纳米Fe~0协同微生物对PCB77的降解研究

研究了纳米零价铁协同微生物降解水溶液中的PCB77。从污染土样中分离出一株多氯联苯（PCBs）降解菌,对其进行革兰氏染色形态观察,并用降解菌降解PCB77。结果表明：培养温度30℃、溶液pH 7.0、微生物接种量109 cfu·mL-1、PCB77初始质量浓度1.0 mg·L-1时,降解菌对PCB77的降解率为58.63%。纳米零价铁对PCB77的降解是一个还原脱氯过程,7 d时的降解率为82.99%。采用纳米零价铁/微生物联合体系降解水溶液中PCB77,降解率显著高于微生物和纳米零价铁单一体系,降解率可达93.30%。研究结果将为环境中PCBs残留提供了一种高效去除的方法,并为PCBs污染土壤的修复提供理论依据。     

硝基苯厌氧降解过程中Fe0的促进作用

尝试在硝基苯生物厌氧降解过程中,添加零价铁实现电子催化与生物代谢的协同作用,结果发现零价铁能够促进硝基苯的厌氧转化并主要生成苯胺,初始浓度为240.00mg·l-1的硝基苯废水,当厌氧微生物浓度为5000.00mg·l-1左右时,在2L的试验液中,当零价铁投加量由0.50g增加到5.00g时,硝基苯的转化率和苯胺的产生量急剧增加;零价铁的投加量为5.00g时与不加零价铁相比,硝基苯的转化率提高了2.43倍,苯胺的生成量提高了2.12倍;通过设计Fe0,Fe2 ,Fe3 及Fe3O4的对比实验,证明零价铁的作用主要表现为其腐蚀形成Fe2 的过程为硝基苯的厌氧生物转化提供了电子以及该过程中生成的Fe2 和Fe3 的生物营养作用.     

胞外呼吸菌Exiguobacterium sp. PY14的分离鉴定及其异化铁还原特性

胞外呼吸菌广泛分布于自然生境中,是驱动铁等元素地球化学循环的重要因素,已成为各种有机污染物降解和重金属污染去除的研究热点.为了挖掘具有环境修复应用前景的胞外呼吸菌,从鄱阳湖湿地土壤中筛选具有胞外异化铁还原能力的菌株,通过形态、生理生化和遗传分析进行菌种鉴定,并对其最优生长条件、异化铁还原特性及胞外电子传递机制进行研究.结果显示,分离得到的菌株PY14具有较高的异化铁还原能力,细菌形态、生理生化特征及16S rRNA基因系统发育分析鉴定其为革兰氏阳性的微小杆菌属（Exiguobacterium）;具有嗜碱耐盐生长特性,最适生长pH值为8.0,在NaCl浓度高达50g/L条件下生长良好;能够利用葡萄糖、丙酮酸、乙酸和乳酸等多种小分子碳源（电子供体）进行厌氧呼吸,5 d内5 mmol/L水铁矿的还原率高达80%,添加电子穿梭（蒽醌-2,6-二磺酸盐）可显著增强其异化还原水铁矿、针铁矿和赤铁矿的速率;可通过自身分泌腐殖酸类电子穿梭体实现介导异化铁还原过程.本研究获得了一株有望在盐碱土壤或水体等环境中高效驱动铁还原的胞外呼吸菌,为进一步认识革兰氏阳性细菌胞外电子传递机制提供新依据.（图8表1参4...     

