质粒基因强化活性污泥系统对2,4–D的降解

以携带质粒pJP4[含编码2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)降解功能的基因片段]的基因工程菌Pseudomonas putida SM1443::gfp2x (pJP4::dsRed)为供体菌,通过半连续流实验研究了质粒基因强化对活性污泥系统的2,4-D的降解效应及菌群结构的影响.结果表明,以初始浓度约为320mg/L的2,4-D为唯一碳源,向活性污泥系统投加携带pJP4质粒的基因工程菌P. putida,运行初期,降解促进作用不明显;随着半连续流反应的进行,促进作用显著增强.与对照系统相比,降解速率之差最高为6.67mg/(L·h).从基因强化系统中筛选到1株占有优势的接合子,经鉴定为Alcaligenes sp.::pJP4. Alcaligenes sp.本身不具备降解2,4-D的能力,获得质粒pJP4后,对2,4-D降解能力大幅度提高,与野生型2,4-D高效降解菌Bacillus sp.相当. PCR-DGGE分析表明,在受到2,4-D冲击条件下基因强化的活性污泥系统较对照系统保持了相对更加稳定的菌群结构.     

不同系统pJP4质粒介导基因强化降解2,4-D效应研究

以携带pJP4质粒的基因工程菌Pseudomonas putida SM1443∷gfp2x(pJP4∷dsRed)为供体菌,考察了pJP4质粒在4种纯菌中的转移效应;并分别针对活性污泥、生物膜、颗粒污泥和河流沉积物系统,通过实验室小试实验考察了该基因工程菌对不同系统目标污染物2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的强化降解效应.结果表明,该基因工程菌中的pJP4质粒能够以广泛的微生物细胞为受体菌发生水平转移;向活性污泥、生物膜、颗粒污泥和河流沉积物系统加入一定量的基因工程菌,对2,4-D的降解都能够产生明显的促进作用.对于活性污泥系统（2,4-D初始浓度为450 mg/L）,强化与对照系统反应143.5　h时2,4-D去除率分别为66％和54％;对于生物膜系统（2,4-D初始浓度为180　mg/L）,强化与对照系统在反应113　h时对其去除率分别为99％和61％;对于颗粒污泥系统（2,4-D初始浓度为160　mg/L）,强化系统2,4-D在62　h接近完全去除,而对照系统66　h去除率仅为26％;对于沉积物系统（2,4-D初始浓度为2　mg/L）,强化与对照系统344　h去除率分别为93％和69％.激光共聚集扫描显微（CLSM）分析揭示并证实了不同基因强化系统接合子的形成与存在.     

接合子细胞强化对生物反应器降解2，4-D效应研究

研究了接合性质粒pJP4在2株纯菌E．coliDH5α、Alcaligenes sp．及好氧颗粒污泥混合菌群中的水平转移情况,并以获得pJP4质粒的接合子Alcaligenes sp．：：pJP4为强化菌种,考察了接合子细胞强化对好氧颗粒反应器和生物膜反应器中难降解有机物2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的去除效应．结...     

降解-示踪质粒的构建及性能评价研究

在生物强化中采用报告基因技术对降解质粒进行标记,可实现对基因工程菌和降解基因的原位监测。通过基因克隆技术,将绿色荧光蛋白基因(gfp)和阿特拉津脱氯水解酶基因(atzA)重组,构建降解-示踪功能质粒,实现对阿特拉津降解质粒的示踪标记,并对转化获得的基因工程菌绿色荧光蛋白表达及阿特拉津降解能力进行评价。结果表明将gfp和atzA基因克隆至质粒载体pUC18所获得的重组质粒,经检测含有atzA基因,具有氨苄青霉素抗性,并可表达绿色荧光蛋白。携带重组质粒的基因工程菌具有阿特拉津降解活性;且在活性污泥中产生绿色荧光现象,可通过原位观察进行监测。     

固定化氯酚降解菌强化SBR系统治理氯酚废水

将降解2,4-二氯酚(简2,4-DCP)的高效菌群固定化后,投加到序批间歇式生物反应器中(即SBR系统),研究了强化投菌对系统去除2,4-DCP的影响,并比较了强化系统中投加的高效菌和固有菌在不同运行阶段对2,4-DCP的降解作用.结果表明,投加高效菌种能够缩短SBR系统处理2,4-DCP的启动时间,增强其耐负荷冲击的能力,不加固定化菌的对照系统可耐受66mg/L2,4-DCP负荷冲击,而以1.85%, 3.71%,5.56%和9.28%高效菌的强化SBR系统则可分别耐受166,250,250,250mg/L的2,4-DCP负荷冲击.SBR强化系统运行初期对2,4-DCP的去除主要靠固定化高效菌的作用,运行一个月后,固有菌和投加菌对2,4-DCP都具有很强的降解作用.     

