第二章 有机污染物微生物降解技术

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杆菌属(Acinetobacter)、丛毛单胞菌属(Comamonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)和水螺菌属(Aquaspirillum)为主,且在ABR的前段?中段及后段隔室中不同种类的优势菌群存在ABR隔室中的折流前进而逐渐减少;厌氧微生物的数量变化规律则是先增多,后减少;产甲烷活性在前段隔室中相对较低,后段隔室则相对较高?脱色菌在ABR的前段隔室中分布相对较多,后段隔室中分布相对较少;苯胺降解菌则呈现出在前,ABR不同隔室中色度下降?苯胺产生和消减之间密切相关?

张兰英等(2008)通过驯化培养,从含苯胺的管道污泥中分离出1株高效苯胺降解菌7#,在苯胺质量浓度低于5500mg/L的普通培养基中均可生长?7#菌株降解苯胺的最适温度为30℃,经低温驯化后,10℃和30℃时对苯胺的降解率接近,最适pH=7.0,当苯胺质量浓度在400mg/L以下时,10℃下培养60h可使苯胺降解率达89.14%,降解符合二级动力学模型?经鉴定,该菌株为假单胞菌属?

为了提高低温条件下含苯胺废水的生物处理效率,山丹等(2008)采用变温驯化法从活性污泥中分离出低温(7℃)苯胺降解菌JH-9,研究了其降解特性及生物质载体固定化方法。结果表明,JH-9属于乙酸钙不动杆菌属,能以苯胺为唯一碳源和氮源,可耐受苯胺质量浓度1000mg/L以上,低温(7℃)下,2h对初始质量浓度为150mg/L的苯胺去除率可达100%。以黑曲霉Y3作为生物质载体,采用同时接种霉菌和JH-9细菌的培养固定化方法比先后接种霉菌和JH-9细菌的培养固定化方法获得混合菌丝球的培养时间短,且在相同时间内可固定的细菌量大。混合菌丝球的直径、质量和体积均比空白,25℃下低温培养66h即可将初始质量浓度为150mg/L的苯胺完全降解?固定化后的功能菌(JH-9细菌)仍然保持了原有的活性。由此,本研究提出了同时培养法。此方法将会有效解决传统载体传质效率低、固定生物量低、成本高等问题,具有广阔的应用前景和工程推广价值。

万登榜等(1998)以氯代苯胺(PCA)为选择基质,用驯化技术从降解对-二氯苯(p-DCB)的富集培养物中得到了以同化PCA为唯一碳源和氮源的混合微生物,将这种固定在填义床反应器中的微生物用于PCA的降解作用研究中,在该反应城,PCA的生物降解遵循Logistic方程q=qmax/(1+eα-βUv)由方程求出了主要的动力学常数,Ks(半速率常数)和qmax比基质降解速率,于PCA降解的同时,释放氯离子到培养在中?

周军等(2003)以苯胺为微生物生长的唯一碳源和能源,利用4级生化反应器富集培养出了具有不同动力学特性的苯胺降解菌?分别测得其Ks值为:0.159,0.354,0.044, 0.027mg/L,qmax值为3.27,2.28,1.03,0.66d-1,并对其动力学特性进行了分析,揭示了多级生化反应器高度净化微量有机物的机理?赵启美等(2000)通过选择性富集、筛选,得到3株可以利用苯胺作为惟一碳源生长的菌株,经初步鉴定,它们分别为黄杆菌属(Flavobaclerium sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和不动细菌属(Acinetobacter sp.)。经过混合菌种处理苯胺,在48h中204mg.L-1苯胺的去除率达94.2%,染料废水中的苯胺(148mg.L-1)去除率为81.6%,效果良好?

为获得高效低温苯胺降解细菌,山丹等(2007)采用变温培养驯化的方法,从化工厂活性污泥中分离得到一株苯胺降解菌JH-9。对该菌进行了形态学特征?生理生化指标?低温降解特性及酶活等方面研究。结果表明:该菌在10℃的低温条件下,培养42h,对初始质量浓度150mg/L的苯胺去除率为74%,52h内去除率可达100%。通过Sherlock脂肪酸鉴定系统分析,该菌属于Acinetobacter calcoaceticus,最佳扩培接种量为10%,乙酸钠和葡萄糖作为第二基质促进低温下JH-9对苯胺的生物降解,NO3-作为外加氮源会严重抑制JH-9对苯胺的生物降解。通过对苯胺降解的关键酶进行初步研究,得出该菌是通过间位开环裂

