间甲酚降解Citrobacter farmeri 的降解特性及代谢途径解析

考察了在不同温度、pH值、摇床转速、氮源等环境和营养条件下,间甲酚降解菌Citrobacter farmeri对降解速率和降解过程中反应液的TOC值、紫外吸收及酶活的变化.结果表明,Citrobacter,farmeri降解间甲酚的最适温度为35℃,培养基初始pH值为6.5-8.0,摇床转速为170 r·min~(-1),无机氮比有机氮和氨态氮比硝态氮更利于Citrobacter farmeri对间甲酚的降解;当间甲酚初始浓度低于375mg·l~(-1)时,Citrobacter farmeri降解间甲酚符合零级动力学方程;间甲酚初始浓度约为60 mg·l~(-1)时约4 h完全降解,TOG的去除率8 h内可达到77%,之后几乎不变;Citrobacter farmeri可完全降解约600 mg·l~(-1)的间甲酚,表现出高效与强耐受能力的结合.对酶活的测定发现,儿茶酚1,2-双加氧酶有明显增大,初步判断Citrobacter farmeri以邻位裂解的途径对间甲酚进行降解.     

一株高效邻苯二甲酸二丁酯降解菌的筛选、鉴定及其降解特性研究

从活性污泥中分离出1株以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为碳源和能源生长的高效降解菌DP-2,经形态观察、生化鉴定及16S rDNA序列分析,鉴定该菌株为不动杆菌(Acinetobacter sp.).采用单因素试验研究了不同试验条件(接种量、DBP浓度、NaCl浓度和碳源)对菌株DBP降解特性的影响,结果表明:接种量大于10%时,菌株DP-2在3 d内对初始浓度为10 mg·L~(-1)的DBP降解率可达到90%以上;DBP初始浓度为5—50 mg·L~(-1)时,菌株在6 d内对DBP降解率均能达到90%以上,但高浓度DBP会影响菌株DP-2生长,DBP浓度为1000 mg·L~(-1)时,DBP降解率仅为26.88%;菌株降解DBP的最佳NaCl浓度范围为0—20 g·L~(-1);此外,醋酸钠、蔗糖、葡萄糖添加对于菌株降解DBP均有一定的促进作用,其中葡萄糖效果最为明显.在此基础上,采用响应曲面法优化了菌株降解DBP的培养条件并进行了试验验证,在盐度为5 g·L~(-1),接种量为17.14%,底物浓度为9.81 mg·L~(-1),菌株对DBP的降解率为85.86%.     

一株孔雀石绿降解菌的分离鉴定及降解特性

从某化工厂的废水处理池污泥中分离到一株孔雀石绿降解菌,命名为K4-W.根据生理生化特征和16S rRNA基因序列相似性分析,将其初步鉴定为Raoultella sp.该菌在48h内对20mg/L的孔雀石绿降解率为82.5%,降解孔雀石绿的最适温度为30℃,外加碳源或Pb2+对其降解有明显的促进作用,增大接种量也有利于提高降解效率,较高浓度的孔雀石绿则对降解有抑制作用.该菌在降解过程中没有生成无色孔雀石绿,这不同于已报道的孔雀石绿降解途径,但该菌是否具有新的降解途径还需进一步研究.     

焦化厂污染土壤中多环芳烃降解菌的分离及降解特性

分别以芴(3环)、荧蒽(4环)和苯并[b]荧蒽(5环)为唯一碳源(1 mg/L),采用平板划线法对某焦化厂污染土壤中的多环芳烃降解菌进行分离.通过自制的呼吸器,研究所得多环芳烃降解菌对14C-菲(5μL/100 mL 40~60 mCi/mmol)的矿化情况;通过序批试验,以煤焦油为碳源(1μL/mL),研究这些菌对19种多环芳烃的降解情况.多次划分后,得到4种菌,经鉴定命名为博特氏菌L1、苍白杆菌L1、微杆菌L1和赤红球菌L1.经过3周的矿化实验,微杆菌L1可以将14C-菲全部矿化成14CO2,赤红球菌L1可将大约60%的14C-菲矿化成14CO2,而博德特氏菌L1和苍白杆菌L1对14C-菲无矿化作用.经过5周的降解实验,博德特氏菌L1对大多数多环芳烃表现了良好的降解作用,苍白杆菌L1和微杆菌L1对部分多环芳烃有降解作用,而赤红球菌L1培养系统中某些多环芳烃的浓度甚至有增大,这可能与其在代谢过程中产生表面活性物质有关.所得4种菌在焦化厂污染土壤的微生物修复中具有较大的应用潜力.图3表1参27     

