好氧和缺氧条件下微生物氧化AsIII的研究

摘要

微生物拥有三价砷氧化、五价砷还原以及无机砷的甲基化和去甲基化等众多的砷代谢途径，是环境中砷元素循环的主要驱动者。较五价砷 (AsV) 而言，三价砷 (AsIII)的毒性和迁移流动性均更强，因此，三价砷 (AsIII)的生物氧化在无机砷的迁移流动和砷污染的生物修复中扮演着重要作用。本文以驯化培养的三价砷氧化活性污泥富集体为研究对象，主要利用批次实验的方法，研究不同电子受体作用下三价砷的生物氧化。主要研究结果如下： (1) 当氧气 (O2)、硝酸根 (NO3-) 和亚硝酸根离子 (NO2-) 作为电子受体时：好氧三价砷氧化动力学符合 Monod 动力学模型，最大氧化速率和半饱和常数分别为0.59 mg As g-1VSS min-1和0.37 mg As L-1；硝酸根和亚硝酸根离子作用下的三价砷氧化动力学则更符合Haldane底物抑制模型，最大氧化速率、半饱和常数以及抑制系数分别为0.40和0.32 mg As g-1VSS min-1、0.68和0.15 mg As L-1以及116.85和27.09 mg As L-1。三种不同电子受体作用下的砷氧化均在偏中性条件下具有最适活性，此外，氧气、硝酸根和亚硝酸根离子作用下砷氧化的最适温度分别为30 ±1 ℃、40 ±1 ℃和20 ±1 ℃。 (2) 本文进一步尝试其他不同的电子受体，发现氯酸根 (ClO3-)、亚氯酸根(ClO2-) 和溴酸根离子 (BrO3-) 也可以被驯化培养的活性污泥所利用氧化三价砷。硝酸根、氯酸根、亚氯酸根和溴酸根离子的还原产物分别为亚硝酸根、氯(Cl-)、氯 (Cl-) 和溴离子 (Br-)。 (3) 通过对实验结果的计算可知，生物氧化每毫克的三价砷，分别需要0.26毫克氧气、0.64毫克亚硝酸根离子、1.27毫克硝酸根离子、1.42毫克亚氯酸根离子、0.43毫克氯酸根离子和0.66毫克溴酸根离子。

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