第二章 有机污染物微生物降解技术

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以阿特拉津为唯一碳源?氮源和能源生长,能分别在44h和48 h内降解1000mg L-1的阿特拉津,降解率100%;它们还能以扑草净、西玛津等三嗪类除草剂为唯一氮源生长。16S rDNA核苷酸序列分析结果表明菌株AG1与ADG1都与节杆菌属(Arthrobacter)的细菌有高度同源性,结合两株菌的形态特征及生理生化特征,将它们鉴定为Arthrobacter spp。PCR扩增两株菌的降解基因,结果表明它们的降解基因都是trzN和atzBC的组合,这是国内首次报道具有该基因类型的阿特拉津降解菌。

张兰英等(2003)从某农药厂排污口采集污泥样品,通过富集培养,从中分离筛选出一株阿特拉津高效降解菌JLNY02,并进一步对其降解的影响因素进行研究?在10℃的条件下降解阿特拉津,其降解率可达81.8%,而在高温下的降解率较低,仅31.4%?王英等(2007)从农药厂地下管道污泥中分离出一株阿特拉津降解菌株y-2,可以以阿特拉津为唯一氮源生长,在加入乳酸的以阿特拉津为唯一氮源(8g/L)的基本培养基中,y-2菌能在36h内使阿特拉津降解90%以上。通过设计单因素实验和正交实验找出该菌降解阿特拉津的最佳降解条件为pH7.4,乳酸浓度6g/L,温度30℃。卢振兰等(2007)从多年施用阿特拉津的土壤中分离?筛选出3株长势良好的放线菌株S1、S2、S3作为供试苗?对其培养性状的研究结果表明,供试菌在20—30℃之间生长良好,适宜生长的pH范围是6.0~8.0;最适宜生长的基质中应舍有可溶性淀粉和硝酸钾? 6 阿维菌素

张卫等(2007)从污染土壤中分离到一株高效降解阿维菌素的菌株,初步研究了其降解特性和机理。结果表明:在一定范围内,当底物浓度增加时,降解速率常数相应加快,但高浓度对降解速率有一定抑制作用;而随着接种量增加,降解速率逐渐加快;通过分析TIC图和质谱图,可能主要有两种代谢产物?

张卫等(2004)从试验土壤中分离到1株高效降解阿维菌素的菌株,经16S rDNA鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌?该菌株最高可以降解500 mg/L左右的阿维菌素,降解阿维菌素的最适温度和pH值分别为35℃和7.0,最适底物浓度为100 mg/L?实验还表明金属离子H2+对该菌株生长和降解阿维菌素有显著的抑制作用?肖伟等(2005)研究了阿维菌素在水库水中的微生物降解?结果显示:阿维菌素在未灭菌水库水中的降解速率明显快于灭菌水,且30℃比20℃更适合微生物降解;阿维菌素对水库水中细菌的生长有一定刺激作用,对放线菌和真菌的生长影响不明显;利用选择性培养基,对三种优势细菌进一步培养和鉴定后推测,阿维菌素在水库水中的降解细菌主要是假单胞菌和芽孢杆菌?

张卫等(2004)运用恒温培养法研究了阿维菌素在不同土壤中的降解动力学?结果表明,土壤有机质?土壤温度和农药浓度对阿维菌素的降解有较大影响,这可能和土壤微生物有关?从试验土壤中分离到一株高效降解阿维菌素的菌株,经16S rDNA鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltrophilia)?土壤接种该优势菌后有助于加快阿维菌素的降解?

张卫等(2004)运用恒温培养法研究了阿维菌素在土壤中的降解动力学。结果表明,非生物+微生物降解?非生物降解及微生物降解的半衰期分别为34.8?277.3和49.9d,说明阿维菌素在土壤中的降解主要由微生物引起。从试验土壤中分离到1株高效降解阿维菌素的菌株,经16S rDNA鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltrophilia)。从该降解菌中提取的粗酶液米氏常数(Km)为6.78nmol·ml-1,最大降解速率为81.5nmol·min-1·mg-1?

张卫等(2004)从受阿维菌素长期污染土壤中分离到一株高效降解菌株,研究了其最适产酶条件:培养温度35℃,培养液起始pH值7.0。培养时间96h,Hg2+对该菌株产酶有显著的抑制作用。从该降解菌中提取的粗酶液在pH值7.5和37.5℃时显示最大的降解活性。其米氏常数(Km)为6.78nmol/mL?

