环境因素对Paracoccus sp.QD15-1降解邻苯二甲酸二甲酯的影响

邻苯二甲酸二甲酯(DMP)是一种使用面广、年产量大的人工合成有机化合物,扩散到周围环境中会造成环境污染,去除DMP的主要方法为生物降解法,环境因素是影响生物修复的重要因素。以DMP降解菌Paracoccus sp.QD15-1为研究对象,利用紫外分光光度计、高效液相色谱和反转录-聚合酶链式扩增(RT-PCR)技术,研究了在基础无机盐液体培养基中外加碳氮源以及不同pH和温度对菌株生物量、DMP降解率和降解基因表达的影响。结果发现:在不同碳源的生长环境中,加入质量浓度1.0g/L乳糖后,Paracoccus sp.QD15-1的生物量最大,DMP降解率达到42.16%,基因phtAb和phtB的表达量最大;在不同氮源的生长环境中,加入质量浓度1.0g/L硝酸铵后菌株的生物量最大,降解能力最强,基因phtAb和phtB的表达量均最多;在不同pH的生长环境中,pH=8时菌株生物量最多且DMP降解能力最好;在不同温度的生长环境中,当温度为25℃时菌株的生物量最大,DMP降解率为37.80%。pH=8,温度为25℃时,基因phtAb和phtB的表达量均最多。因此,Paracoccus sp.QD15-1在不同环境条件下生长能力和降解DMP能力均较强,能适应不同的生长环境,在DMP污染的生物修复工程实践中具有良好的利用前景。     

黑土微生物群落对副球菌属(Paracoccus sp.)QD15-1修复邻苯二甲酸二甲酯污染土壤的响应

采用Illumina MiSeq高通量测序法探究黑土微生物群落对副球菌属(Paracoccus sp.)QD15-1修复邻苯二甲酸二甲酯(DMP)污染土壤的响应。结果表明,副球菌属QD15-1在7d内可快速有效降解土壤中的DMP,平均降解率为94.7%,并能保持稳定;Shannon、Sobs指数显示,土壤中微生物多样性、丰富性受到DMP的影响;土壤中的优势门为放线菌门(Actinobacteria),占总菌门数的50%以上;鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)是第一优势菌属,第二优势菌属为类诺卡氏菌属(Nocardioides)。     

报废发射药降解菌种选育及降解特性

通过驯化富集培养,从长期受发射药污染的土壤中分离筛选出能以发射药为唯一碳源并具有较高降解能力的微生物混合菌群,混合菌群对发射药样品COD去除率最高可达75.6%。经进一步分离纯化,获得了5株优势菌。实验表明混合菌群的降解能力优于各单一菌种,应以混合菌群为目标菌种。混合菌群最佳降解温度为30～35℃,最佳pH值为7.0。...     

低温1,2,4-TCB降解菌的选育、降解特性及邻苯二酚1,2-双加氧酶基因表达水平

从长期受1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)污染的地下水中筛选出一株低温寡营养降解菌A2,对A2菌进行革兰氏染色鉴定和16S rDNA鉴定,研究了不同pH、温度、盐度等因素对A2菌降解1,2,4-TCB效果以及对邻苯二酚1,2-双加氧酶基因表达的影响,并进行了正交实验。结果表明,A2菌为革兰氏阴性短杆细菌,初步鉴定为假单胞菌;在pH值为7、培养温度30℃、盐度0.8%、培养时间6 d时,A2菌对1,2,4-TCB降解效果最好,降解率达到88.14%,同时该条件下邻苯二酚1,2-双加氧酶基因相对表达水平最高;培养温度为10℃时,A2菌对1,2,4-TCB降解率可达到85.3%,同时邻苯二酚1,2-双加氧酶基因也有较高的相对表达水平。以上结果说明,将A2菌应用于低温寡营养地下水的生物修复是可能的。     