植物油改性纳米铁修复硝基苯污染地下水的研究

实验室条件下,液相还原法FeSO4·7H2O和KBH4反应制备纳米铁,用XRD、TEM对其性能进行表征,结果表明该纳米铁平均粒径为50 nm,主要成分为α-Fe0。实验室进一步制备植物油改性纳米铁,TEM表明油膜均匀包覆在纳米铁颗粒表面,且纳米铁粒子分布均匀,分散较好。厌氧条件下,纳米铁与硝基苯反应,研究纳米铁和植物油改性纳米铁对硝基苯的降解性能,以及不同初始铁投加量、植物油质量分数、初始 pH 对硝基苯降解的影响。研究表明,纳米铁和植物油改性纳米铁均对硝基苯有较强的降解能力,理论摩尔比下,1 h内纳米铁和改性纳米铁对硝基苯的降解率达99.85%和56.74%;油膜质量分数为1%和2%的改性纳米铁降解硝基苯效果较好;随着初始纳米铁投加量的增加,硝基苯的降解越快;初始pH对改性纳米铁降解硝基苯有一定影响,酸性条件有利于改性纳米铁降解硝基苯。     

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.     

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%.     

Al~0-O_2体系降解活性黄3RS溶液

酸性条件下,采用Al0-O2体系对活性黄3RS染料溶液进行降解,考察了活性黄3RS的初始浓度,p H、Al0的浓度、温度、Fe2+浓度等因素对其降解率的影响.结果表明,在p H=2和Al0浓度为1 g·L-1时,对50 mg·L-1活性黄3RS的降解率最高,反应150 min时最高可获得92%的降解率;降解后其COD值由126.35 mg·L-1降至49.44 mg·L-1;温度升高,活性黄3RS的降解率提高,其表观反应活化能为108.262 k J·mol-1;动力学分析表明该过程为一级反应,反应速率常数kobs=1.2×10-2s-1;当向体系中加入Fe2+时,其降解速率加快.     

水体中微污染磺胺嘧啶药物的氧化降解

环境中残留的微量抗生素药物对生态环境的危害和修复越来越受到人们的重视.对广泛使用的广谱抗菌素磺胺嘧啶(SD)微污染水体的Fenton氧化降解进行了研究,探讨了SD、H2O2、Fe2+质量浓度、pH和反应时间对SD降解率的影响.研究结果表明,当SD初始质量浓度为2.0 mg·L-1,水体中添加H2O2、Fe2+至质量浓度分别为30 mg·L-1和1.25 mg·L-1,反应时间为60 min时,降解率可以达到99.8%,说明Fenton法是一种有效的处理微量磺胺嘧啶带来的水体污染的修复方法.     

多株硝基苯降解菌的筛选

从长期受硝基苯严重污染的河道底泥和处理硝基苯废水的水解池沉积底泥以及生活污水处理厂消化池污泥中分离到18株可降解硝基苯并且利用硝基苯作为唯一碳源的细菌，从中筛选出5株对硝基苯降解能力较强的菌种，其中一株菌在pH8，温度35℃，硝基苯初始浓度32.98mg/L的液体培养基内培养7d。对硝基苯的降解率达85%。     

五氧化二钒类Fenton降解邻苯二甲酸二乙酯的机制研究

发展了基于五氧化二钒(V_2O_5)和过氧化氢(H_2O_2)的新型类Fenton体系,探索了此体系产生羟基(·OH)的机制及降解邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的效率;并考察了V_2O_5投加量、H_2O_2浓度,以及草酸对DEP降解的影响。结果表明,当V_2O_5投加量为0.1 g·L-1,H_2O_2浓度为2.0 mmol·L-1,反应24 h后,对DEP(25 mg·L-1)的降解率可达61.1%,增加或降低V_2O_5投加量和H_2O_2浓度均不利于DEP的降解。利用电子顺磁共振技术(Electron Paramagnetic Resonance,EPR)耦合5,5-二甲基-1-吡咯啉氮氧化物(DMPO)为捕获剂对反应体系中的主导自由基进行鉴定,发现·OH是体系降解DEP的主要活性物种,利用苯甲酸作为探针分子实现了·OH的间接定量,并初步推测了V_2O_5活化H_2O_2的过程。     