7 氨氮

根据八面河油田现场高矿化度采油污水的特征,张忠智等(2006)利用高效可降解石油的高耐盐微生物,采用厌氧酸化水解-好氧接触氧化工艺进行了较为系统地研究?结果表明,八面河油田采油污水虽然矿化度很高,但完全可以应用耐盐微生物对其进行处理,实现采油污水的达标排放?隔油池厌氧酸化水解COD去除中起主要作用,平均COD去除率在50.2%?系统去除氨氮的最佳气水体积比在14~16。单一接触氧化工艺与酸化水解-接触氧化工艺相比,去除CDD效果都能满足国家污水二级排放标准,前者去除氨氮效果稍好,平均氨氮去除率约高4.2%?

周康群等(2001)通过试验证实,无论采用何种来源的硝化菌、亚硝化菌、芽孢杆菌、假单孢菌接种于广州市西村水厂水源水中,均可降解氨氮,其去除率为40.0%-94.5%,在降解氨氮过程中,硝酸盐和亚硝酸盐的含量有的增加,有的减少,但增加的均未超过GB3838-88规定标准,不会影响水的质量?吴伟等(2000)应用诺卡氏菌对影响氨氮降解的各种主要因素进行了研究,发现降解菌在30℃,pH7.2及氨氮初始浓度0-30mg/L范围内保持高活性,最大降低速率达3.5mg/L·h?当底物浓度大于50mg/L时,平均降解速率线性下降,当接种量(菌悬液/反应液)为20mL/1 00mL时氨氮的降解是高效与经济的?周耀明等(2007)从土壤中采集微生物,分别用牛肉膏蛋白胨培养基、马铃薯蔗糖培养基和高氏一号合成培养基分离、纯化得到不同的菌种?培养接入菌种的臭液,测定其氨氮含量和硫化物含量?结果表明,放线菌、细菌、真菌对氨氮以及硫化物的降解能力明显不同;放线菌除臭能力较强,细菌和真菌不具有除臭?侯颖等(2005)以(NH4)2SO4为惟一氮源的选择性培养基,从养鱼池水中分离筛选到1株高效氨氮降解菌X2?当NH4+-N初始质量浓度为50mg/L时,该菌株在24h内的氨氮降解率>95%,并具有硝酸还原和亚硝酸还原能力?初步鉴定该菌株为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterlu)。 8 氨基苯酚

为了研究了在不动杆菌降解高浓度硝基苯的过程中添加羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)对细菌生长、硝基苯的去除及中间产物的转化的影响。邵云等(2004)利用乙酸酐直接将硝基苯的降解样品酰基化,通过GC-MS分析定性出降解中间产物2-氨基苯酚在适宜降解菌生长的400mg·L-1硝基苯初始浓度下,加入250和500mg·L-1HP-β-CD对生物量和硝基苯的降解基本无影响;当硝基苯初始浓度约为850mg·L-1时,加入HP-β-CD(>2000mg·L-1)显著促进了细菌的生长、硝基苯的降解和2-氨基苯酚的生物转化,并且促进程度与加入量成正比。这种促进主要是因为HP-β-CD的空腔对硝基苯和2-氨基苯酚的包合产生了脱毒的效果。当HP-β-CD的加入浓度分别为0,2000,4000mg·L-1时,降解菌对850mg·L-1硝基苯的降解都遵循一级反应动力学,降解速率常数由0.0077h-1分别增加到0.0089和0.0161h-1,当HP-β-CD的加入浓度为8000mg·L-1时,降解菌对850mg·L-1硝基苯的降解遵循零级反应动力学,其降解速率常数为161162mg·L-1·h-1。 9 氨基甲酸酯

刘宪华等(2003)采用富集培养方法,从长期受农药污染的土壤中分离得到一株能高效降解氨基甲酸酯类农药呋喃丹的菌株,命名为AEBL3,并对其生理生化特性进行了测定?结果表明,该菌株属于假单胞杆菌?正交试验得出该菌株的最适培养条件为:温度32℃,pH6.0,纱布3层,摇床转速250r/min,该菌降解率可以达到96.2%?并还能利用其它氨基甲酸酯类农药(涕灭威和灭多威等)作为惟一的氮源生长?质粒消除实验证明,该菌的呋喃丹降解酶基因不位于质粒上?