固定化混合菌修复油污染地表水的研究

从辽河油田受石油污染的河床底泥中筛选出一株芽孢杆菌(Bacillus sp.)和一株黄杆菌(Flavobacterium sp.),采用二次交联化学方法对2株细菌单独及混合固定,分别进行了不同接种量的固定化细菌对油的降解,以及固定化混合菌对环境的耐受性和在自然地表水中对油的降解进行研究,结果表明,在相同时间内固定化混合菌对油的降解效果明显优于固定化单株菌,而且都优于游离菌。固定化混合菌pH在6～10、温度在20～40℃范围内能保持较好的活性。在120 h时,固定化混合菌对自然地表水中油的降解率达94.5%,对地表水中COD的去除率达89.6%。扫描电子显微镜分析显示,固定化载体的微观结构适合细菌的生长,固定化混合菌在载体内部形成高密度的菌群。以上的研究为固定化微生物应用于油污染地表水的生物修复提供了一定的理论基础。     

K2FeO4协同TiO2光催化降解水中邻苯二甲酸二甲酯

针对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)难降解的特性,采用高铁酸盐-光催化的协同工艺降解水中的DMP;研究了不同参数对DMP降解效能的影响;探讨了光催化降解DMP的机理。结果表明,Fe(Ⅵ)-TiO_2-UV体系对DMP的降解率明显优于其他2种体系(高铁酸盐体系和TiO_2-UV降解体系),说明光催化与高铁酸盐的组合产生明显的协同效应;当DMP初始浓度为5 mg·L~(-1)、pH=9、高铁酸盐和二氧化钛投加浓度分别为31.7 mg·L~(-1)和40mg·L~(-1)时,DMP降解率较高(75%);在Fe(Ⅵ)-TiO_2-UV体系光降解DMP过程中,TiO_2催化剂表面产生的Fe—O—(有机)络合物会抑制DMP降解,用1%HCl溶液洗涤TiO_2,可恢复其活性;用Fe(VI)-TiO_2-UV体系降解实际生产废水和模拟废水中DMP,DMP降解率分别为67%和78.2%。高铁酸盐-光催化联合工艺的协同作用极大地提高了DMP的降解率。     

低温邻苯二甲酸二甲酯降解菌STX-2和STX-5的分离、鉴定及降解特性

在高海拔、低气温地区分离得到两株以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)为碳源的菌株STX-2和STX-5。经鉴定,STX-2和STX-5分别为假单胞菌属(Pseudomonas)和红球菌属(Rhodococcus)菌株。在单菌试验的基础上,对混菌降解DMP的条件进行了优化。结果表明,混菌在温度为15℃、初始pH为8、140r/min振荡培养72h的条件下,对1 000mg/L的DMP降解效果最好,4种表面活性剂并不能显著提高混菌降解DMP的效果。动力学试验表明,随着DMP初始浓度的增加,降解速度常数降低,半衰期变长。混菌对短链邻苯二甲酸酯(PAEs)降解效果较好,而对长链PAEs降解效果较差。     

对硝基苯酚生物电化学还原过程及优势菌群生物群落分析

通过向阴极室投加接种污泥构建阴极功能型的微生物燃料电池(MFC),并用其强化降解对硝基苯酚(PNP),考察了MFC运行过程中电极液pH、电导率和温度等环境因子的变化,使用SPSS 13.0统计分析软件考察了各环境因子与MFC输出电压的相关关系,并对阴极生物膜样品采用高通量测序分析其菌群结构。结果表明,MFC输出电压与阳极室、阴极室pH均呈极显著相关关系,电极液pH为6时MFC对PNP的降解性能较优,PNP降解率为100.0%,还原降解中间产物对氨基苯酚(PAP)生成率为32.5%±2.5%,而pH为4时PNP降解率为80.1%±4.1%,PAP生成率为13.3%±2.2%;外接电阻为100Ω时,MFC对PNP降解性能优于外接电阻50、200Ω时。阴极优势菌群中,懒杆菌科(Ignavibacteriaceae)推动了系统电子的传递,而嗜氢菌目(Hydrogenophilales)、伯克霍尔德氏菌目(Burkholderiales)具有辅助还原降解PNP的作用。     