1株2,4-D降解菌的gfp标记及其在废水生物处理系统中的检测方法

通过mini-Tn7转座子系统将绿色荧光蛋白基因(gfp)插入到2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)降解菌Achromobacter sp.的染色体上,考察了标记前后该菌株的生长、发光及降解污染物特性,并探讨了将其投加到不同废水生物处理系统(活性污泥和颗粒污泥系统)后的定量检测方法.结果表明,Achromobacter sp.标记前后生长和降解2,4-D特性基本不变,在103～112 h内可将初始浓度约为100 mg/L的2,4-D完全降解.标记后菌株在生长和降解2,4-D过程中都能够稳定表达绿色荧光,降解过程荧光强度/D600稳定在4 500左右.向活性污泥系统投加该标记菌,可通过直接测定混合液荧光强度对该标记菌进行定量检测,在标记菌质量分数为0～75%的范围内,绿色荧光蛋白的表达水平与该标记菌的质量分数线性相关(R2=0.995 2).向颗粒污泥系统投加该标记菌,需要对混合液破碎均质化处理后测定荧光强度,在标记菌质量分数为0～42%的范围内,绿色荧光蛋白的表达水平与该标记菌的质量分数线性相关(R2=0.980 1).基于Tn7插入gfp的标记方法可以用来跟踪检测生物处理系统中的特异微生物.     

纳米四氧化三铁对2,4-D的降解研究

采用纳米Fe3O4降解溶液中的2,4-D,考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4的投加量、溶液pH对2,4-D降解效率的影响,并探讨了2,4-D的降解机理。实验结果表明,Fe3O4对2,4-D有明显的降解作用,纳米Fe3O4的降解效果优于微米级Fe3O4,降解过程中溶液中的氯离子浓度随着2,4-D的降解而升高,Fe3O4对2,4-D的降解机理是还原脱氯。当2,4-D初始浓度在0～10mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大。在2,4-D初始浓度为10mg/L、pH3.0、纳米Fe3O4投加量300mg/L时降解效率最高,48h内2,4-D的降解率可达40%。     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

苯酚存在对生物强化系统降解2,4-二氯酚的影响

研究了采用生物强化技术降解废水中2,4-二氯酚(简称2,4-DCP)时,不同浓度的苯酚存在对生物强化系统降解2,4-DCP的影响,并通过半连续流实验研究了苯酚长期存在下强化系统中2,4-DCP和苯酚生物降解速率的变化趋势.结果表明,苯酚浓度为10mg/L,50mg/L,100 mg/L及300mg/L时,都会对强化系统中2,4-DCP的降解速率产生一定的抑制作用,而且抑制作用随着苯酚浓度的增加而增强.不同浓度的苯酚与2,4-DCP长期共存时,2,4-DCP的降解速率表现出下降的趋势,而苯酚的降解速率则有所增强.     

4-氯酚存在对生物强化系统降解2,4-二氯酚的影响研究

采用生物强化技术降解废水中的难降解有机物 2 ,4 二氯酚 (简称 2 ,4 DCP) ,研究了不同浓度的 4 氯酚 (简称 4 MCP)存在对 2 ,4 DCP降解的影响 ,并通过半连续流实验研究了 4 MCP长期存在下 ,强化系统中 2 ,4 DCP和 4 MCP降解速率的变化趋势 .结果表明 ,第 1次半连续流实验中 ,4 MCP浓度为 5、10、2 0及 30mg L时 ,都会对强化系统中 2 ,4 DCP的降解速率产生一定的抑制作用 ,而且抑制作用随着 4 MCP浓度的增加而增强 .随着半连续流实验次数的增加 ,4 MCP对 2 ,4 DCP降解的抑制作用减弱甚至消失 ,共基质时 2 ,4 DCP的降解速率反而比其单基质半连续流运行时快 .4 MCP与 2 ,4 DCP共基质存在时 ,2 ,4 DCP优先被微生物利用 ,此后 4 MCP才被降解 ,表现出两阶段降解的现象 .     

