细菌对偶氮染料的降解及偶氮还原酶的研究进展

综述了目前降解偶氮染料的细菌以及偶氮还原酶的研究进展。探讨了可能的降解机理和相关基因工程菌的开发。     

偶氮染料废水的生物脱色研究进展

对偶氮染料脱色的厌氧以及好氧生物方法进行了综述,内容包含偶氮还原酶的分析、纯化和脱色动力学研究,以及编码偶氮还原酶基因的克隆表达,和表达所得酶与原始酶的活性以及动力学的对比研究方面。     

藻菌系统降解偶氮染料的机理研究

研究了藻、菌及藻菌共存系统对偶氮染料降解的机理.50种偶氮染料的降解试验表明,多数偶氮染料可被藻、菌或二者共存系统所降解.藻也能单独降解偶氮染料,其降解机理基本一致:偶氮化合物的偶氮双键首先被还原裂解,产生芳香胺,芳香胺再被进一步降解.偶氮双键还原是由偶氮还原酶催化的.偶氮还原酶受氧抑制.芳香胺的降解是需氧的.     

极端嗜盐菌Halomonas elogata的分离鉴定及其降解偶氮染料活性兰BRF的条件优化研究

从新疆地区土壤中经驯化、分离纯化得到一株极端嗜盐菌,并对其形态特征、生理生化特性及16S rDNA同源性进行了检索比较,鉴定该菌株为伸长盐单胞菌(Halomonas elogata);其次,考察了不同因素对菌株降解偶氮染料--活性兰BRF的影响,比较了不同盐度条件下的降解率,并在30℃、5%盐度生长条件下采用单因素实验考察了该菌接菌量、染料初始浓度、初始pH等因素对活性兰BRF72h降解率的影响,采用正交试验L9(33)获得适宜的降解条件;最后,通过紫外-可见吸收光谱分析了降解产物.结果表明,该菌株耐盐范围为0～32%,最适生长盐度为5%～20%;在盐度为3%～25%条件下该菌株对活性兰BRF的降解率随着盐度的升高先升后降,5%盐度下的降解效果最佳;在30℃、5%盐度下适宜降解条件为:染料浓度100mg·L-1,pH=7,接菌量5%,72h的降解率为88.62%.紫外-可见光谱结果显示,降解产物的光谱与活性兰BRF的明显不同,可见光区的吸收峰消失,正己烷萃取液无紫外吸收,二氯甲烷萃取液出现两个紫外吸收峰,推测为芳胺类及杂环类等极性化合物;质谱分析证实,降解产物合苯甲基二胺、2,6-氨基苯酚等极性化合物.     

高频超声降解偶氮染料活性红MX-5B废水的研究

采用高频超声降解偶氮染料活性红MX-5B模拟废水,考察了溶液初始pH值、超声参数、曝气、Fe2+浓度以及多频效应对活性红MX-5B超声降解过程的影响,并初步探讨了活性红MX-5B的超声降解规律.结果表明,酸性条件下,高频超声能有效降解MX-5B,当pH=3.5,f=418.3kHz,P=69W时,反应180 min后,MX-5B模拟废水脱色完全.微量Fe2+与超声空化产生的H2 O2形成类Fenton体系,可强化MX-5B的脱色反应.曝气有利于MX-5B脱色,但影响不大.多频超声对MX-5B的脱色效果优于单频超声处理效果.超声降解MX-5B以自由基氧化机制为主,并遵循表观一级反应动力学.染料分子中的NN形成的共轭发色体系已完全破坏,芳香结构也大部分遭到了羟基自由基的破坏.     

藻菌系统对偶氮染料降解作用的研究

研究了藻菌系统对偶氮染料降解的可能性,机理和环境条件的影响,49种不同类型的偶氮染料降解试验表明,藻菌对染料有较好的降解作用.发现藻类也能直接参与染料的降解,动摇了藻类在稳定塘有机物降解过程中仅能为好氧菌供氧的传统观念.根据典型染料实验研究表明,该系统降解偶氮染料的机理是:染料先被藻菌降解成芳香胺.尔后芳香胺在有氧条件下进一步降解成无机物;在无氧条件下,芳香胺降解受阻。环境条件试验表明,在相当广的pH值、温度、光强和碳源营养水平条件下,该系统仍有较高的降解效果。      

青霉菌(Penicillium sp.)对三种活性染料的吸附和降解

通过14C标记底物的矿化实验发现青霉菌对多聚芳香族化合物有一定降解能力,本研究以3种偶氮和蒽醌型活性染料为作用底物,结果表明,青霉菌G-1 (Penicillium sp.)对染料进行吸附,吸附等温线符合Langmuir模型,最大理论吸附量(Q_max)可达169.5～243.9mg/g干重,被吸附染料最早在第4d完全脱色降解,有菌丝和去除菌丝的培养液中再次加入染料,均可在20～30h内使染料完全脱色降解.     

