典型酚类废水的微生物处理研究现状及其进展

酚类是一种原生质的高毒物质,严重危害人类的健康与生存。含酚废水来源广泛、水质复杂、总量较大,因此必须对含酚废水进行有效处理。微生物以其高效、快速、无二次污染等优点成为降解酚类污染物的首选对象。对微生物降解酚类的生理生化机制和关键酶,高效降酚菌株的分离筛选、降解特性以及利用细胞固定化技术、构建高效基因工程菌等技术手段处理酚类污染物的研究等方面进行综述。     

一株苯酚降解菌的筛选鉴定及响应面法优化其降解

从某化工厂污水处理车间活性污泥中分离、筛选到一株能以苯酚为唯一碳源和能源生长的菌株YH8.基于形态特征、生理生化特性、BIOLOG细菌自动鉴定系统、16S rDNA和gyrB基因序列同源性分析鉴定菌株YH8,鉴定菌株YH8为Acinetobacter guillouiae.在苯酚浓度低于1200 mg·L-1,温度为26~34℃,pH为7.0~10.0时,菌株YH8培养60 h对苯酚的降解率达70%以上.运用单因素实验初步确定苯酚降解的最适外加碳源和氮源分别为山梨醇和NaNO3,最适温度为30℃,最适初始pH为9.0,最适接种量为5%.为了提高菌株YH8的降解率,首先利用Plackett-Burman实验设计评估并筛选出影响苯酚降解的3个关键因素为初始pH、苯酚浓度、山梨醇浓度.用最陡爬坡实验逼近以上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,确定其最优降解条件为初始pH 9.26、苯酚浓度1163.63 mg·L-1、山梨醇浓度7.81%、接种量5%、NaNO_3浓度2%、温度30℃、培养时间96 h,在此条件下苯酚降解率可达98.95%.苯酚降解酶活性及酶定域实验表明,菌株YH8相关降解酶为胞内酶,且苯酚可诱导苯酚羟化酶(LmPH)和邻苯二酚1,2-双加氧酶(C_(12)O)的合成.通过降解酶特异性引物从菌株YH8扩增得到LmPH和C12O基因片段,经质粒检测和消除实验发现菌株YH8相关降解基因位于质粒上.此外,菌株YH8能耐受高浓度NaCl和多种重金属离子,对多种抗生素具有抗性.     

一株耐铬不动杆菌对十二烷基硫酸钠的降解特性

研究醋酸钙不动杆菌H1的降解广谱性时,发现其能在高浓度十二烷基硫酸钠(SDS)环境中生长。经过对菌株H1降解特性研究,结果表明,该菌利用SDS的最适温度为30℃,最适pH为7.0,最适接种量为2%,并适应低渗透压环境。当SDS浓度低于400 mg/L时,菌株H1对SDS的降解率在85%以上,且在SDS浓度为400 mg/L时,达到最大降解率94%。当K2Cr2O7为500 mg/L时,菌株H1对SDS的降解率仍达到50%左右。添加酵母浸出物可促进SDS的降解。     

1株对叔丁基邻苯二酚降解菌的筛选鉴定及响应面法优化其降解

从某化工厂污水处理车间活性污泥中分离、筛选到1株能以对叔丁基邻苯二酚(p-tert-Butylcatechol,TBC)为唯一碳源和能源生长的菌株YH1.经形态特征、生理生化、BIOLOG细菌自动鉴定系统和16S r DNA序列分析,鉴定菌株YH1为皱纹假单胞菌(Pseudomonas corrugate).在温度为24~36℃,p H为7.0~10.0的条件下,菌株YH1可使浓度低于500 mg·L-1的TBC降解率达到82%以上.运用单因素实验初步确定TBC降解的最适外加碳源和氮源分别为蔗糖和胰蛋白胨,最适温度为30℃,最适初始p H为7.0,最适接种量为2%.为了提高降解率,首先利用Plackett-Burman实验设计评估并筛选出影响TBC降解的3个关键因素:蔗糖、胰蛋白胨、初始p H.用最陡爬坡实验逼近以上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,确定其最优降解条件为蔗糖浓度3%(ρ)、胰蛋白胨浓度1.44%(ρ)、TBC浓度400 mg·L-1、初始p H值8.12、接种量2.97%(φ)、温度30℃、培养时间96 h,在此条件下TBC降解率可达98.21%.TBC降解酶活性及酶定域实验表明,菌株YH1相关降解酶为胞内酶,且TBC可诱导邻苯二酚1,2双加氧酶(C12O)的合成.通过降解酶特异性引物从菌株YH1扩增得到C12O基因片段,经质粒检测和消除实验发现菌株YH1相关降解基因位于质粒上.此外,菌株YH1能耐受高浓度Na Cl和多种重金属离子,对多种抗生素具有抗性.研究结果为有效处理复杂工业废水提供了理论基础.     

一株辛基酚聚氧乙烯醚降解菌的筛选、鉴定及其降解

采用TX-100为唯一碳源的无机盐培养基进行筛选,经过富集、分离和纯化获得了一株能够耐高浓度TX-100且降解性能较好的降解菌,命名为H1.对细菌H1进行形态学观察、生理生化鉴定和16S rDNA (GenBank Accession No.KC505179)序列相似性分析,初步鉴定为醋酸钙不动杆菌属(Acinetobacter calcoaceticus).通过对菌株H1降解TX-100的产物分析,初步推断TX-100的降解模式为末端氧化,先从EO末端氧化,醚键断裂,形成短链的化合物,同时释放出乙醛酸.质粒检测和消除试验表明,控制菌H1降解TX-100的基因位于质粒上.