10 百菌清

李瑛等(2005)综述了杀菌剂百茵清的生态环境效应,以及在土壤中的降解?微生物降解?在水中的光化学降解及水解等方面的研究进展? 11 苯胺

任随周等(2006)从处理印染废水的活性污泥中分离得到2株苯胺降解菌,从菌落、细胞形态、生理生化及16SrRNA基因扩增测序等方面对2株菌进行了鉴定,并比较分析2株菌在好氧与缺氧条件下的苯胺降解、偶氮染料脱色及苯胺脱氨氧化酶基因tdnQ和黄素还原酶基因(fre)的携带情况。结果表明,2株菌属于Pseudomonas属和Shewanella属,分别命名为Pseudomonassp.AN30和Shewanellasp。DN425-N30菌株在振荡好氧条件下72h内对250mg/L苯胺的降解率为96.1%,DN425菌株的降解率为13.8%;在静置缺氧条件下AN30菌株的苯胺降解率为39.6%,DN425菌株的降解率仅为8.6%。DN425菌株在静置缺氧条件下4h内可将初始浓度为50mg/L的偶氮染料酸性大红彻底脱色,分别用tdnQ基因和加基因特异性引物进行扩增,2株菌均能扩增出大小分别为380bp和630bp左右的目标条带,显示2菌株均携带有苯胺脱氨氧化酶基因和黄素还原酶基因。

韦朝海等(1998)利用自行筛选驯经的苯胺降解菌人苍白杆菌对影响胺降解的各种主要因素进行了研究?发现降解菌在35℃,PH.下及苯胺初始浓度200-800mg/L的范围内保持高活必在最大降解速率率达到10.05mg.(L.h)-1?苯胺?硝基苯和TNT类化合物是广泛应用的化工原料,目前它们已造成了严重的环境污染,并危及人体的健康?郑金来等和章健(2001; 1997)利用微生折处理环境中污染物的方法目前倍受青睐?迄今为止,人们已经找到了很多环境污染物的降解微生物,综述了降解苯胺?硝基苯和TNT的微生物及其降解机理?

吴锦华等(2008)以经过驯化的苯胺降解菌和硝化菌作为菌源,在悬浮污泥间歇反应器中及三相流化床反应器中分别考察了间歇及连续进水2种工艺条件下苯胺对硝化过程的毒性抑制作用。结果表明,苯胺对悬浮污泥间歇反应器中的硝化菌有较强的抑制作用,仅当苯胺浓度低于3 mg/L时,硝化菌的活性才能逐渐恢复,且恢复的时间随着苯胺的初始浓度的增高而延长。实验结果还显示,适宜的水力停留时间(HRT)是保证三相流化床中苯胺成功降解及硝化脱氮的关键工艺条件。当进水苯胺浓度为200 mg/L,HRT为10 h时,反应液中苯胺浓度为6.58 mg/L,硝化率可达84.95%,由此表明膜硝化反应器抵抗苯胺毒性抑制的能力强于悬浮污泥硝化反应器,在工业上采用三相流化床膜硝化反应器对含毒性有机物的废水进行硝化脱氮处理是有实际应用价值的。

李岩等(2007)采用富集培养法从高阳印染厂排污口土壤中分离得到209株微生物,定向筛选获得2株能够高效降解苯胺的细菌(菌株Ani-4-15和菌株Ani-5-61)?这2株细菌在苯胺浓度为400mg·L-1的培养液中培养30h后,培养液中苯胺的降解率均可达到85%以上;在苯胺浓度为1000mg·L-1的培养液中培养30h后,培养液中苯胺的降解率达70%左右?通过浊度测定法对菌株Ani-4-15和Ani-5-61在苯胺选择性培养基中的生长特性进行了研究,结果表明,两菌株最佳培养时间分别为15h和18h,最适生长温度均为30℃,最适生长pH值分别为7.0和6.0,对苯胺的耐受浓度范围在100~3200mg·L-1之间?在温室条件下,通过在灭菌土中分别接入一定量的苯胺(苯胺含量分别为400?600?800和1000mg·kg-1)和苯胺降解菌(106个菌体·g-1土),48h时菌株Ani-4-15和Ani-5-61对苯胺的降解率分别高达93.4%和96.6%?通过16SrDNA序列分析法明确了两株细菌均为假

单胞菌属,利用非肠道革兰氏阴性杆菌鉴定系统(API20NE)进一步鉴定到种,菌株Ani-4-15为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida),菌株Ani-5-61为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)

刘宪军 等(2008)通过驯化富集培养,从白洋淀底泥中分离筛选出数株能够有效降解苯胺的菌株,经过反复筛选,得到一株能够以苯胺为唯一碳源、高效降解苯胺的菌株BA-1—3?其利用苯胺的最适pH值为7.0,最适温度为30℃,在苯胺浓度为1000mg/L,180r/min条件下振荡培养60h,降解率达到80%以上?经鉴定,菌株BA-1—3属苍白杆菌属(Ochrobactrum sp)?