解途径降解苯胺。

梁泉峰等(2005)从活性污泥中分离到一株能以苯胺为唯一碳源、氮源生长的苯胺降解菌株AD9,该菌株最适生长的苯胺浓度为1000mg/L,降解效率可达90%,对苯胺耐受程度高达4500mg/L,降解苯胺的最适pH值为7.0,最适温度为30℃?以上实验结果表明,AD9具有降解苯胺速率快?耐受苯胺浓度高的特性,6SrDNA序列与多株Delftia sp.菌有很高的同源性,其G+C含量为66.8mol%,非常接近于标准菌株D.tsuruhatensis T7(66.2mol%)?另外该菌和17的DNA-DNA杂交率为83.8%?结合AD9的表型鉴定将该菌株归属为D.tsuruhatensisas。这是D.tsuruhatensis菌种苯胺降解细菌菌株的首次报道?

曾国驱等(2006)从处理印染废水的厌氧折流板反应器(ABR)系统中分离?纯化并筛选出l株能以苯胺为唯一碳氮源进行代谢的兼性厌氧苯胺降解菌株AN29。经过形态、生理生化特征试验和16SrDNA序列分析结果,鉴定菌株AN29为假单胞菌(Pseudomonas sp.),其特性为:降解苯胺的最适温度为37℃,降解苯胺合适的起始pH值为6.5~8.0,可以利用苯胺的最高浓度为4000mg/L,合适起始浓度为500~2000mg/L。

任华峰等(2004)对对氯代苯胺类化合物(Chlovoanilines,CAS)好氧微生物降解的研究现状进行了系统的综述,内容包括具有降解氯代苯胺类化合物能力的微生物?氯代苯胺类化合物的代谢途径及相关代谢酶的分析、降解质粒和关键代谢酶的基因克隆和表达,并提出了氯代苯胺类化合物好氧微生物降解研究中?吴锦华等(2007)利用驯化筛选的苯胺优势降解菌人苍白杆菌在内循环三相流化床内处理含苯胺废水,以自行研制的纤维颗粒为载体,研究了溶解氧(DO)和水力停留时间(HRT)对苯胺降解过程的影响,探讨了反应器抗废水浓度负荷冲击的能力并考察了反应器对含苯胺生产废水的处理效果?

吴锦华等(2007)以苯胺废水处理站剩余污泥为菌源,经富集、扩大培养获得高含量的硝化菌菌液,并以自行研制的纤维颗粒为载体进行了挂膜试验,考察了pH、溶解氧(DO)和无机碳源等主要工艺条件对苯胺降解硝化过程的影响?结果显示,在15d内微生物开始在载体表面形成生物膜,30d后膜厚稳定在120-150μm?条件试验结果表明,pH为8.5时硝化效果最佳,氨氧化速率达到43.22mg/L·d;DO为3.0mg/L时满足苯胺降解菌及硝化菌代谢需要;添加无机碳源可有效促进硝化反应的进行,当NaHCO3添加量为300mg/L,可使硝化速率提高30.68%?由此证明了在三相生物流化床中通过条件优化可消除苯胺废水降解过程释放的富余氨氮?

程洁红(1998)从常州西郊的土样中,分离三株处理印染废水的细菌?其中1-98和A2为脱色菌,1-98对活性艳红X-3B的脱色率为60.2%,A2对VB蓝盐的脱色率为98.4%?4#为降解菌,对苯胺的降解率为96.1%?三株细菌分别定名为:1-98为固氮菌;A2为假单胞菌;4#为节杆菌?

宋文华等(1999)对分离到的脱色优势菌DN1的脱色酶特性进行了研究,将脱色酶与苯胺降解菌混合固定化处理染料废水,结果表明,脱色酶在厌氧条件下对染料的脱色效果好,最适条件为37℃,pH7.0;固定化酶相比粗酶液有更高的活性,对温度?pH?氧的要求范围较宽;混合固定化降解染料,脱色率及苯胺降解率分别大于80%和90%?

迄今为止的研究报道表明,对氯苯胺的生物降解只能以邻位途径或修饰邻位途径进行?张涛等(2007)采用HPLC?液相色谱质谱联用技术(LC/MS)对Diaphorobacter PCA039菌株降解对氯苯胺的中间代谢产物进行了分析和鉴定,结果表明,对氯苯胺经PCA039菌株的降解形成了氯代邻苯二酚,5-氯-4草酰巴豆酸,5-氯-2-氧戊烯酸,5-氯-2-氧-4-羟戊酸,氯代乙酸等中间代谢产物,这些都是典型的间位代谢途径(meta-pathway)的中间物质,说明Diaphorob acter PCA039菌株以间位裂解途径对对氯

苯胺进行降解?这对于对氯代胺的生物降解代谢研究、代谢机理及其遗传表达调控研究具有意义?