耐盐菌对偶氮染料酸性红B的脱色研究

从食品加工厂含盐污水处理车间的活性污泥中分离出对偶氮染料具有脱色活性的耐盐菌体,研究了不同pH值、脱色温度、接菌量以及装液量等条件对耐盐菌体降解酸性红B的影响,并设计正交实验,获得其降解模拟偶氮染料废水的最佳反应条件.研究结果表明,耐盐菌体TAS在35℃、pH为8、装液量为50mL及接菌量为8%(体积分数)的条件下,反应10h后对浓度为50mg·L-1的酸性红B模拟废水的脱色率达91%.     

链霉菌(Streptomyces sp.)对吲哚废水的降解特性

链霉菌(Streptomycessp.)HJ02能以吲哚为唯一碳源生长,考察了初始吲哚质量浓度、外加碳源、温度、pH等对其降解效果的影响,探讨了该菌降解吲哚的动力学与机理.结果表明,链霉菌对吲哚有很强的耐受力,在pH=7、温度为30℃的条件下培养6d,初始浓度为300mg·L-1吲哚的降解率达到97.4%.菌株对吲哚的降解过程动力学符合Andrews方程.外加葡萄糖会抑制链霉菌降解吲哚的速率,葡萄糖与吲哚之间存在底物竞争抑制.紫外光谱与GC分析表明,吲哚的特征杂环被链霉菌破坏.     

肠杆菌对偶氮染料活性黑5的脱色研究

从实验室处理印染废水的改良厌氧-缺氧-好氧系统的活性污泥中分离出对偶氮染料具有脱色活性的菌体,研究了不同pH值、脱色温度、接菌量以及装液量等条件对菌株降解活性黑5的影响,并设计正交实验,获得其降解模拟偶氮染料废水的最佳反应条件.研究结果表明,菌株Enterobacter sp.Gl在30℃、pH为6、装液量为100 m...     

响应面法优化低频超声协同H2O2降解偶氮染料酸性绿B

以酸性绿B染料废水为研究对象,在单因素试验的基础上,选择染料废水初始pH和H₂O₂投加量及超声功率为自变量,以酸性绿B降解率为响应值,采用响应面分析法研究各自变量及其交互作用对酸性绿B超声降解的影响,并通过回归方程求解和响应曲面分析,得到二次多项式回归方程的预测模型. 结果表明,染料废水初始pH和H₂O₂投加量及超声功率与染料降解率存在显著的相关性. 确定酸性绿B废水超声降解优化条件:初始ρ(酸性绿B)为100 mg/L,初始pH和超声功率分别为4.43和216 W,H₂O₂投加量为1.77 mL. 在该优化条件下,酸性绿B的降解率可达93.34%.经试验验证,实际值与模型预测值拟合性良好,偏差仅为3.48%.      

Citrobacter sp. LW-3对偶氮染料甲基橙的降解脱色特性研究

从长期受染料污染的土壤中分离出一株能对甲基橙高效降解脱色的柠檬酸盐杆菌Citrobacter sp.LW-3.菌株LW-3在添加了0.5%(g/100 mL)葡萄糖的MSM-1培养基中,16 h使100 mg·L-1甲基橙降解掉90.56%.该菌株对甲基橙降解脱色可在完全好氧条件下,脱色与木质素过氧化物酶、NADH-DCIP原酶、核黄素还原酶有关.菌株LW-3降解甲基橙的适宜温度较广,20~40℃24 h均能使超过80%的甲基橙降解脱色,适宜pH范围为6.0~8.0.通气量对菌株LW-3影响较小,24 h各装液量组(25~200 mL)甲基橙均能降解近90%.同时,菌株LW-3具有较广的染料降解谱,3 d内可使20 mg·L-1另3种偶氮染料、两种三苯甲烷类染料和一种蒽醌类染料很好脱色.菌株LW-3在染料废水的生物处理方面有较强的实际应用价值.     