刘志培(1999)从活性污泥中分离到一株细菌AN3,能以苯胺为唯一碳源,氮源和能源生长?经鉴定为食酸丛毛胞菌(Comamonas acidovorans)?该菌株可以在高达5000mg/L以上的苯胺中生长?当苯胺浓度为2000mg/L左右时,经3天培养即可全部被降解?

王薇等(2008)通过驯化培养,从活性污泥中分离出一株高效苯胺降解菌,命名为菌株AN5?对该菌株进行了鉴定及降解特性研究?结果表明,分离菌株呈革兰氏染色阳性,细胞为球状或短杆状,菌落颜色呈橙红色?菌株AN5除可降解苯胺外,还可以苯酚、苯甲酸、萘为惟一碳源生长?它的部分长度16SrDNA按AN5与嗜吡啶红球菌(Rhodococcus pyridinivorans)的16SrDNA序列具有99%相似性?实验采用PAUP4.0软件包最大似然法对该菌株与相关菌进行系统发生分析?菌株AN5耐受苯胺的最高浓度可达5000mg·L-1?投加蛋白胨可以加速菌株对苯胺的降解?代谢机理研究证实,菌株AN5在邻苯二酚-1,2-双加氧酶作用下经邻位裂解?

周霞等(2004)从长期受苯胺污染环境中筛选到一株细菌NKS。能以苯胺为唯一的碳源、氮源生长。NKS降解苯胺的最适温度和pH分别为30C和7.2,最适苯胺浓度为3000mg/L。NKS还可利用邻苯二酚和邻甲苯胺。提高接种浓度对NKS的降解效果有显著影响,重金属离子对NKS的生长和苯胺降解均有不同程度的抑制作用,以Ag+,Hg+最明显。对NKS与苯胺降解代谢有关酶类的测定结果表明,NKS中催化邻苯二酚开环的酶主要为邻苯二酚-2,3-双加氧酶(CD23O)。且该酶为诱导酶。PCR结果表明NKS中与苯胺酶降解有关酶的基因位于细菌的染色体上。

苯胺类化合物是广泛应用的化工材料,已经造成了严重的环境污染,并危及了人体健康?利用微生物方法处理环境中的污染物质目前备受青睐,它有着物理和化学方法不可比拟的优越性?李文亮等(2007)对苯胺类化合物的微生物降解研究现状进行了系统的综述,包括具有降解苯胺类化合物能力的微生物类群?苯胺类化合物的降解途径及苯胺类化舍物降解的影响因素,提出了苯胺类化合物生物降解研究中存在的问题和尚需进一步研究的方面?

毕洪凯等(2005)通过设计苯胺双加氧酶基因特异引物,以苯胺降解菌株ANA5基因组DNA为模板,PCR扩增出目的基因片断?然后利用粘粒pLAFR3作为载体,以E.coliEPI100作为受体,构建了菌株ANA5的基因组粘粒文库?以PCR扩增产物作为探针,通过菌落原位杂交筛选得到两个阳性克隆,经Southern杂交及亚克隆测序分析,初步确认克隆到苯胺双加氧酶基因?同时完成了苯胺双加氧酶基因atdA3A4A5序列的测定,并对其核苷酸及其推导的氨基酸序列进行分析,结果表明克隆到的苯胺双加氧酶基因与GenBank报道的基因有一定的差异,同时体现了该基因在进化上的保守性?

任随周等(2005)设计出一个由12个隔室组成的厌氧折流板反应器(ABR),并将其应用于高浓度?高色度的印染废水生物处理,取得了良好效果?研究着重考察该反应器在处理印染废水过程中不同隔室的微生物种群构成,并分析与印染废水处理效率密切相关的具有脱色功能和苯胺降解功能的两类细菌的分布ABR反应器中,可培养的优势菌群以芽孢杆菌属(Bacillus)、不动

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