一株邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)高效降解菌的筛选及其降解特性

邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)是一种高分子量的邻苯二甲酸酯(PAE),因高用量、难降解性成为一种全球性的有机污染物.从二沉池活性污泥中筛选出一株革兰氏阴性菌,能够以DEHP作为唯一碳源和能源,高效降解DEHP,命名为XB.基于其形态、生化特性以及16S r RNA基因序列分析,鉴定为Pseudomonas sp..优化其降解100 mg·L~(-1)DEHP的条件,结果表明最佳降解条件为:温度30—35℃,p H 7.0.同时,不同初始浓度下DEHP的降解动力学研究表明Pseudomonas sp.XB对DEHP的降解符合一阶动力学模型.当DEHP浓度为100 mg·L~(-1)时,降解半衰期大约为8.25 h.通过GC-MS检测到了菌株XB降解DEHP的代谢产物,如邻苯二甲酸(2-乙基己基)单酯(MEHP)和2-乙基己基醇,推导了其降解途径.菌株Pseudomonas sp.XB还可以以其他3种常见PAEs(DMP、DEP、DBP)、苯酚、苯甲酸钠以及邻苯二甲酸等有机化合物为唯一碳源和能源生长,表明其降解环境有毒物质的能力.结果证明Pseudomonas sp.XB作为生态修复PAEs生物强化菌具有潜在的适用性.     

Al/H_2O_2体系氧化降解甲基橙

考察了Al/H_2O_2体系对甲基橙(MO)的氧化降解行为,探讨了Al粉、H_2O_2投加量、溶液初始pH以及共存阴离子等因素对MO降解的影响,并利用荧光光谱法通过证实·OH自由基的形成对降解机理进行了初步探讨.结果表明,Al/H_2O_2体系对MO的降解受溶液pH影响较大,在初始pH 3.0,铝粉投加量为4.8 g·L~(-1),H_2O_2投加量为7.2 mmol·L~(-1),对于含MO 20 mg·L~(-1)的染料废水,10 h MO降解率可达95.2%,而当初始pH3.5时,MO的降解被强烈抑制.无机阴离子(Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-)单独存在时,对Al/H_2O_2体系降解MO影响较小,MO降解率仍可达90.0%以上.无机阴离子(Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-)共同存在时,对Al/H_2O_2体系降解MO具有叠加效应,MO降解率仅达60.0%左右.Al/H_2O_2体系重复利用性能良好,对MO降解经7个周期后,降解率仍可达92.0%.降解机理研究表明,Al/H_2O_2体系氧化降解MO过程中,·OH发挥了主要作用.     

TiO2/浮石光催化降解水中邻苯二甲酸二甲酯

采用溶胶.凝胶法制备,TiO2/浮石催化剂,光催化氧化水中内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP).考察催化剂用量、pH值对降解率的影响;同时分析降解动力学和有机物矿化程度.结果表明,催化剂最佳投放量为40 g·L-1,最佳pH为6.5.在最佳条件下,DMP初始质量浓度20.0 mg·L-1,5 h DMP降解率达90%以上.降解速率符合准一级动力学方程,动力学方程为:Ln(p0/p)=0.470t-0.050,速率常数=0.470h-1.考察降解过程水样的矿化程度,前4 h矿化率没有明显变化,4 h后矿化率逐渐加快,7 h矿化率达到70%.TiO2/浮石具有成本低、易回收利用、能充分与被降解物接触等优势,用于治理水体中DMP具有一定的实际可行性.     