Biodegradation of indole by a newly isolated Cupriavidus sp. SHE

Indole, a typical nitrogen heterocyclic aromatic pollutant, is extensively spread in industrial wastewater. Microbial degradation has been proven to be a feasible approach to remove indole, whereas the microbial resources are fairly limited. A bacterial strain designated as SHE was isolated and found to be an efficient indole degrader. It was identified as Cupriavidus sp. according to 16S rRNA gene analysis. Strain SHE could utilize indole as the sole carbon source and almost completely degrade 100 mg/L of indole within 24 hr. It still harbored relatively high indole degradation capacity within pH 4–9 and temperature 25°C–35°C. Experiments also showed that some heavy metals such as Mn^2 +, Pb^2 + and Co^2 + did not pose severe inhibition on indole degradation. Based on high performance liquid chromatography–mass spectrum analysis, isatin was identified as a minor intermediate during the process of indole biodegradation. A major yellow product with m/z 265.0605 (C₁₅H₈N₂O₃) was generated and accumulated, suggesting a novel indole conversion pathway existed. Genome analysis of strain SHE indicated that there existed a rich set of oxidoreductases, which might be the key reason for the efficient degradation of indole. The robust degradation ability of strain SHE makes it a promising candidate for the treatment of indole containing wastewater.     

Enterobacter sp.CV-v对孔雀石绿的脱色特性及机理研究

采用单因素实验研究了各种操作因素对菌株Enterobacter sp.CV-v降解孔雀石绿的影响.结果表明,在供试碳源中,葡萄糖对脱色的促进效果最为显著,而供试氮源中,酵母粉对脱色的促进效果最优;同时,供试金属离子中,锰离子对脱色的促进效果最优.在p H=3.0~10.0、温度20~50℃之间时,菌株CV-v对孔雀石绿的12 h脱色率在90%以上.此外,该菌株可在6 h内完全脱色浓度低于500 mg·L-1的孔雀石绿.动力学实验结果表明,该菌株对孔雀石绿脱色的动力学数据与一级动力学模型拟合度最好(R2=0.9755).酶分析实验结果表明,锰过氧化物酶和孔雀石绿还原酶可能与菌株CV-v降解孔雀石绿相关.此外,代谢产物分析实验结果表明,菌株CV-v降解孔雀石绿的主要产物为二甲氨基二苯甲酮和4-羟基-N,N-二甲基苯铵.     

Uptake of radioiodide by Paenibacillus sp., Pseudomonas sp., Burkholderia sp. and Rhodococcus sp. isolated from a boreal nutrient-poor bog

Radionuclides, like radioiodine(~(129)I), may escape deep geological nuclear waste repositories and migrate to the surface ecosystems. In surface ecosystems, microorganisms can affect their movement. Iodide uptake of six bacterial strains belonging to the genera Paenibacillus,Pseudomonas, Burkholderia and Rhodococcus isolated from an acidic boreal nutrient-poor bog was tested. The tests were run in four different growth media at three temperatures. All bacterial strains removed iodide from the solution with the highest efficiency shown by one of the Paenibacillus strains with 99% of iodide removed from the solution in one of the used growth media. Pseudomonas, Rhodococcus and one of the two Paenibacillus strains showed highest iodide uptake in 1% yeast extract with maximum values for the distribution coefficient(K_d) ranging from 90 to 270 L/kg DW. The Burkholderia strain showed highest uptake in 1% Tryptone(maximum K_d170 L/kg DW). The Paenibacillus strain V0-1-LW showed exceptionally high uptake in 0.5% peptone + 0.25% yeast extract broth(maximum K_d 1,000,000 L/kg DW). Addition of 0.1% glucose to the 0.5% peptone + 0.25% yeast extract broth reduced iodide uptake at 4℃ and 20℃ and enhanced iodide uptake at 37℃ compared to the uptake without glucose. This indicates that the uptake of glucose and iodide may be competing processes in these bacteria. We estimated that in in situ conditions of the bog,the bacterial uptake of iodide accounts for approximately 0.1%–0.3% of the total sorption of iodide in the surface, subsurface peat, gyttja and clay layers.     