铁浓度诱导的三角褐指藻生长和生化组分变化

采用试验生态学方法,以海洋硅藻三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究材料,设置一系列铁浓度处理(3.15mg·L-1、6.30 mg·L-1、9.45 mg·L-1、18.90 mg·L-1和34.65 mg·L-1),着重测定藻液光密度(OD450)、比生长率、藻细胞密度、藻生物量、叶绿素含量和蛋白质含量等生理生化指标,探讨铁浓度对海洋微藻生长特性和生化组分的影响.结果表明,铁浓度对三角褐指藻的生长状况产生了显著的影响.三角褐指藻经培养48 h后,不同铁浓度下的藻液光密度(OD450)存在显著的差异,6.30 mg·L-1铁浓度下的藻液光密度值(OD450)最高,而随着铁浓度的进一步升高,藻液光密度值(OD450)却明显降低;比生长率和藻细胞密度在3.15 mg·L-1到9.45 mg·L-1铁浓度范围内随着铁浓度升高而增大(最大值分别约为0.609 d-1和1200×104 cell·mL-1),但高于9.45 mg·L-1的铁浓度显著降低了比生长率和藻细胞密度;在试验所设置的铁浓度范围内,藻生物最表现出随铁浓度的升高而增大的趋势,34.65 mg·L-1铁浓度下的藻生物量高达0.460 mg·ML-1.同样地,微藻叶绿素a含量和蛋白质含量也明显地受到铁浓度的影响.在3.15 mg·L-1到18.90 mg·L-1铁浓度范围内,叶绿素a含量逐渐增高(最大值为2.41 mg·L-1);同样地,蛋白质含量在9.45 mg·L-1.铁浓度下达到最大值(0.153 mg·mL-1),而随着铁浓度的逐渐升高,叶绿素和蛋白质含量却明显降低.研究结果表明.铁浓度诱导海洋微藻的生长及代谢发生变化.一定较高浓度的铁显著地促进了藻细胞的生长繁殖和藻细胞化学组分的转化和积累.这些发现将有利于加深认识铁浓度在海洋生态系统中扮演的角色,进一步明确赤潮爆发的生理生态机制,从而有助于人们采取有效的预测、预防和管理措施以降低赤潮的危害.     

低浓度溶解氧下猪粪固体有机物水解产酸研究

本文以猪粪为发酵原料,通过批式实验研究不同溶解氧(DO)浓度(0—0.26 mg.L-1)、发酵时间(3—12 d)和挥发性固体(VS)浓度(11.14—111.35 g.L-1)对猪粪固体水解酸化过程的影响,确定了低DO浓度下固体有机物优化水解产酸工艺条件:中温35℃,初始VS浓度37.11 g.L-1,初期的DO浓度0.1—0.26 mg.L-1.在此条件下,发酵时间3 d,DO浓度下降到0.10 mg.L-1以下.猪粪发酵液pH值由7.45±0.10降低到5.86±0.17,VS降解率(25.67±1.20)%,挥发性脂肪酸(VFA)中乙酸(3895±91)mg.L-1、丙酸(2313±82)mg.L-1、正丁酸(1361±17)mg.L-1、正戊酸(540±11)mg.L-1.优化条件下的猪粪水解酸化液进行厌氧产甲烷发酵,发酵10 d内产气停止,低溶解氧水解酸化和厌氧产甲烷发酵累计时间仅为13 d,甲烷体积分数(69.5±0.2)%,VS产气率为(0.282±0.011)L CH.4g-1VS.研究结果表明,适当延长发酵时间能够增加VFA中乙酸的含量,初始VS浓度差异对发酵液VFA浓度和VS降解率的影响较显著,低溶解氧能够促进猪粪固体有机物水解过程.     