Fe-Mn/AC催化湿式过氧化氢氧化间甲酚

采用等体积浸渍法制备了一种新型Fe-Mn/AC催化剂,应用于催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)间甲酚废水.通过SEM和XRF表征了其表面形态结构和元素组成,通过穆斯堡尔谱分析了催化剂中铁离子的存在形态,结果表明,新型Fe-Mn/AC催化剂中的铁以二价铁、三价铁以及四氧化三铁的形式存在.通过正交实验考察了CWPO降解间甲酚的影响因素,结果表明,各因素对间甲酚转化率影响的大小顺序依次为:底物初始p H值反应温度反应时间催化剂投加量.通过正交实验得到CWPO降解间甲酚的最佳反应条件.当间甲酚浓度为100 mg·L-1、反应温度为40℃、反应时间为40 min、催化剂投加量为0.6 g·L-1及底物初始p H值为3时,间甲酚转化率为99.8%,TOC去除率为28.3%.气相色谱/质谱联用没有检测到中间产物,气相色谱检测到CWPO降解间甲酚中间产物主要为乙酸和丙酸.     

3种杀菌剂及其复配剂对斑马鱼的急性毒性

采用"半静态法"测定了3种农药及其复配剂对斑马鱼的24 h、48 h、72 h和96 h急性毒性,根据我国《化学农药环境安全评价实验准则》中毒性等级划分标准来划分它们对斑马鱼的毒性等级,发现35%精甲霜灵悬浮种衣剂的24 h、48 h、72 h和96 h-LC_(50)均超过10 a.i.mg·L~(-1),属"低毒"级,而25 g·L~(-1)咯菌腈悬浮种衣剂的24 h、48 h、72 h和96 h-LC_(50)分别为0.704 mg·L~(-1)、0.514 mg·L~(-1)、0.424 mg·L~(-1)、0.262 mg·L~(-1),根据0.100 a.i.mg·L~(-1)LC_(50)(96 h)≤1.00 a.i.mg·L~(-1)划分,属"高毒"级,80%嘧菌酯水分散粒剂的24 h、48 h、72 h和96 h-LC_(50)分别为9.803 mg·L~(-1)、5.175 mg·L~(-1)、4.328 mg·L~(-1)、2.326 mg·L~(-1),根据1.00 a.i.mg·L~(-1)LC_(50)(96 h)≤10.00 a.i.mg·L~(-1)划分,属于"中毒"级。11%精甲霜灵-咯菌腈-嘧菌酯悬浮种衣剂的24 h、48 h、72 h和96 h-LC_(50)分别为2.267 mg·L~(-1)、2.073 mg·L~(-1)、1.620 mg·L~(-1)、1.280 mg·L~(-1),根据1.00 a.i.mg·L~(-1)LC_(50)(96 h)≤10.00 a.i.mg·L~(-1)划分,属于"中毒",虽然11%精甲霜灵-咯菌腈-嘧菌酯悬浮种衣剂和80%嘧菌酯水分散粒剂同属"中毒",但比较具体数值,发现11%精甲霜灵-咯菌腈-嘧菌酯悬浮种衣剂毒性相对更大,原因是其中含有"高毒"的咯菌腈。     

3种农药对大型溞的急性毒性比较

采用"半静态法"测定了3种农药及其混剂对大型溞的24 h、48 h急性毒性,根据我国《化学农药环境安全评价实验准则》中的毒性等级标准,它们对大型溞的毒性等级如下:精甲霜灵悬浮种衣剂对大型溞的24 h、48 h-EC_(50)均大于10 a.i.mg·L~(-1),属"低毒"级,咯菌腈悬浮种衣剂对大型溞的24 h、48 h-EC_(50)分别是0.339 mg·L~(-1)、0.246 mg·L~(-1),根据0.1 a.i.mg·L~(-1)EC_(50)(48 h)≤1.0 a.i.mg·L~(-1)判断,属"高毒"级。嘧菌酯水分散粒剂对大型溞的24 h、48 h-EC_(50)分别是0.389 mg·L~(-1)、0.286 mg·L~(-1),根据0.1a.i.mg·L~(-1)EC_(50)(48 h)≤1.0 a.i.mg·L~(-1)判断,属"高毒"级。精甲霜灵·咯菌腈·嘧菌酯悬浮种衣剂对大型溞的24 h、48 h-EC_(50)分别是0.292 mg·L~(-1)、0.228 mg·L~(-1),根据0.1 a.i.mg·L~(-1)EC_(50)(48 h)≤1.0 a.i.mg·L~(-1)判断,属"高毒"级。精甲霜灵·咯菌腈·嘧菌酯悬浮种衣剂和嘧菌酯水分散粒剂都属"高毒",但比较具体数值,发现精甲霜灵·咯菌腈·嘧菌酯悬浮种衣剂毒性相对更大,原因是其中还含有"高毒"的咯菌腈。     

