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污染土壤中萘、菲降解菌的筛选鉴定及降解特性研究

作 者: 张帆
导 师: 杨琦; 尚海涛
学 校: 中国地质大学(北京)
专 业: 生物化学与分子生物学
关键词: 土壤???降解?动力学
分类号: X172
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要


多环芳烃(PAHs)具有强烈的三致作用,属于持久性有机污染物,PAHs进入土壤环境后可以在粮食和蔬菜等作物体内中富集,并通过食物链威胁着人类健康。因此,为更经济有效地去除污染土壤中的PAHs,本研究从土壤中驯化、筛选出降解菌,考察了单一菌株的性质及对萘、菲降解特性;同时考察了华北亚粘土对萘、菲的去除。实验结论如下:(1)经过加萘驯化后,华北亚粘土去除萘的最佳pH值为7;萘初始浓度的降低、温度的升高都将增大华北亚粘土对萘的去除率;抑菌对比实验表明华北亚粘土中存在能够降解萘的微生物。不同条件下华北亚粘土对萘的去除均较符合二级动力学。(2)经过加菲驯化后,华北亚粘土去除菲的最佳pH值为7;菲初始浓度的降低、温度的升高都将增大华北亚粘土对菲的去除率;抑菌对比实验表明华北亚粘土中存在能够降解菲的微生物。动力学方程拟合结果表明当pH小于等于7、菲初始浓度小于0.7mg/L、反应温度为15-20℃时,华北亚粘土对菲的去除较符合二级动力学。(3)本研究从华北亚粘土、黄土、成都亚粘土中共筛选出萘降解菌14株,菲降解菌11株。华北亚粘土中筛选出的5株萘降解菌、4株菲降解菌,革兰氏染色结果为:菌株HBN-Ⅱ、HBN-Ⅳ、HBF-Ⅰ和HBF-Ⅳ属于革兰氏阳性菌,HBN-Ⅰ、HBN-Ⅲ、HBN-Ⅴ、HBF-Ⅱ和HBF-Ⅲ则属于革兰氏阴性菌。上述株菌的基因鉴定结果为:HBN-Ⅰ,鞘氨醇杆菌;HBN-Ⅱ,红球菌;HBN-Ⅲ,假单胞菌;HBN-Ⅳ,分支杆菌;HBN-Ⅴ,马赛菌;HBF-Ⅰ,节杆菌属;HBF-Ⅲ,假红育菌属;HBF-Ⅳ,类诺卡氏菌属。(4)对于由华北亚粘土中筛选出的5株萘降解菌,各菌株对萘的降解能力依次为,HBN-Ⅱ>HBN-Ⅴ>HBN-Ⅰ>HBN-Ⅳ>HBN-Ⅲ。对于优势菌株HBN-Ⅱ降解萘,萘的初始浓度越大,萘的去除率越低;菌悬液接种量越大,萘的降解速率越快;降解的最佳pH条件为8,最适温度为30℃,且温度的影响要大于pH的影响;HBN-Ⅱ对萘的降解符合一级动力学方程。菌株HBN-Ⅱ降解萘的活化能为51.32kJ/mol;Monod动力学方程参数为=0.0348min-1,=7.1166mg/L。(5)对于由华北亚粘土中筛选出的4株菲降解菌,各菌株对菲的降解能力依次为,HBF-Ⅳ>HBF-Ⅱ>HBF-Ⅰ>HBF-Ⅲ。对于优势菌株HBF-Ⅳ降解菲,菲的初始浓度越大,菲的去除率越低;菌悬液接种量越大,菲的降解速率越快;降解的最佳pH条件为7,最适温度为30℃,且温度的影响要大于pH的影响;HBF-Ⅳ对菲的降解符合一级动力学方程。菌株HBF-Ⅳ降解菲的活化能为108.55kJ/mol;Monod动力学方程参数为=0.0025min-1,=0.5027mg/L。

