厌氧条件下邻氯硝基苯降解菌的筛选和降解条件的研究

摘要

氯代硝基苯(Chloronitrobenzenes，CNBs)是一类重要的环境污染物，广泛用作医药、染料、农药生产的中间体。邻氯硝基苯具有毒性，会致畸致癌，属于难生物降解有机物，采用生物技术降解这些难生物降解物质，对于保护环境和人类健康有重要意义。本文首先在厌氧条件下筛选了一株对邻氯硝基苯有降解能力的菌株，并对该菌株对邻氯硝基苯的降解特性和共基质动力学进行了研究。 从杭州湾精细化工园区污水处理车间的活性污泥中筛选出一株降解邻氯硝基苯的兼性厌氧菌WCNB-1。经形态特征观察和生理生化鉴定，后经BioMerieux Vitek鉴定，初步鉴定该菌株为干燥棒杆菌(Corynebacterium xerosis)。 菌株WCNB-1不能在邻氯硝基苯作为唯一碳源时对邻氯硝基苯进行降解，在葡萄糖共基质条件下降解邻氯硝基苯。通过一系列的单因子和正交实验，确定了该菌最佳降解条件：葡萄糖浓度为1.2 g/L，硫酸铵0.3 mg/L，温度30℃，pH值为7.0，接种量为10％，培养采用静止培养，间隔12 h小时振荡一次。在最佳条件下，经过8 d的时间，菌株对120 mg/L邻氯硝基苯的降解率达到93.3％，降解过程，邻氯硝基苯的降解和菌株的生长基本是同步的，同时邻氯硝基苯苯环上的氯原子释放到溶液中，邻氯硝基苯的摩尔数减少量跟氯离子的摩尔数增加量基本相当。 邻氯硝基苯与葡萄糖共基质动力学分析表明：进一步说明了WCNB-1菌能够同时利用邻氯硝基苯和葡萄糖进行代谢分解，葡萄糖的存在对邻氯硝基苯的生物降解起到一定的促进作用；邻氯硝基苯的存在降低了生物对葡萄糖的降解作用。

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第一章绪论

1.1氯代芳香化合物的生物降解研究

1.1.1氯代芳香化合物的生物降解性

1.1.2具有降解氯代芳香化合物的好氧微生物

1.1.3厌氧降解氯代芳香族化合物的微生物源

1.1.4工程菌的构建

1.1.5氯代芳香化合物的生物降解机理

1.2氯代硝基苯类化合物的生物降解研究

1.2.1生物降解性能

1.2.2代谢菌种

1.2.3代谢途径

1.2.4降解酶类与降解基因

1.3氯代芳香化合物生物处理技术进展

1.3.1好氧处理技术

1.3.2厌氧生物处理技术

1.3.3厌氧-好氧生物处理技术

1.3.4固定化微生物技术

1.4本研究的理论与实践意义

1.5本课题的主要研究内容

第二章邻氯硝基苯降解菌的筛选和鉴定

2.1材料与方法

2.1.1采样

2.1.2主要仪器设备

2.1.3主要试剂

2.1.4培养基

2.1.5培养装置

2.1.6菌株的驯化和分离

2.1.7降解菌形态特征及生化试验

2.1.8自动鉴定仪鉴定

2.2菌株的保藏

2.2.1菌种保藏的常用方法

2.3菌株分离、纯化

2.3.1分离、纯化结果

2.3.2菌株形态特征

2.3.3菌株生理生化试验结果

2.3.4自动鉴定仪鉴定结果

2.3.5菌株WCNB-1的保藏

2.4本章小结

第三章菌株降解特性的研究

3.1实验材料

3.1.1出发菌株

3.1.2培养基

3.1.3主要试剂

3.1.4主要仪器与设备

3.2检测方法

3.2.1细菌生长量的测定方法

3.2.2邻氯硝基苯的定量测定

3.2.3菌液的制备

3.3结果与分析

3.3.1单因素实验

3.3.2正交实验确定菌株对邻氯硝基苯降解的最适条件

3.3.3最佳培养基条件下不同浓度邻氯硝基苯的降解情况

3.3.4菌株WCNB-1在最佳条件下的降解与脱氯

3.4本章小结

第四章葡萄糖与邻氯硝基苯共基质动力学

4.1共基质动力学理论研究

4.1.1共基质动力学理论方程

4.2仪器装置与试验材料

4.2.1出发菌株

4.2.2培养基

4.2.3邻氯硝基苯的定量测定

4.2.4葡萄糖标准曲线

4.3邻氯硝基苯与葡萄糖共基质动力学的建立

4.4结果与讨论

4.5本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

评定意见