针对化学试剂厂和制药厂废水中的硝基苯,侯轶等(1999)经菌源筛选与长期好氧驯化,分离到1株能有效降解硝基苯的菌株Bacillus subilis(枯草芽孢杆菌)?系统研究了其生长条件及降解硝基苯的特性,适宜生长条件:PH为5.0~8.0,温度为30~40℃,NHCI浓度为100~200mg/L。在降解硝基苯的过程中有苯胺生成,这为含低浓度硝基苯废水的生物处理提供了新的途径,即不需要厌氧工艺而直接用好氧技术就可将废?韦朝海等(1999)从各种菌源中离得到硝基苯和苯胺的高效降解菌,研究其对这2类化合物的降解规律,发现C.perfringens在厌氧条件下主要将硝基苯降解为苯胺,而Pseudomonas mendocina和Klebsiella pneumoniae在好氧条件下可以将硝基苯分离为无害化物质,但降解速度较厌氧过程慢?好氧条件下,硝基苯对苯胺的降解有明显的抑制作用,而苯胺对硝基苯的抑制作用不明显,导致举例菌对混合基质的降?

为研究苯胺污染的生物控制,通过驯化培养,张逸飞等(2008)从南京化工厂污水处理厂的活性污泥中分离出一株高效苯胺降解菌——菌株AN4?生理生化试验鉴定菌株AN4为金黄杆菌属(Chryseobacteriumsp.)?菌株AN4利用苯胺生长和降解苯胺的最适温度为30℃、pH为7.0,它可在苯胺质量浓度低于3000m g/L的无机盐固体培养基上生长?菌株AN4除可降解苯胺外,还可以苯酚、苯甲酸、硝基苯、甲苯、萘、氯苯、二甲苯作为唯一碳源生长,蛋白胨可加速其对苯胺的代谢?代谢机制研究证实,菌株AN4在邻苯二酚1,2-双加氧酶作用下经邻位裂解途径降解苯胺?苗艳芳等(2003)通过驯化培养,从废水中分离出一株高效苯胺降解菌6#菌株。经鉴定,该菌为假单胞菌属(Pseudomonas),可在苯胺浓度低于5000×10-3g/mL的基础培养基上生长。6#菌株利用苯胺的最适温度为30℃,最适pH为7.0,该菌株还可以利用对氨基苯甲酸,但不能利用其他取代类苯胺化合物?

李尔炀等(2000)报道了从自然界分离的一株能以苯胺为唯一氮源和碳源,同时降解苯胺的细菌4#?该菌鉴定为节杆菌4#(Arthrobacter.4#)?该菌降解苯胺的最高浓度为2044mg/L?4#菌株降解苯胺的最适pH值和温度分别为7.0和30℃,最适苯胺浓度为1022mg/L?在此条件下,48h苯胺的降解率可达94.7%?试验结果表明,重金属离子对4#菌株降解苯胺都有不同程度的抑制作用,以Hg2+、Ag?从河水中驯化、筛选、分离得到一株对染料苯胺蓝有降解能力的菌株WZR-B,该菌能以苯胺蓝为唯一碳源、能源生长。通过对菌株WZR—B的形态特征、生理生化,以及16SrDNA序列分析,初步鉴定为铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)?吴楚等(2008)研究苯胺蓝的质量浓度?pH值和温度等因素对该菌株生长,以及对降解苯胺蓝的影响?结果表明,菌株生长和脱色的最适pH值为6.5,最适合温度为30℃,苯胺蓝的最适脱色质量浓度为200mg·L-1。此外,总有机碳(TOC)残留量测定结果表明,该菌株对苯胺蓝的脱色率可达83%,TOC去除率为80%以上,不仅能对苯胺蓝脱色,而且还能进行矿化降解?任华峰等(2005)从某化工厂污水处理车间好氧池活性污泥中分离到一株降解对氯苯胺的细菌PCA039菌株,该菌株能够以对氯苯胺为唯一碳源?氮源生长。经过对其形态特征?生理生化?以及16S rDNA序列分析,该菌株初步鉴定为Diaphorobacter sp.。进一步研究表明,该菌株的生长过程中,氯离子释放同步于对氯苯胺降解,并且氯离子的释放量与对氯苯胺的降解量相当。其利用对氯苯胺生长的最适温度和pH分别为30℃和7.5,3d时间内的最适降解浓度为300mg/L(2.35mmol/L)。测定了降解途径中相关酶的活性,表明对氯苯胺经过苯胺双加氧酶初始氧化和羟基化后,芳环的裂解是由邻苯二酚2,3-双加氧酶催化。?