全文目录


摘要??5-6
Abstract??6-8
目录??8-11
第1章 绪论??11-20
??1.1 本课题研究背景??11
??1.2 多环芳烃污染??11-16
????1.2.1 多环芳烃概述??11-12
????1.2.2 PAHs 的来源及危害??12-15
??????1.2.2.1 PAHs 的来源??12-13
??????1.2.2.2 PAHs 的危害??13-14
??????1.2.2.3 土壤 PAHs 的来源及危害??14-15
????1.2.3 PAHs 代表污染物简介??15-16
??1.3 微生物修复 PAHs 污染研究动态??16-18
????1.3.1 PAHs 降解菌??16-17
????1.3.2 PAHs 微生物降解的一般途径??17-18
????1.3.3 环境影响因子??18
??1.4 研究的目的及意义??18
??1.5 研究的主要内容??18-20
第2章 土壤中萘、菲降解菌的驯化??20-23
??2.1 实验材料??20-21
????2.1.1 土壤??20
????2.1.2 仪器和试剂??20-21
??????2.1.2.1 实验仪器??20
??????2.1.2.2 实验试剂??20
??????2.1.2.3 驯化时所用溶液及营养液??20-21
??2.2 实验方法??21
????2.2.1 萘、菲降解菌的驯化??21
????2.2.2 萘、菲的检测方法??21
??2.3 土壤中萘、菲含量变化情况??21-23
第3章 华北亚粘土对萘、菲去除研究??23-44
??3.1 实验材料??23
????3.1.1 土壤??23
????3.1.2 仪器和试剂??23
??????3.1.2.1 实验仪器??23
??????3.1.2.2 实验试剂??23
??????3.1.2.3 实验用溶液及营养液??23
??3.2 实验方法??23-24
????3.2.1 华北亚粘土对萘、菲的去除实验??23-24
????3.2.2 萘、菲的检测方法??24
??3.3 实验结果与分析??24-44
????3.3.1 华北亚粘土对萘的去除??24-28
??????3.3.1.1 pH 对去除萘的影响??24-25
??????3.3.1.2 初始浓度对去除萘的影响??25-26
??????3.3.1.3 有无抑菌剂对去除萘的影响??26-27
??????3.3.1.4 温度对去除萘的影响??27-28
????3.3.2 华北亚粘土去除萘动力学模型分析??28-33
??????3.3.2.1 不同 pH 下华北亚粘土去除萘动力学??28-30
??????3.3.2.2 不同萘初始浓度下华北亚粘土去除萘动力学??30-32
??????3.3.2.3 不同温度下华北亚粘土去除萘动力学??32-33
????3.3.3 华北亚粘土对菲的去除??33-37
??????3.3.3.1 pH 对去除菲的影响??33-34
??????3.3.3.2 初始浓度对去除菲的影响??34-36
??????3.3.3.3 有无抑菌剂对去除菲的影响??36
??????3.3.3.4 温度对去除菲的影响??36-37
????3.3.4 华北亚粘土去除菲动力学模型分析??37-44
??????3.3.4.1 不同 pH 下华北亚粘土去除菲动力学??37-39
??????3.3.4.2 不同菲初始浓度下华北亚粘土去除菲动力学??39-41
??????3.3.4.3 不同温度下华北亚粘土去除菲动力学??41-44
第4章 萘、菲降解菌种的筛选与鉴定??44-55
??4.1 实验材料??44-45
????4.1.1 土壤??44
????4.1.2 仪器和试剂??44-45
??????4.1.2.1 实验仪器??44
??????4.1.2.2 实验试剂??44
??????4.1.2.3 实验用溶液及培养基??44-45
??4.2 实验方法??45-47
????4.2.1 灭菌方法??45
????4.2.2 菌种的筛选??45-46
????4.2.3 菌种的基因鉴定??46-47
??????4.2.3.11 6S rDNA 片段扩增??46-47
??????4.2.3.2 测序??47
??????4.2.3.3 细菌 16S rDNA 序列测定和系统进化分析??47
??4.3 实验结果与分析??47-55
????4.3.1 菌种分离结果??47-49
????4.3.2 革兰氏染色结果??49-51
????4.3.3 菌株的基因鉴定结果??51-55
第5章 单一菌种对萘、菲的降解??55-83
??5.1 实验材料??55-56
????5.1.1 菌种??55
????5.1.2 仪器和试剂??55-56
??????5.1.2.1 实验仪器??55
??????5.1.2.2 实验试剂??55
??????5.1.2.3 实验用溶液及培养基??55-56
??5.2 实验方法??56-57
????5.2.1 灭菌方法??56
????5.2.2 菌种的富集培养和菌悬液的制备??56-57
??????5.2.2.1 萘降解菌的富集培养??56
??????5.2.2.2 菲降解菌的富集培养??56
??????5.2.2.3 菌悬液的制备??56-57
????5.2.3 菌种对萘、菲的降解实验??57
????5.2.4 菌悬液 VSS(挥发性悬浮固体)的测定??57
????5.2.5 萘、菲的检测方法??57
??5.3 实验结果与分析??57-83
????5.3.1 萘降解菌株的生长曲线??57-58
????5.3.2 菌株对萘的降解??58-71
??????5.3.2.1 五株萘降解菌对萘的降解??58-60
??????5.3.2.2 萘初始浓度对 HBN-Ⅱ降解萘的影响??60-62
??????5.3.2.3 菌悬液接种量对 HBN-Ⅱ降解萘的影响??62-64
??????5.3.2.4 pH 对 HBN-Ⅱ降解萘的影响??64-66
??????5.3.2.5 温度对 HBN-Ⅱ降解萘的影响??66-68
??????5.3.2.6 HBN-Ⅱ降解萘的热力学??68-69
??????5.3.2.7 HBN-Ⅱ降解萘的 Monod 方程??69-71
????5.3.3 菌株对菲的降解??71-83
??????5.3.3.1 四株菲降解菌对菲的降解??71-72
??????5.3.3.2 菲初始浓度对 HBF-Ⅳ降解菲的影响??72-74
??????5.3.3.3 菌悬液接种量对 HBF-Ⅳ降解菲的影响??74-76
??????5.3.3.4 pH 对 HBF-Ⅳ降解菲的影响??76-78
??????5.3.3.5 温度对 HBF-Ⅳ降解菲的影响??78-80
??????5.3.3.6 HBF-Ⅳ降解菲的热力学??80
??????5.3.3.7 HBF-Ⅳ降解菲的 Monod 方程??80-83
第6章 结论与建议??83-85
??6.1 结论??83-84
??6.2 建议??84-85
致谢??85-87
参考文献??87-92
附录??92

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境微生物学
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