5种酚类物质对中国白羽鹌鹑和中华蜜蜂的急性毒性

酚类物质作为一类主要的污染物,已引起国内外高度重视,但目前其对陆生生物的毒性研究较少。本试验探究了4-叔丁基苯酚、间甲酚、2-氯苯酚、2-甲酚、2,4-二氯苯酚这5种酚类物质对中国本土物种中国白羽鹌鹑和中华蜜蜂的急性毒性。在中国白羽鹌鹑的急性经口试验中,2-氯苯酚、2-甲酚的7 d的半致死浓度(7 d-LC50)分别为331 mg·kg~(-1)和413 mg·kg~(-1),其他3种酚类物质的7 d-LC50均大于限度值1 000 mg·kg~(-1);在中国白羽鹌鹑的急性饲喂试验中,5种酚类物质的8 d-LC50均大于限度值2 000 mg·kg~(-1);在中华蜜蜂的急性经口试验中,2-氯苯酚、2-甲酚和2,4-二氯苯酚的48 h-LC50分别为306 mg·L~(-1)、358 mg·L~(-1)和364 mg·L~(-1);在中华蜜蜂的急性接触试验中,2,4-二氯苯酚的48 h的半致死量(48 h-LD50)为2.6μg·蜂~(-1),其他4种酚类物质的48h-LD50均大于限度值100μg·蜂~(-1)。研究结果表明不同的酚类物质由于其结构不同亦表现出不同的毒性,甲酚的邻位取代比间位取代对中国白羽鹌鹑和中华蜜蜂的毒性更高,不同物种表现出了相似的规律性。5种酚类物质对我国本土物种中国白羽鹌鹑和中华蜜蜂毒性比对其他水生生物更敏感,存在良好的剂量效应关系。     

光电Fenton耦合转盘技术处理四环素废水

本实验中,我们开发了一种耦合紫外光催化和转盘技术的电Fenton反应器用于降解含有四环素的有机废水.在该反应器中,O_2首先在旋转的石墨阴极表面发生还原反应生成H_2O_2,随后H_2O_2被催化分解成活性自由基来降解矿化有机物.实验中了考察了pH,阴极电压,转速等实验条件对系统生成H_2O_2能力的影响.结果表明,在pH=3,阴极电压-0.8 V vs.SCE,转速为400 r·min~(-1)条件下,经过75 min反应H_2O_2的积累浓度有最大值(51.5 mg·L~(-1)).实验证明该系统对四环素有较好的降解和矿化效果.以1.0 mmol·L~(-1)的Fe~(2+)作为催化剂,紫外/电Fenton耦合转盘系统可以在45 min内将初始浓度50 mg·L~(-1)四环素降解94.2%且90 min时TOC的去除率为68.2%.紫外/电Fenton处理效果明显优于电Fenton系统.进一步实验分析发现,紫外线的引入可以通过两种途径来提升电Fenton的处理效果.一方面紫外光可以促进Fe~(3+)还原成Fe~(2+),加速体系铁离子循环,从而提升电Fenton的处理效果;另一方面还可以通过直接激发H_2O_2分解成活性自由基加速降解四环素.     