一株新颖的Providencia sp.菌降解吲哚及合成靛蓝的特性研究

吲哚是一种典型的氮杂环芳烃污染物,在焦化废水和畜牧废水中大量存在.本研究从近海泥沙中分离纯化得到一株高效吲哚降解菌DCX,经16S rRNA基因序列比对分析,鉴定其为普罗维登斯菌属(Providencia sp.).该菌株能够以吲哚为唯一碳源,在28 h内将100 mg·L~(-1)吲哚完全降解.液相色谱/飞行时间-质谱联用(LC/TOF-MS)的结果表明,靛蓝、靛红、靛红酸及邻氨基苯甲酸是菌株DCX降解吲哚过程中的中间产物.此外,本研究中发现,外加营养物质可以促进菌株DCX降解吲哚,特别是加入酵母浸粉后,反应体系中会产生大量靛蓝.利用表面响应法确定菌株DCX转化吲哚合成靛蓝的最优条件为:吲哚207.49 mg·L~(-1),酵母浸粉2.9 g·L-1,接菌量4.23%(V/V),并且在最优条件下,靛蓝产率达到最高(9.90%),比初始条件提高了4.38倍.     

芽孢杆菌 B1胞外活性物质对球形棕囊藻的溶藻特性研究

从珠海香洲码头赤潮海水中分离获得1株对球形棕囊藻有显著溶藻效果的芽孢杆菌B1,研究了B1对棕囊藻的溶藻作用方式,溶藻过程中藻细胞结构变化,并采用透析、乙醇沉淀、有机溶剂萃取、酸碱及热稳定性分析等方法探讨了溶藻活性物质的性质.结果表明,B1无菌滤液对棕囊藻有较强的溶藻效应,除藻率达94.9%,B1通过分泌活性物质间接对球形棕囊藻的生长产生抑制;藻培养液中加入B1无菌滤液16 h后,藻细胞发生团聚,细胞壁失去完整性,56 h后藻细胞破碎,胞内物质溶出;相对分子质量<3 500的分泌物是溶藻过程中起主要作用的活性物质,具有较强极性和热稳定性,在121℃加热20 min后,仍然有良好的溶藻能力,除藻率达92.6%,活性物质在pH 9.0左右溶藻能力较强,在乙醇中不发生沉淀反应,由此推测该活性物质为含有酸性或碱性基团的非生物活性分子,不属于蛋白质、核酸、多糖等物质.     

Microbial reduction of uranium (VI) by Bacillus sp. dwc-2: A macroscopic and spectroscopic study

The microbial reduction of U(VI) by Bacillus sp. dwc-2, isolated from soil in Southwest China, was explored using transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray absorption near edge spectroscopy (XANES). Our studies indicated that approximately 16.0% of U(VI) at an initial concentration of 100 mg/L uranium nitrate could be reduced by Bacillus sp. dwc-2 at pH 8.2 under anaerobic conditions at room temperature. Additionally, natural organic matter (NOM) played an important role in enhancing the bioreduction of U(VI) by Bacillus sp. dwc-2. XPS results demonstrated that the uranium presented mixed valence states (U(VI) and U(IV)) after bioreduction, which was subsequently confirmed by XANES. Furthermore, the TEM and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) analysis suggested that the reduced uranium was bioaccumulated mainly within the cell and as a crystalline structure on the cell wall. These observations implied that the reduction of uranium may have a significant effect on its fate in the soil environment in which these bacterial strains occur.     

邻单胞菌DLL-1对土壤中甲基对硫磷的降解

 应用甲基对硫磷降解菌DLL-1对土壤环境中甲基对硫磷农药的降解进行了实验室研究和小区试验.结果表明,DLL-1对甲基对硫磷具有高效降解作用,不论是菌原液、菌体细胞还是离心去菌体的培养液都表现出很好的降解作用.DLL-1在土壤中有一定的移动性.当从土壤表面施加菌剂时,对0～6cm深的土层中的甲基对硫磷都有很好的降解效果.对土壤中一定含量的农药来说,降解菌的用量并非越多越好,存在一个最适菌量.     

CMC-膨润土交联固定镰刀菌反应器对对氯苯酚废水的降解特性

采用CMC-膨润土交联方法固定镰刀菌,研究了其固定方法对4-CP废水的降解效果,考察了固定化生物反应器间歇与连续运行处理4-CP废水的降解性能.结果表明,CMC-膨润土包埋固定镰刀菌对4-CP的降解速率最大;反应器问歇运行时,4-CP的降解率随其初始浓度增加而有所下降,浓度高于50 mg·L-1的4-CP降解过程基本上...