稠油降解微生物的筛选鉴定及其降解特性

从二连油田原油和油层水中筛选驯化出3株能够降解稠油的细菌DS1、DS2和DS3,通过16S rRNA基因序列比对发现DS1、DS2和DS3分别与溶血不动杆菌(Acinetobacter haemolyticus)、鹑鸡肠球菌(Enterococcus gallinarum)和耳炎短杆菌(Brevibacterium otitidis)相似度最高,分别为99%、99%和98%。研究结果表明,DS1对温度和pH有较强耐受性,DS3对盐度的适应性较好,2株菌最适的降解条件为温度35~40℃、盐度2%~5%(W/V)、pH为7~10。在5%的原油浓度下,复合菌对原油的30 d降解率达89.2%。经GC-MS分析,微生物降解作用后,除C29其他烃类几乎被全部降解。3株菌在7d内对500 g/L粘度为1 746 mPa·s(50℃)的稠油降粘率分别为49.1%、46.6%和49.0%,而复合菌对稠油的降粘效果高于单一菌株,其降粘率达到57.0%。     

多环芳烃降解菌菌群构建及其适宜降解环境条件的确定

利用富集培养技术从某焦化厂土壤中筛选出来的菌种,根据3种不同的配伍方式构成3种不同的菌群。以苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽和茚并[1,2,3-cd]芘5种多环芳烃为唯一碳源的无机盐培养基,不同菌群降解效率均达到60%以上。模拟多环芳烃污染的土壤环境,利用正交实验对菌群组合、菌量等因素不同水平探索降解的适宜条件。降解14 d的适宜条件为组合二:菌量20%、温度30℃、土壤含水率15%、营养盐质量比(m(C)∶m(N)∶m(P))为120∶10∶1、表面活性剂500 mg·kg-1、Fenton试剂和植物油2.5%;降解28 d的适宜条件为组合三:菌量10%、温度30℃、土壤含水率15%、m(C)∶m(N)∶m(P)为100∶10∶1、表面活性剂1 000 mg·kg-1、Fenton试剂和植物油5%;降解52 d的适宜条件为组合三:菌量20%、温度20℃、土壤含水率35%、m(C)∶m(N)∶m(P)为120∶10∶1、表面活性剂500 g·kg-1、Fenton试剂和植物油为0。m(C)∶m(N)∶m(P)随着降解时间的延长影响作用逐渐减小。在降解的整个阶段,菌群组合的类型对于降解率的影响最大。对于降解14 d时,菌群组合二为最优菌群,对于降解28和52 d时,菌群组合三为最优菌群。     

聚乙烯醇生物降解菌群的结构分析及优势菌株降解特性

对堆肥中降解聚乙烯醇材料的微生物菌群结构进行了分析。结果表明:降解聚乙烯醇材料的优势菌群属于芽胞杆菌科(Bacillaceae)。从降解了3年的材料表面筛选出了1株聚乙烯醇降解菌DG01,鉴定为苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis sp.)。分别以聚乙烯醇(poly(vinyl alcohol), PVA)浓度和二氧化碳排放量为指标,对PVA的降解动力学进行了研究。结果表明:PVA生物降解过程符合一级动力学模型,R2分别为0.984 0和0.983 5。对摇瓶培养条件进行了单因素优化实验。最佳降解温度,初始pH和酵母粉浓度分别为41℃、7和1.40 g·L~(-1)。优化后,48 h内PVA初始浓度为3 g·L~(-1)的降解率达到了45.21%,提高了2.10倍。     

修复PAHs复合污染体系的高效菌群构建及降解特性

从污染环境分离和筛选得到了9株PAHs降解菌,以其为基本菌种,构建高效修复PAHs复合污染体系的菌群(D)。采用平板稀释涂布计数法对降解体系中菌群(D)的动态结构进行了解析,数据显示菌群内的微生物在降解过程中能相互协作,发挥稳定且高效的降解作用。实验进一步研究了菌群D对单一PAH和混合PAHs的降解特性,结果表明,无论对单一PAH还是混合PAHs,菌群D均具有较强的降解能力。当降解历时6 d,菌群D能使40 mg/L的单一PAH平均降解85.8%,使60 mg/L的混合PAHs平均去除89.4%。菌群D在多环芳烃复合污染体系的生物修复方面具有潜在的应用价值。     

