河道底泥DMP降解功能菌群筛选及效能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qinyalin
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我国部分地区河道底泥中存在邻苯二甲酸二甲酯(DMP)等难降解有机物,已对底泥生态系统和人类健康构成了严重威胁。土著微生物强化法已被较多地用于土壤等环境中DMP的降解,且主要以单一菌株为主。底泥是一个复合型污染环境,利用菌群降解底泥中的DMP更具优势。本论文拟从河道底泥中筛选出一个能降解DMP的菌群,探究其最优扩培条件,在此基础上分析其在培养液中的降解特性,并研究其在模拟底泥中的降解效能,以期获得一个能高效降解底泥中DMP的混合菌群,为河道底泥中DMP等难降解有机物的去除提供更多技术和理论支持。从受DMP污染的河道底泥中筛选出了一个能有效降解DMP的菌群。功能菌群的最大优势菌属为Novosphingobium(47.4%),相较于实际底泥中,其相对丰度增加了约47%。该菌群的生长动力学方程符合Andrews方程,对DMP的降解符合一级反应动力学方程。单因素实验结果表明,功能菌群的最优扩培条件如下:培养液p H为6、培养温度为35℃、DMP初始浓度为500 mg/L、投菌量为3%、摇床转速为140 r/min、氮源为蛋白胨(含氮量450 mg/L)。在最优扩培条件下,可以在22 h内培养出OD600为1.938的功能菌群液。通过单因素实验研究了培养液中功能菌群的降解特性。功能菌群对盐度和重金属均具有较好的耐受性,在含有3%的外加盐度、60 mg/L的铜、150 mg/L的锌、30 mg/L的铅、35 mg/L的镍或5 mg/L的铬的环境中仍然具有降解DMP的能力。功能菌群对DMP的代谢路径如下:DMP被水解生成邻苯二甲酸单甲酯,随后,邻苯二甲酸单甲酯被水解为邻苯二甲酸和相应的醇;邻苯二甲酸通过酶促反应转化成原儿茶酸,并进一步分解生成二氧化碳和水。有机物投加实验表明,乙酸钠、葡萄糖、甲醇及淀粉均能强化刺激功能菌群的DMP降解特性及生长能力,且四种有机物的强化刺激作用几乎相同。进一步研究了在模拟底泥环境中功能菌群的效能。实验发现,功能菌群可以高效地降解底泥中的DMP。当投菌量为3%时,功能菌群可以在p H=6、环境温度为35℃的底泥环境中,2 d内降解93.7%的DMP(15 mg/kg)。外加盐度和重金属在一定范围内时,可以有效促进功能菌群降解底泥中的DMP;当超过一定范围时,会抑制功能菌群的降解能力。本论文为高效降解河道底泥DMP提供了一种土著微生物强化技术支持。
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