,固定化菌剂对500 mg·L~(-1)二氯喹啉酸降解率为92.3%。在处理污水中二氯喹啉酸时,游离菌的降解能力受到极显著抑制(P0.01),而对固定化菌剂降解率影响相对较小,去除率保持在64%以上。麦秆吸附-海藻酸钠包埋固定化菌剂对不良环境具有较好缓冲性,可用于微生物降解菌的开发利用。     

白腐菌对十溴联苯醚的酶促降解研究

考察了白腐菌菌体、胞外酶、胞内酶对十溴联苯醚(BDE-209)的降解性能,结果表明,白腐菌菌体、胞外酶、胞内酶对浓度为1 mg.L-1的BDE-209的降解率分别为60.17%、54.14%、22.32%,白腐菌对BDE-209的降解主要由胞外酶完成.进一步考察了温度、pH、BDE-209浓度对白腐菌胞外酶降解BDE-209的影响,结果显示,胞外酶降解BDE-209的最适条件为温度30℃、pH 4—5、BDE-209浓度1 mg.L-1.白腐菌胞外酶降解BDE-209前后红外光谱测定结果证实,BDE-209降解过程与Br—C、CH2—O—CH2等基团有关.降解后体系GC-MS谱图显示,BDE-209降解过程中存在脱Br作用.     

海藻酸钠联合玉米秸秆炭包埋固定蜡样芽孢杆菌的条件优化

为探讨耐Cd菌株实际应用的可能性,用海藻酸钠(SA)联合自制的玉米秸秆炭包埋固定耐Cd菌株蜡样芽孢杆菌H6,通过单因素实验与正交实验,优化了包埋固定的最佳配比,并以1 mol·L~(-1)的HNO_3溶液作为解吸剂,考察了固定化小球的重复利用效果.结果表明,在实验设定的条件下,固定化小球的最佳制备条件为:SA浓度4%,包炭量2%,包菌量25%,交联剂CaCl_2浓度2.5%.SA、玉米秸秆炭和菌三者组合制备的小球对Cd~(2+)的吸附能力强于SA或SA单独包埋炭或菌,最高Cd~(2+)吸附量可达5.80 mg·g~(-1).解吸实验结果表明,固定化小球在解吸4次后仍具有较强的吸附能力.因此,固定化小球能有效循环利用且吸附能力较稳定.     

固定化球形红假单胞菌处理电镀废水中Cd和Cr的研究

比较了4种固定化球形红假单胞菌(Rhodopseudomonas sphaeroides)处理含Cd、Cr重金属废水的效果,对固定化菌吸附Cd和Cr的工艺条件进行了优化,并通过生物反应器连续处理实际电镀废水,分析了处理后的效果。通过比较,确定了20g.kg-1沸石和20g.L-1海藻酸钠组合作为共固定材料,固定化菌对Cd和Cr的去除效果明显优于游离菌。采用正交试验优化废水处理工艺条件,结果表明,废水pH值、菌体投加量对固定化菌体的处理效果影响较大,当处理废水的pH值为6.0、菌体投加量为10.00g.L-1时,对40.00mg.L-1含Cd废水的去除率可达96.68%。4轮吸附-解吸循环试验结果显示,固定化菌体可重复利用3次,固定化菌体在使用第3次时,Cd去除率仍可达51.20%。在生物反应器中,用固定化菌体处理质量浓度为92.61mg.L-1的含Cd电镀废水,3h时对Cd的去除率达到98.80%,对含Cu、Au、Ni废水中重金属的去除率也高于90.00%。     

固定化枝孢霉吸附Cu2+的研究

通过比较包埋法和载体结合法对枝孢霉的固定化性能，确定海藻酸钠一明胶包埋法为最佳固定方法，并利用正交试验得到固定化菌体制备的最优操作条件．探讨了不同环境因素如接触反应时间、溶液pH、温度对生物吸附Cu^2＋的影响．实验结果表明，固定化菌的吸附作用是先快后慢的过程，在3h达到生物吸附平衡，最佳pH为4．5，在15—45℃温度范围内，吸附量随温度升高有略微增加．在30～400mg L^-1范围内，吸附量随Cu^2＋的初始浓度的增加而增加，整个吸附过程较好地符合Langmuir和Freundlich吸附模型，在浓度为0．5mol L^-1的多种解吸剂中，HCl的解吸效果最好，解吸率达到99．96％，图3表5参12     