NC-PC锚定微量Fe活化PMS降解水中2,4-二氯苯氧乙酸

采用分步热分解法制备了NC-PC（三维多孔碳材料）锚定的微量Fe基催化剂,用于活化过一硫酸盐（PMS）氧化降解水中2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）.采用透射电子显微镜（TEM）、高精度比表面积仪（BET）、X射线光电子能谱分析（XPS）和电感耦合等离子体发射光谱分析（ICP）对催化剂进行表征.考察了不同金属、制备方法、催化剂投加量、PMS投加量、初始pH值以及水中不同阴离子（Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-）对2,4-D降解的影响.结果表明,通过热分解法合成的Fe-NC-PC对2,4-D具有更好的降解效果,当2,4-D初始浓度为0.1mmol/L,初始pH=3.4,催化剂投加量0.15g/L,PMS浓度0.7mmol/L时,反应20min内2,4-D的去除率可达91%.随着催化剂投加量、PMS投加量的提高,2,4-D的降解效果提高;随着初始pH值的提高,2,4-D的降解效率逐渐降低;水中不同阴离子（Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-）和腐殖酸（HA）对2,4-D的降解有轻微的抑制作用.通过自由基淬灭实验、EPR测试以及XPS分析了反应的主要活性物种和反应机理,发现材料制备过程中形成的Fe-N_x是主要的反应活性位,能够有效的活化PMS降解水中2,4-D,¹O₂在2,4-D的降解过程中起到主要作用.     

溶解性有机质对铁铝土吸附2,4-D的影响

以动力学吸附和等温吸附实验研究了2,4-D在铁铝土中的吸附特征,并比较了不同亲/疏水性溶解性有机质（DOM）对此的影响.结果表明：2,4-D在铁铝土中的动力学吸附符合伪一级动力学方程,等温吸附符合Henry,Freundlich方程,是一个物理作用主导的,自发的,放热的非均质吸附过程.吸附系数K_d为0.61~2.02L/kg,是一种难吸附有机污染物,对地下水存在环境风险.吸附量受土壤pH值影响显著,与土壤中矿物含量,粘粒组成等也密切相关.DOM共存条件下,高疏水性DOM,中疏水性DOM抑制了2,4-D在铁铝土的吸附,使K_d值下降10.7%~58.8%.低疏水性DOM对铁铝土吸附2,4-D作用不明显.DOM对铁铝土吸附2,4-D的作用效应与土壤理化性质和DOM性质密切相关.土壤矿物组分越多,粘粒含量越高,堵孔效应越大.DOM疏水性越大,对2,4-D吸附作用的增溶作用,堵孔作用也越大,其中HOA,HON是关键组分.     

水/载O_3有机溶剂两相臭氧氧化法降解水体中2,4-二氯苯氧乙酸

以水/载O3有机溶剂(全氟萘烷)为新型两相臭氧氧化体系,研究了臭氧在全氟萘烷中的溶解度和稳定性,并以水体中2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)为研究对象,考察了初始pH值、臭氧投加量、自由基抑制剂对两相臭氧氧化体系降解2,4-D效果的影响.结果表明:臭氧在全氟萘烷中有很高的溶解度和很好的稳定性;碱性pH环境有利于2,4-D的降解,随着水相初始pH的增加,2,4-D在水/载饱和O3全氟萘烷两相体系中的去除率明显增加;随着初始全氟萘烷载O3量与2,4-D物质的量比的增加,2,4-D总去除率明显增加;叔丁醇(20mg·mL-1)对两相体系中2,4-D降解影响不显著.     

2, 4-二硝基酚的超声波及协同降解研究

以 2 ,4 二硝基酚为研究对象 ,探讨了超声功率、氧化剂H2 O2 与Fenton试剂等因素对其超声降解效率的影响 .2 ,4 二硝基酚在超声波 (US)、US H2 O2 和US Fe2 H2 O2 体系中的降解均符合一级反应动力学模式 .超声波和Fe2 H2 O2 体系在 2 ,4 二硝基酚的降解过程中存在着协同效应 ,而在Cu2 H2 O2 和超声波体系中未观察到相似的协同效应 .