盐环境下降解菌群对芘的降解特性研究

以芘为多环芳烃(PAHs)的代表物,利用1.0%盐度的无机盐培养基从石油污染土壤中富集出高效嗜盐PAHs降解菌群。通过DNA测序鉴定,菌群中对芘起重要降解作用的是Rhodanobacter、Pseudomonas、Mycobacterium,3者碱基比例达到31.82%。14d内,萘、菲、荧蒽、芘、苯并[a]芘5种PAHs的挥发损耗均可忽略不计。筛选得到的菌群降解芘的最佳条件为:酵母粉质量浓度为120mg/L,盐度不超过1.0%,无需额外添加甲基-β-环糊精。筛选出的降解菌群对芘的最佳降解条件可用于降解萘、菲、荧蒽和苯并[a]芘等其他PAHs,但随着PAHs环数增加,分子量增大,降解率降低。在最佳条件下降解14d时,萘、菲、荧蒽、芘、苯并[a]芘5种PAHs的降解率可分别达100.00%、85.48%、51.92%、56.28%、50.45%。     

含油污泥中石油降解菌的分离及其降解特性

从渤海油田含油污泥中分离出3株石油烃降解菌,通过16S rRNA基因序列鉴定RS1、RS2和RS3分别为棒状杆菌、短杆菌和假单胞菌。经单因素实验确定,3株细菌对石油的最适降解条件分别为37℃、盐度3%、pH 8;32℃、盐度1%、pH 8;42℃、盐度1%、pH 6。降解实验结果表明,3株细菌30 d内对含油污泥中总石油烃的降解率分别为39.69%、31.13%和53.29%,而混合菌的降解效果明显高于单一菌株,降解率为58.08%;不同菌株对原油中不同组分的降解能力不同,其中,RS1对饱和烃的降解率最高,达20.74%,RS3对芳香烃的降解率最高,达到8.08%;GC-MS分析表明,混合菌对nC12~n-C34等正构烷烃均有明显降解,且对萘、苊、屈和苯并[b]荧蒽等多环芳烃的降解能力较强。     

曝气强化微生物功能菌修复黑臭水体

从成都市三道沟黑臭底泥中分离出一株能以底泥有机质为碳源和能源生长的土著微生物功能菌HC-1,经鉴定该菌株为不动杆菌(Acinetobacter)。在实验室条件下,以三道沟黑臭底泥为研究对象,采用微生物功能菌强化底泥有机质降解来修复黑臭水体的方法。研究了底泥曝气和上覆水曝气对黑臭水体修复效果的影响。研究表明,投加土著微生物功能菌并结合底泥曝气能够明显改善上覆水水质,加快底泥的修复。使用间歇曝气协同土著微生物功能菌作用时效果和连续曝气相近,且可降低运行成本。实验15 d后,上覆水COD、NH_3-N和TP去除率分别达67.6%、71.6%和92.2%,底泥有机质的降解速率提高了30%,底泥微生物活性增加5倍。     

柴油降解菌的筛选、菌群构建及其对柴油和十五烷的降解机理

针对柴油污染土壤生物修复技术效率低的问题,通过构建高效降解菌群修复柴油污染的土壤,采用组合优化和正交实验构建最佳组合与接种比例的菌群,并研究其柴油降解特性。结果表明,通过筛选、鉴定并命名的4株柴油降解菌为Bacillus sp. VOC18-L1、 Enterococcus faecalis-L2、 Lysinibacillus-L3、 Rhodococcus equi-L4;当4株菌接种比例为3∶1∶3∶4,pH=7.0,30℃,转速150 r·min~(-1)时,柴油降解的效果最佳,14 d对7.0 mL·L~(-1)的柴油降解率达到89.0%。通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测柴油降解产物,发现该混合菌株能将柴油中的烷烃降解为短链烷烃,最终转化为小分子物质。同时利用KEGG数据库获得代谢丰度图并初步预测每种菌的功能,根据微生物多样性测试结果,进一步证明了混合菌对柴油完全降解的效果优于单种菌种。通过人工构建的微生物菌群可以有效地应用于柴油污染土壤的修复。     