固定化反胶团漆酶及其在修复土壤DDT污染中的应用

采用吸附法将反胶团漆酶吸附在表面改性后的硅藻土上,制备固定化反胶团漆酶.探讨了反胶团漆酶固定化的影响因素及其部分酶学特性,并对其在修复土壤DDT污染中的应用进行了研究.反胶团漆酶固定化的最佳温度是35 ℃,载体硅藻土的改性剂Tween-80的加入量为硅藻土质量的15%.固定化反胶团漆酶的最适作用温度为35 ℃,最适作用pH为3.5~5.0;与游离漆酶相比,固定化反胶团漆酶的热稳定性和酸碱稳定性都显著提高.采用游离漆酶和固定化反胶团漆酶修复DDT污染土壤,游离漆酶处理中DDT总量(DDTs)的降解率为50.53%,而固定化反胶团漆酶处理中DDTs的降解率高达69.17%.固定化反胶团漆酶处理较游离漆酶处理的DDTs降解率提高了近20%.     

十溴联苯醚(BDE-209)对土壤跳虫的急、慢性毒性效应

为揭示溴代阻燃剂对土壤生态系统的潜在危害,采用回避实验和繁殖实验评价了十溴联苯醚(BDE-209)对2种土壤跳虫Folsomia candida和Folsomia fimetaria的急/慢性毒性。48h的急性回避实验中,BDE-209对F.candida和F.fimetaria产生毒性效应的EC_(50)值分别为1.27和0.79mg·kg~(-1),LOEC值均小于0.5mg·kg~(-1)。慢性繁殖实验中,BDE-209对F.candida和F.fimetaria繁殖毒性的EC_(50)值分别为0.81和0.56mg·kg~(-1),LOEC值分别为<0.25和<0.5mg·kg~(-1)。研究表明,土壤BDE-209污染对跳虫的繁殖和环境行为有显著影响,且在较低暴露浓度下(0.25mg·kg~(-1))即对跳虫繁殖产生抑制效应;有性生殖的F.fimetaria比孤雌生殖的F.candida对BDE-209污染的毒性响应更为敏感。     

一株2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)厌氧降解菌的筛选鉴定及降解特性

为去除环境中BDE-47的残留,通过以BDE-47为碳源的选择性培养基驯化,从电子垃圾拆解厂的土壤中分离出了1株厌氧降解BDE-47的纯菌种,命名为XM,并研究其对BDE-47的降解特性.经16S rDNA鉴定,XM属于兼性肠杆菌(Enterobacter sp.),当BDE-47浓度为525μg/L,初始接菌量为7.1×10~5 cells/m L时,培养35 d后降解率为35.8%,降解产物中检测到BDE-28.BDE-47的降解反应符合一级动力学,拟合结果为ln C_t=-0.104t+6.22.选择以铁离子、硝酸根和硫酸根作为降解过程中外加的电子受体,BDE-47的降解率明显提高,分别为49.8%、59.1%和67.3%.以上研究结果表明,菌株XM能够有效地降解BDE-47,在电子垃圾污染的生物修复方面具有较好的参考和应用价值.     