蜡状芽孢杆菌不同菌株降解有机磷农药的特性分析

筛选分离降解微生物解决有机磷农药残留给水体和土壤环境带来的污染问题是一项可行的生物修复技术。采用富集培养和定时取样分析有机磷农药残留的方法,分离驯化出三株能够降解有机磷农药的细菌,研究了其形态特征和生理生化特性并对其16SrDNA序列进行了分析,同时比较了三菌株对甲基对硫磷（Methyl－parathion）、毒死蜱（Chlorpyrifos）和_二唑磷（Triazophos）的降解特性。结果表明：通过富集培养得到10菌株具有降解甲基对硫磷和毒死蜱的能力,比较确定HY-1、HY-2和HY-4三菌株作为研究对象,经鉴定为蜡状芽孢杆菌（Bacilluscereus）的不同菌株,三菌株在Genbank上的登录号分别为：eu915687、eu915686和eu915688。在甲基对硫磷质量浓度为50mg·L-1时,三菌株72h的降解率分别为91．7％、87．7％与92．4％．降解率无显著性差异（P〉0．05）,当甲基对硫磷质量浓度增加到100mg·L-1时,三菌株对甲基对硫磷的降解率有所下降,其中HY-2对甲基对硫磷的降解率下降最大达23％,且和其他两菌株有显著性差异（P〈0．05o三菌株72h对100mg·L-1毒死蜱的降解率分别达到64．8％、53．7％和56．5％,在不同的毒死蜱初始质量浓度下,HY-1和HY-4两菌株对毒死蜱的降解率无显著性差异（P〉0．05）,HY-2与HY-1、HY-4两菌株有显著性差异（P〈0．05o三菌株对三唑磷的降解率均较低,其中HY-2对初始质量浓度为100mg·L-1三唑磷的降解率最高仅为20．7％,其余两菌株对三唑磷的降解率比HY-2低且无显著性差异（P〉0．05o可以得出本研究分离得到的蜡状芽孢杆菌不同菌株对有机磷农药的降解存在多态性。     

可降解聚合物PCL、PBS在低有机污染水中固相反硝化脱氮效果比较

为了解决低有机污染高氮素水中由于低碳氮比而造成的后续脱氮问题,通过设反应填充床,外加固相碳源,对比了2种可降解聚合物PBS和PCL的反硝化效果。结果表明,（1）在进水TN质量浓度维持在14.33～18.31 mg.L-1,HRT为15.6 min时,PBS填充床平均TN去除率为94.93%,高于PCL填充床。（2）PBS填充床平均反硝化速率为13.55 mg.L-1.h-1（以N计）,高于PCL填充床的9.07 mg.L-1.h-（1以N计）。（3）PBS填充床NO3-N、NO2-N、NH3-N的出水质量浓度分别维持在0.37～0.87、0～0.20、0.01～0.07 mg.L-1,优于PCL填充床。（4）PBS和PCL颗粒表面附着的微生物以杆菌为主,伴有少量的弧菌。该研究为日后新型固相碳源的开发提供了科学依据。     

高铁酸钾氧化降解硝基苯水溶液

采用高铁酸钾氧化降解硝基苯水溶液,研究表明,反应时间、pH值、高铁酸钾投加量、硝基苯水溶液浓度4个因素都会对硝基苯的降解效果产生影响.硝基苯水溶液浓度为55mg·l~(-1)时,初始pH=7-9,高铁酸钾投加量n_(k_2FeO_4):n_(C_6H_5NO_2)10:1,反应时间30min为最优反应条件,硝基苯去除率达到85%左右,COD_(Cr)去除率达到55%左右.通过对反应产物的分析,推测硝基苯首先被高铁酸钾氧化为对硝基苯酚,再进一步被氧化开环生成终产物.     