高效降氰菌群的构建及降解特性

从筛选到的降氰菌中构建出了优于单一菌种降氰活性的复配菌群CNR.研究了该复合菌群的生长条件,探讨了温度、pH、接种量、氰化物初始浓度及降解时间等因素对CNR降氰的影响.研究表明,复配菌群CNR适应碱性环境,可降解高浓度氰化物(CN-11 000 mg/L),并对金属氰化物和脂肪族腈具有极强的降解能力.在有氧、pH 11、33 ℃和接种量10%条件下.含CN-11 000 ng/L培养液经60 h降解后,CN-1浓度降为0.49 mg/L,降氰率高达99.96%,达到国家一级排放标准.     

羟胺强化Fe2+/过一硫酸盐体系降解邻苯二甲酸二甲酯的研究

利用羟胺(HA)强化Fe~(2+)/过一硫酸盐(PMS)体系降解模拟废水中的邻苯二甲酸二甲酯(DMP),研究了HA的强化机制,并考察了不同因素对HA强化Fe~(2+)/PMS体系降解DMP的影响,最后根据中间产物推断DMP的降解途径。结果表明,添加HA使Fe~(2+)/PMS体系中DMP的降解率从7.5%提升至71.9%,酸性环境下DMP的降解率高于碱性环境,Cl-、PO_4~(3-)和腐殖酸对DMP的降解有抑制作用,SO_4~(2-)对DMP降解几乎无影响。在HA摩尔浓度为0～0.500mmol/L时,DMP降解效率与HA摩尔浓度成正比,但HA摩尔浓度高于0.500mmol/L时会在一定程度上抑制DMP降解。自由基清除实验表明,DMP降解的主导自由基为·OH和SO_4~-·。DMP依次降解为邻苯二甲酸单甲酯、邻苯二甲酸、苯甲酸,最后矿化生成CO_2和H_2O,最终矿化率为31.6%。     

施加不同电压对河涌底泥中多氯联苯厌氧还原脱氯的影响

以广东省清远市龙塘镇电子垃圾拆解场附近受多氯联苯污染的河涌底泥为研究对象,构建基于-0.1、-0.3、-0.5和-0.7 V(相对于饱和甘汞电极)恒定电压的生物电化学系统,考察了闭路和开路条件下河涌底泥中PCB 61的降解率及其产物,并分析了微生物群落结构的变化。结果表明,在-0.7 V电位刺激下微生物还原降解PCB 61的效率最高,24周后,PCB 61的降解率达到了59.05%,高于开路条件的32.22%,在考察的电极电位范围内,电极电位值越小,PCB 61的还原脱氯速率越高。高通量测序结果表明:底泥微生物的结构组成随实验条件的变化表现出显著差异;施加电压刺激可提升电化学活性菌(Geobacter和Ignavibacterium)菌群丰度,进而强化脱氯效能;而Methanosarcina和Methanosaeta这2种菌在闭路条件下是显著优势菌,这2类菌的相互作用有可能对PCB 61还原脱氯有重要影响。     

活性炭负载Fe~(3+)催化H_2O_2氧化邻苯二甲酸二甲酯

将Fe3+负载在活性炭上制得载铁催化剂Fe/AC,并研究了该催化剂对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的催化降解性能。通过正交实验和单因素实验,探讨了催化剂投加量、H2O2投加量、溶液pH值和反应温度对水中DMP降解率的影响,同时对DMP矿化度进行了分析。实验结果表明,制得的载铁催化剂具有较高的催化活性;降解效果的影响顺序是反应温度催化剂投加量H2O2投加量溶液pH值;在反应温度为80℃、催化剂投加量为4 g/L、H2O2投加量为20 mL/L和溶液pH值为3的条件下反应120 min后,质量浓度为10 mg/L的DMP降解率最高可达97.73%;在优化的实验条件下反应150 min,DMP矿化度可达62.73%;催化剂反复使用5次仍具有较好的催化活性,DMP降解率仍可达到77%以上;反应过程中溶液Fe3+浓度的变化维持在1.07 mg/L左右,且可推测催化降解DMP主要是由非均相和均相催化氧化反应共同作用的。