酸性红37在UV/K2S2O8体系中的降解动力学和转化机制

为了探索单偶氮染料Acid red 37 (AR37)降解的可行性及在活性氧物种作用下可能的反应位点和迁移转化机制,采用光活化过硫酸盐技术并根据单因素试验和响应曲面法优化试验考察了底物浓度,K_2S_2O_8用量和温度3个因素对AR37降解率的影响,得出AR37光催化降解的最优条件为:底物浓度90μmol·L~(-1),K_2S_2O_8用量8.47 mmol·L~(-1)和温度36℃.最后,利用GCMS对AR37在UV/K_2S_2O_8体系下降解中间产物进行初步的分离与分析,并结合AR37前线电子云密度(FEDs)的理论计算结果对其降解途径进行推导.研究发现AR37在·SO_4~-等活性氧物种作用下,C2、N8、N16、C17和C18等活性位点容易被自由基直接攻击或者发生电子转移反应,从而引起AR37分子中N=N和C—N键断裂后的进一步羟基化反应,是其主要的降解途径.     

焦化废水处理厂活性污泥对硫氰化物的降解机制

用分光光度法和离子色谱法,研究了A/A/O工艺焦化废水处理厂的进出水质和活性污泥对硫氰化物(SCN-)的降解机制.研究结果表明,SCN-主要在A/A/O工艺的好氧单元中降解去除;在常温(25℃)下活性污泥对SCN-降解的动力学过程符合米氏方程,Vmax为11.15 mg SCN-·(g-1MLSS)·h-1,Km为44.96 mg·L-1;15℃低温显著降低SCN-的降解速率;在15℃下,92.62 mg·L-1SCN-能在24 h内完全降解,其中的N和S元素相应地生成了NH3、NO-2和S2-等中间代谢产物,并最终转化为产物NO-3和SO2-4;N和S元素的转化率分别为94.32%和99.08%,基本符合物料守恒定律,说明SCN-中N和S元素在好氧池中可以彻底降解转化NO-3和SO2-4.这些结果对于了解好氧池的功能和提高焦化废水中的SCN-去除率具有重要意义.     

UV/Fe3+/H2O2体系降解活性艳橙X-GN废水的研究

采用UV/Fe3 /H2O2体系光解活性艳橙X-GN模拟废水,考察了X-GN,Fe3 和H2O2的初始浓度、初始pH值及温度对光解的影响,探讨了X-GN的降解途径和机理.结果表明,在8W低压汞灯(λ＝254nm)照射下,UV/Fe3 /H2O2能够有效地降解X-GN,在pH=3.0,T=50 ℃,时间为120 min,Fe3 和H2O2的初始浓度分别为2.5×10-5 mol·l-1和1.5×10-4 mol·l-1时,对含200 mg·l-1 X-GN模拟废水的色度去除率和矿化率分别达到100%和90.15%.用IC和GC/MS对X-GN降解的中间产物和最终产物进行分析,推导出UV/Fe3 /H2O2体系中X-GN降解的途径和机理.     

海洋苯酚降解菌Candida sp.P5的分离鉴定及其降解特性

从海洋沉积物中分离、筛选到一株能以苯酚作为唯一碳源和能源的酵母菌P5.根据菌落特征、菌体形态、生理生化特性和18S rDNA序列分析,确定菌株P5为假丝酵母菌属(Candida sp.).该菌株最适宜生长和降解苯酚的条件为:温度25℃,pH6.0～7.0,摇床转速100r/min,需氧;菌株P5能在较高浓度的苯酚条件下生长,在72h内可以降解95%以上的苯酚.对苯酚代谢途径和相关酶的研究发现,菌株P5主要在邻苯二酚1,2-双加氧酶作用下通过邻位途径进行苯酚代谢.图7表2参24     

一株高浓度苯胺、苯酚降解菌的分离鉴定及降解特性

从某生活污水厂活性污泥中分离到一株能够以苯胺或苯酚为唯一碳源、能源生长的高效降解菌菌株ANP.经形态特征、生理生化及16S rDNA序列分析,将该菌株鉴定为Delftia sp.进一步研究表明,该菌株利用苯胺生长的最适温度和pH分别为30℃和6.0,最适降解浓度为2000mgL-1;利用苯酚生长的最适温度和pH分别为35℃和8.0,最适降解浓度为1500mgL-1.苯胺、苯酚混合培养时该菌株对苯酚的降解过程要滞后于对苯胺的降解过程,但经过42h均能彻底降解.研究了ANP降解苯胺和苯酚的开环途径,苯胺芳环通过间位途径裂解,苯酚芳环则是通过邻位途径裂解.图4表1参18     