颗粒物上十溴联苯醚的光降解反应

多溴联苯醚(PBDEs)是一类全球性的有机污染物,由于其持久性、毒性和潜在的生物累积性而备受关注.商业上主要使用的是十溴联苯醚(BDE-209),但是环境中检测出大量的较低溴代联苯醚,有可能来源于环境中BDE-209的光化学降解.研究在自行设计的光降解反应装置中,以太阳光和紫外灯(主波长为365 nm)为光源,对负载在硅胶和氧化铝上的BDE-209进行照射实验.光照6 h后发现,负载在硅胶上的BDE-209(0.2 mg·g-1)在太阳光照射下,半衰期为35 min,而在紫外灯下仅为10 min;在紫外灯照射下负载在硅胶和氧化铝上的BDE-209(0.4 mg·g-1)的半衰期为18 min.在不同光源或颗粒物中,BDE-209都发生了脱溴反应,生成较低溴代产物.暗反应表明,负载在硅胶和氧化铝上的BDE-209都没有发生光降解.这些结果表明,吸附在颗粒物气溶胶上BDE-209的光降解反应,可能是环境中BDE-209的一个重要归趋,同时,其产物可能是环境中低溴代联苯醚的一个重要来源.     

重金属铜离子抗性菌株的筛选和吸附性能

从四川红原地区土壤中分离纯化得到对重金属铜离子(Cu2+)具有良好抗性的菌株YS-22,经16S rDNA序列比对鉴定该菌为克雷伯氏菌属(Klebsiella)中的产酸克雷伯氏菌(K.oxytoca).利用该菌进行生物吸附研究,结果显示其对水体中的重金属Cu2+具有良好的吸附性能,吸附行为能很好地符合pseudo二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,不同的培养条件以及菌体所处的不同生长时期会影响菌体的吸附效果,PGY培养基培养达到生长指数期时菌体用于吸附效果最好.最佳吸附pH值为5.30,吸附迅速,约60 min即可达到吸附平衡,最大单位吸附量达到117.6mg g-1干重菌体.研究表明该菌株作为一种生物吸附剂用于去除废水中的重金属铜污染具有一定的实际应用价值.     

固定化微生物对土壤中苯并芘的降解

研究了3株细菌与3株真菌对土壤中苯并芘（BaP）的降解动态,从中筛选出1株细菌（Bacillus sp.）和1株真菌（Mucor sp.）,并采用吸附法将混合菌固定在改性后蛭石上,研究了固定化混合菌对土壤中BaP的降解效果。结果表明：细菌中芽孢杆菌（Bacillus sp.,SB02）降解率最高,42 d对B[a]P的降解率为33.0%,降解速率也最快,1周可降解12.6%的BaP;真菌中毛霉（Mucor sp.,SF06）降解率最高,42 d对B[a]P的降解率为69.7%;以改性后蛭石为载体用吸附法制得的固定化混合菌,传质性能好,对BaP的降解率42 d可达95.32%,高于游离菌20个百分点。     

十溴联苯醚在单次暴露的孕和非孕SD大鼠血液内的吸收分布

五溴联苯醚、八溴联苯醚被禁以后,十溴联苯醚（BDE-209〉97%）是现在唯一仍在全球范围内广泛使用的多溴联苯醚阻燃剂。BDE-209在环境介质和生物体,甚至人体的血液、母乳中普遍存在,而且BDE-209的环境含量呈上升趋势。在实验室条件下,BDE-209可以通过生物代谢,或光降解、热降解转换形成毒性更强的低溴代PBDEs、羟基甲氧基PBDEs、致癌物多溴二苯并二噁英/呋喃（PBDD/DFs）。所以BDE-209的环境行为及生物效应成为环境污染物领域研究的热点之一。目前,关于BDE-209对妊娠期生物体的暴露研究还是很少。研究了十溴联苯醚在单次暴露的孕和非孕SD大鼠血液内的吸收代谢。结果表明,BDE-209可以被孕和非孕SD大鼠吸收,孕和非孕SD大鼠血液中吸收的BDE-209都可以快速的排出。BDE209在孕和非孕SD大鼠体内存在脱溴代谢,主要的脱溴代谢物是3种nona-BDE（sBDE-206,-207,-208）和五种octa-BDEs（BDE-196,-197/204,-198/203）,其中3种nona-BDEs是主要的代谢物,而BDE-207是nona-BDEs中含量最大的单体。BDE-209及其脱溴代谢物nona-BDEs的清除速率,在SD孕鼠的体内快于SD非孕鼠,而且在暴露实验的后期还存在统计意义的显著差异性。     