梁泉峰等(2005)利用苯胺不完全降解时中间代谢产物,如邻苯二酚等的显色反应,建立了简便快速的苯胺代谢途径相关

基因的功能筛选方法。从苯胺降解菌株AD9的基因组文库中筛选得到3个阳性重组子pDA1,pDB2和pDB11。AD和C23O酶活测定结果表明,pDA1和pDB11分别含有功能完整的苯胺双加氧酶或邻苯二酚双加氧酶编码基因。经核苷酸序列分析和拼接获得一个大小为24.7kb,含25个可读框的苯胺代谢基因簇,其中含有17个基因与苯胺代谢有关,包括调控基因tadR,苯胺双加氧酶基因簇tadQTA1A2B,邻苯二酚间位裂解途径酶系基因簇tadD1C1D2C2EFGIJKL苯胺代谢基因簇两侧含有转座酶和IS1071序列。 12 苯并芘

盛下放等(2005)从被石油污染的土壤样品中,以苯并[a]芘为唯一碳源反复驯化,分离筛选出1株高效降解苯并[a]芘的菌株JL-14。经形态及生理生化特征分析,初步鉴定属于氮单胞菌属(Azomonas)。菌株JL-14在苯并[a]芘浓度为5mg·L-1,28℃振荡培养10d,苯并[a]芘的降解率达到48.9%。培养基初始pH值分别为4、6、8、10时,28℃振荡培养10d,苯并[a]芘的降解率分别为7.1%,24.8%,49.6%和25.9%。JL-14在苯并[a]芘浓度分别为10mg·L-1与20mg·L-1的条件下,28℃振荡培养10d,苯并[a]芘的降解率分别为38.2%与27.6%。Zn2+(200mg·L-1)?Cd2+(50mg·L-1)与pb2+(200mg·L-1)不影响JL-14对苯并[a]芘的降解作用,但Cu2+(50mg·L-1)?Cr2+(50mg·L-1)对JL-14有毒性;菲和蔗糖均可促进菌株JL-14对苯并[a]芘的降解作用?

苯并芘在土壤中难于被生物降解,其降解方式通常以共代谢方式进行,巩宗强等 (2002)考查了几种多环芳烃及2种单环芳香化合物对苯并芘降解的影响,先把几种芳香化合物投入到供试无污染土壤中进行3d的预培养,然后向土壤中加入苯并芘并使土壤在三角瓶内形成泥浆系统,放在摇床上培养,42d的实验表明,用菲对土壤进行预处理消除了苯并比的降解滞后期,并提高了苯并芘的降解率,蒽、芘未能改变苯并芘的降解模式,而苯并蒽则相对抑制了苯并芘的降解,水杨酸和邻苯二甲酸同样消除了苯比芘降解的滞后阶段,且促进了苯并芘的降解,但质量差别未对苯并芘的降解产生影响? 13 苯二甲酸酯

叶张荣等(2004)从驯化的污泥中分离得到菌株1和菌株2,对4种邻苯二甲酸酯进行生物降解性研究,获得了其降解速率常数(kb)?米氏常数(Km)和最大速率常数(vmax)?结果表明,4种化合物的降解符合一级动力学模型?菌株1对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸二丁酯(DnBP)生物降解的kb?Km?vmax分别为:0.154h-1?484.1mg·L-1和95.2mg·L-1·h-1;0.0079h-1?5752.7mg·L-1和48.8mg·L-1·h-1,DMP降解能力明显好于DnBP?菌株2对邻苯二甲酸二庚酯(DiHP)和邻苯二甲酸二辛酯(DnOP)降解的kb?Km?vmax分别为0.0224h-1?715?4mg·L-1和23.0mg·L-1·h-1;0.0227h-1?517.2mg·L-1和16.9mg·L-1·h-1,两者降解能力相近?

庞金梅等(1994)综述国内外有关苯二甲酸酯化合物对环境的污染以及微生物对该类物质的降解与转化,指出:①PAEs已在全球范围的大气?水体?土壤中达到了普遍检出的程度;②微生物能够降解利用PAEs;③PAEs的微生物降解反应速率符合一级反应动力学方法方程;④混合微生物的联合代谢作用较纯培养降解PAEs效果好;⑤PAEs在微生物酶的作用下,先水解生成单酯与苯二甲酸,然后在好气条件下进行代谢与转化,最终可生成CO2和水?

段星春等(2007)采用水-硅油双相体系从污染土壤中驯化分离到2株能够以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为惟一碳源和能源生长的菌株TS2H?TS2L,经过形态特征?生理生化以及16SrDNA序列分析,菌株分别鉴定为乙酸钙不动杆菌属(Acinetobacter calcoaceticus)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),对其降解DBP的特性进行了研究,探讨了可能的生物降解途径?结

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