孔雀石绿降解菌M3的分离鉴定及降解特性研究

从鱼塘底泥中筛选分离出1株能高效降解低含量孔雀石绿(MG)的细菌M3.经16S rDNA同源性序列分析,鉴定为泛菌属(Pantoea sp.).30 ℃静止培养条件下,该菌株对0.5、1.0、2.0和5.0 mg·L-1孔雀石绿5 d的降解率分别为97.54%、97.1%、100%和77.8%.菌株M3不能以MG为唯一碳源进行生长和代谢.葡萄糖、NH4NO3、KH2PO4/K2HPO4均能影响菌株M3对MG的降解.20～30 ℃温度范围内菌株M3对MG有明显降解效果,且降解速率随温度上升而提高.     

亚硝酸盐和氨对日本沼虾肝胰腺代谢的影响

通过气质联用仪和液质联用仪的非靶向检测,结合主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)等方法,对日本沼虾肝胰腺进行代谢物分析,以研究在非致死剂量的亚硝酸盐或氨胁迫下,日本沼虾肝胰腺新陈代谢的变化。经亚硝酸盐(0.5 mg·L~(-1),以N计)胁迫2 d后,鉴定到具有显著差异的代谢化合物46个,涉及氨基酸代谢、脂肪酸代谢和甘油磷脂代谢等; p H=9.0时,氨(1.0 mg·L~(-1),以N计,即非离子氨氮为0.378 mg·L~(-1))胁迫后,鉴定出显著差异性代谢化合物52个,涉及三羧酸循环、氨基酸代谢和甘油磷脂等代谢通路。选择p H=9.0氨(1.0 mg·L~(-1))胁迫组对日本沼虾肝胰腺中的三羧酸循环进行定量验证实验,结果显示,日本沼虾肝胰腺中草酰乙酸含量与对照组相比在12 h显著升高,24 h和48 h后则与对照组无显著差异。α-酮戊二酸含量与对照组相比在12 h即有显著增加,24 h含量与对照组相比显著下降,48 h后与对照组相比无明显差异。推测p H=9.0时氨氮(1.0 mg·L~(-1))胁迫12 h即会对三羧酸循环产生影响。     

功能植物内生细菌筛选及对多环芳烃降解效能研究

功能植物内生细菌在防治土壤和植物多环芳烃(PAHs)污染方面具有潜力。从PAHs污染区采集了铁苋菜(Acalypha australis)、香附子(Cyperus rotundus)和麦冬(Ophiopogon japonicus)等健康植物样品,采用平板直接分离法获得8株能降解芘的植物内生细菌,主要为Enterobacter、Chitinophaga和Xanthomonas等菌属,其10 d对芘(50mg·L~(-1))的降解率为7. 59%～45. 50%。综合内生细菌在共代谢基质存在条件下的芘降解效能,选择从麦冬中分离出的Enterobacter sp. PRd5细菌为研究对象,探究其在各种环境条件下的芘降解性能。结果显示,Enterobacter sp.PRd5 10 d对芘(50 mg·L~(-1))的降解率为41. 37%～50. 63%,7 d可降解95%以上的萘(500 mg·L~(-1))、芴(100mg·L~(-1))和菲(50 mg·L~(-1))等低分子量多环芳烃,10 d对荧蒽(50 mg·L~(-1))和苯并[a]芘(10 mg·L~(-1))等高分子量多环芳烃的降解率分别为35. 89%和17. 44%。降解芘的优化条件研究结果显示,Enterobacter sp. PRd5在p H值6. 0～8. 0、温度25～35℃、外加盐浓度0～10 g·L~(-1)、装液量10～30 mL·(100 mL)-1、接种量3%～17%、芘初始质量浓度25～50 mg·L~(-1)和外加100 mg·L~(-1)葡萄糖条件下,可获得较高的芘降解效能。