固定化假单胞菌降解甲胺磷的研究

采用聚乙烯醇（ＰＶＡ）加少量海藻酸钠及活性碳的方法对一株能高效降解甲胺磷的细菌假单胞菌Ｂ８２菌株进行固定化．正交试验结果表明,三者合适配比为聚乙烯醇１００（ρ／ｇＬ－１）,海藻酸钠５（ρ／ｇＬ－１）,活性碳５０（ρ／ｇＬ－１）．此方法制得的凝胶颗粒机械强度好、经久耐用．固定化Ｂ８２凝胶小球能在ｐＨ６～１１的范围内发挥其降解甲胺磷的作用,其最适作用温度为３５℃．Ｂ８２菌经固定化后,降解甲胺磷的速度明显加快．     

多溴联苯醚对鲫鱼离体肝脏组织中CAT和GSH-Px的影响

以鲫鱼(Carassius auratus)为试验材料,研究了在离体条件下经不同质量浓度的2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)和2,2',3,3',4,4',5,5',6,6'-十溴联苯醚(BDE-209)暴露后,鲫鱼肝脏组织中过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性的动态变化.结果表明,采用质量浓度为0.10～10.00 mg·L-1的BDE-47和5.6～100.00mg·L-1的BDE-209分别处理鲫鱼肝脏组织30 min,0.10 mg·L-1 BDE-47和5.6 mg·L-1BDE-209试验组鲫鱼肝脏组织中CAT和GSH-Px活性与对照组相比无显著差异(P>0.05),其余各试验组的CAT和GSH-Px活性随BDE-47及BDE-209质量浓度的增加而逐渐下降,均与BDE-47及BDE-209的质量浓度呈明显的相关关系(P<0.01).这说明BDE-47和BDE-209对鲫鱼肝脏产生了氧化损伤,具有生化毒性影响.     

固定化芽孢杆菌对地表水中油的降解

采用梅花状聚乙烯醇复合载体对芽孢杆菌(Bacillus sp.)进行固定化包埋,研究固定化细菌在不同接种量、不同的油浓度下对油的降解效果.结果表明:固定化细菌的最宜接种量为5%,当油初始浓度为10-150 mg·l-1时,固定化细菌对油的降解趋势是一致的.在相同的时间内,固定化细菌对油的降解率和CODCr去除率高于游离菌,120h时,固定化细菌对油的降解率可达72.19%,对CODCr的去除率达到70.23%;而游离细菌对油的降解率仅为41.56%,对CODCr的去除率仅为39.56%.     

固定化反硝化菌在低污染水处理中脱氮性能研究

在面源低污染水的原位修复领域,人工湿地生物脱氮过程受温度、p H波动影响以及NO2--N积累抑制反硝化脱氮效果等问题,因此强化系统脱氮性能在实际工程应用中具有重要意义。固定化微生物技术具有环境变化适应能力以及耐毒害能力强等优点。该研究通过分离筛选高效反硝化菌,对其进行DNA序列分析鉴定及其种属和系统发育地位分析,并以包埋法加以固定,考察固定化反硝化菌在不同温度、p H、DO和C/N下的反硝化性能,分析各因素变化对固定化反硝化菌脱氮效果的影响,探究各影响因素对固定化反硝化菌脱氮性能的作用机理,以期为固定化反硝化菌强化人工湿地脱氮性能提供参考。经反硝化能力测定,筛选得到的高效反硝化菌株对NO3--N、TN的去除率分别为98.83%、98.36%,NO2--N积累量仅为0.28mg·L~(-1),24 h内脱氮效率为8.59 mg·L~(-1)·h~(-1),经16S r RNA测序结果表明该菌株与Pseudomonas stutzeri A1501的最大相似度为99.7%。采用PVA、SA为材料包埋固定该菌株,固定化反硝化菌的生物量为15.67 g·L~(-1),颗粒密度为0.93 g·m L~(-1)。通过对固定化反硝化菌处理低污染水的性能研究得知,p H、T、DO的波动对固定化反硝化菌的脱氮效果影响均小于游离反硝化菌,固定化反硝化菌在p H为7,θ为30℃,DO为0.87~1.54 mg·L~(-1),C/N为5时的脱氮效果最好。     