硝基苯降解菌的分离鉴定及降解特性

从化工厂污水处理池污泥中分离到一株能高效降解硝基苯的菌株XY-1,通过形态观察、生理生化特征和16SrDNA序列同源性分析,将该菌株鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).该菌株能以硝基苯为唯一碳源、氮源和能源生长,硝基苯初始浓度为200 mg/L时,20 h降解率可达97%.该菌在温度25～35℃、pH 7.0～9.0范围内均能高效降解硝基苯,并且对对氯硝基苯、对氯苯胺也有良好的降解效果.测序分析表明,克隆到了该菌中的硝基苯还原酶基因,推测该菌的降解途径是硝基苯部分还原途径.图6参19     

竹炭固定床-聚氨酯流化床一体化反应器处理生活污水

为解决剩余污泥问题,研制了产泥率少的片状竹炭固定床-聚氨酯切块流化床一体化反应器,在保证流化床高浓度微生物的同时,维持竹炭固定床的好氧,兼性厌氧,以实现污泥的原位分解.试验采用南京林业大学紫湖溪生活污水,COD为140—170 mg·L-1,TP为1—2 mg·L-1,TN为35—45 mg·L-1,氨氮25—30 mg·L-1,SS为35—40 mg·L-1.反应器在第30 d启动成功.稳定的运行结果显示,水力停留时间为10 h时,反应器对有机物的去除效果较好,出水中COD、TN、TP、氨氮的浓度分别为19 mg·L-1、7 mg·L-1、0.47 mg·L-1、4.5 mg·L-1,去除率达到87%、76%、72%、84%,出水中各指标均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级B排放标准.经竹炭固定床处理的出水SS浓度很低,长期维持在14 mg·L-1左右,二沉池出水中的SS平均浓度为12.7 mg·L-1,整个反应器对二沉池依赖性较小.     

不同进水有机物浓度下移动床生物膜反应器(SBMBBR)脱氮除磷特性

考察了不同进水有机物浓度下厌氧/好氧序批式移动床生物膜反应器（SBMBBR）污染物去除特性,实验结果表明,SBMBBR能够实现低碳源污水中氮和磷的同步去除,在进水TN和TP浓度分别为116.7 mg.L-1和11.5 mg.L-1、COD浓度为456 mg.L-1的条件下,TN和TP去除率分别达到94.3%和92.2%以上.反应器除磷是基于常规生物除磷和反硝化除磷过程实现的,脱氮主要是基于好氧段发生的同时硝化反硝化（SND）作用而完成.由于生物膜内部存在的DO扩散梯度,在好氧阶段混合液DO浓度不断提高的条件下反应器内具有良好SND反应的发生.进水COD浓度由149 mg.L-1提高至456 mg.L-1的过程中,反应器硝化效果不变,反硝化和除磷效果改善.反应器在好氧阶段pH值基本维持在7.0—7.1之间,为各类菌群的生长创造了条件.碱度变化较pH值更能反映硝化和反硝化反应发生的程度.反应器中微生物相丰富,生物膜以丝状菌为骨架,其上附着大量的球状菌和杆状菌,而悬浮活性污泥中丝状菌较少,形成了由细菌、真菌到原生动物和后生动物的复杂的生态体系,为系统取得稳定的污水处理效果提供了有效的保证.     

不同氮、磷质量浓度下四尾栅藻的生长研究

在不同氮（N）、磷（P）初始质量浓度的培养液中对四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）进行培养。利用Monod方程分别计算四尾栅藻对总氮、总磷的半饱和常数（Ks）。结果表明：当氮质量浓度大于4.0 mg.L-1,磷质量浓度大于0.20 mg.L-1时能满足四尾栅藻的正常生长。四尾栅藻最适生长的氮质量浓度范围为16.0-32.0 mg.L-1,磷质量浓度范围为2.0-5.40 mg.L-1。以磷为限制底物时的半饱和常数KsP远远小于以氮为限制底物时的半饱和常数KsN（KsN〉KsP）,说明四尾栅藻对磷的亲和性高于氮。与四尾栅藻最大现存量（X）呈高度线性相关时的总氮质量浓度范围为0.50-32.0 mg.L-1,总磷质量浓度范围为0.02-1.0 mg.L-1。四尾栅藻特定增长率（μ）连续增加的总氮质量浓度范围为0.50-4.0 mg.L-1,总磷质量浓度范围为0.02-0.20 mg.L-1。