固定化枯草芽孢杆菌发酵生产捷安肽素

采用吸附固定化细胞技术发酵生产捷安肽素.首先对7种不同的吸附性固体载体进行筛选,发现木屑作为载体效果最好;然后通过正交优化实验和单因素实验确定载体木屑的最佳条件为:粒度0.5～0.6 mm,添加浓度10 g L-1发酵液.为避免吸附法固定的菌体细胞从载体上脱落,尝试在木屑固定化细胞体系中加入粘稠剂以增强吸附性能,运用单因素实验确定了粘稠剂的种类和浓度,即为15 g L-1海藻酸钠.最后应用响应面方法优化固定化细胞发酵培养基及培养条件,结果表明:接种量为10%、黄豆粉水解液总氮浓度为1.7 g L-1发酵液、葡萄糖浓度为33.7 g L-1发酵液时捷安肽素的生物效价最大,达到7 282.08 U,比非固定化细胞培养提高了53.9%.图3表7参17     

两种有机磷阻燃剂对土壤跳虫的生态毒性

利用土壤模式动物跳虫(Folsomia candida)的生态毒性实验,评价了两种有机磷阻燃剂邻磷杂菲基对苯二酚(ODOPB)与高分子双酚A四苯基双磷酸酯(SBDP)的生态毒性.结果表明,ODOPB与SBDP对跳虫急性毒性的LC50(7 d)均大于1000 mg.kg-1,慢性毒性的EC50(28 d)分别为25.9和50.8 mg.kg-1,而跳虫对ODOPB与SBDP的回避行为的EC50分别为1.9 mg.kg-1和1.8 mg.kg-1.通过与本实验室十溴联苯醚(Decabromodiphenyl ether,BDE-209)生态毒性的研究结果比较发现,两种有机磷阻燃剂对跳虫的急性毒性作用很小,对跳虫回避行为和繁殖的影响也均小于BDE-209,产生潜在生态风险的可能性小于BDE-209.     

视黄酸和多溴联苯醚联合暴露对斑马鱼运动行为的影响

水环境中的多溴联苯醚(PBDEs)污染会对水生生物神经系统产生影响,而视黄酸(retinoic acid, RA)对机体的神经系统和肢体发育具有重要作用。本文研究了四溴联苯醚(BDE-47)或十溴联苯醚(BDE-209)单独暴露以及RA联合BDE-47或BDE-209暴露对斑马鱼运动行为的影响。研究表明在稳定光照、黑暗和光暗交替刺激3种不同环境条件下,5μmol·L~(-1)BDE-47和3μmol·L~(-1)BDE-209单独暴露均导致斑马鱼运动速度显著降低。当2 nmol·L~(-1)RA联合相同剂量的BDE-47或BDE-209暴露时,可使仔鱼在稳定光照和黑暗下的自由运动速度相对单独暴露时显著升高,在光暗刺激下的运动速度也比单独暴露时于一定程度上有所缓解。因此,视黄酸的存在可以对因BDE-47和BDE-209暴露引起的斑马鱼运动行为异常起到恢复作用,这种恢复作用的机制可能是通过中枢神经系统或感官系统发挥作用。     

葡萄糖对芽孢杆菌降解水体中4,4'-二溴联苯醚的促进作用

为了探究4,4'二溴联苯醚(BDE-15)在水环境中的生物降解过程及其影响因素,在实验室内利用筛选得到的芽孢杆菌(Bacillus sp.)对BDE-15进行生物降解试验,并研究了外加碳源和高初始浓度BDE-15对微生物降解能力的影响.结果表明,在葡萄糖作为外加碳源条件下芽孢杆菌能降解水体中BDE-15,4d后菌株对BDE-15的降解率为28％,再次添加葡萄糖可提高降解率至55％.高质量浓度(50 mg·L-1)BDE-15能抑制芽孢杆菌生长,并显著影响菌株对BDE-15的降解能力.