PCBs降解菌的筛选鉴定及降解特性的研究

摘要

多氯联苯(PCBs)是一种具有严重危害性的持久性有机污染物(POPs)。由于其结构极为稳定，多氯联苯很难在环境中降解。近些年来，利用微生物降解多氯联苯污染成为人们研究的热点之一。
　　本文从长期受有机污染的土壤中驯化、分离出一株高效多氯联苯降解菌，经生理生化和16S rDNA测序鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，用其对PCB77进行降解性能研究。结果表明，该菌株能够以PCB77为唯一碳源生长，在培养温度为30℃、pH值7.5、PCB77浓度1.0mg·L-1、接菌量2mL(D0=1.0）、摇床转速150r·min-1的培养条件下，7天后PCB77的降解率为49.6％;菌株在外加相同浓度联苯和邻苯二甲酸时，降解效率分别提高到58.5％和53.8％，而加入苯甲酸时，降解率为40.8％;外加重金属Cr6+和Pb2+对菌株降解PCB77均有显著的抑制作用;当重金属浓度较低时抑制作用不显著，而浓度较高时有明显的抑制作用，且Cr6+对菌株降解能力的抑制强于Pb2+;菌株JXJ对多氯联苯同系物PCB18（三氯代）、PCB77（四氯代）、PCB101（五氯代）的7天降解率随着氯代数的增加而明显下降，7天降解率分别为89.6％、49.6％、23.5％;非离子型表面活性剂TW-80能够显著促进多氯联苯的生物降解，添加TW-80后PCB77的7天降解率为63.1％，比空白对照组提高了13％;PCB77的7天降解率随着TW-80浓度的升高(0g·L-1、0.5g·L-1、1.0g·L-1、2.0g·L-1)而增加(0％，12.9％、17.63％、21.38％)，但增加幅度并不大;随着降解底物氯代数的增加(PCB18、PCB77、PCB101)，TW-80促进菌株降解PCB77的效果越显著，相较各自空白对照组7天降解率分别升高了10.4％、14.4％、19.1％;多氯联苯生物降解体系的毒性随着降解时间的增加而减小，体系的生物毒性下降的速率与多氯联苯的氯原子取代数呈负相关。
　　上述研究结果表明，菌株JXJ是一株对多氯联苯同类物具有广泛和高效降解能力的好氧菌株，掌握了JXJ菌的降解特性，为提高多氯联苯污染生物强化修复效率提供了依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 多氯联苯(PCBs)概述

1．2．1 多氯联苯(PCBs)的来源

1．2．2 多氯联苯的性质

1．3 我国多氯联苯的污染现状

1．3．1 我国水体中多氯联苯的污染现状

1．3．2 我国大气中多氯联苯的污染现状

1．3．3 我国土壤中多氯联苯的污染现状

1．4 多氯联苯的处理方法

1．4．1 封存填埋法

1．4．2 热处理法

1．4．3 化学法

1．4．4 生物法

1．4．5 其他方法

1．5 微生物降解多氯联苯的研究进展

1．5．1 好氧降解

1．5．2 厌氧降解

1．5．3 协同作用

1．6 多氯联苯检测分析方法概述

1．6．1 酶联免疫法(ELISA法)

1．6．2 气相色谱法

1．6．3 气相色谱-质谱联用法

1．6．4 表面胞质团共振检测

1．7 研究目的、意义、内容、技术路线

1．7．1 研究意义

1．7．2 研究目标

1．7．3 研究内容

第二章 降解菌株的驯化、筛选

2．1 材料与方法

2．1．1 土壤材料

2．1．2 主要仪器、试剂

2．1．3 主要溶液及培养基

2．1．4 降解菌的初步驯化方法

2．1．5 降解菌的加强驯化方法

2．1．6 多氯联苯降解菌的筛选、分离方法

2．1．7 多氯联苯高效降解菌的纯化富集培养

2．1．8 多氯联苯的提取及测定方法

2．1．9 多氯联苯的定量方法

2．1．10 降解菌株的保存

2．2 实验结果与分析

2．2．1 多氯联苯降解菌株的初步分离

2．2．2 多氯联苯降解菌株的观察结果

2．2．3 多氯联苯高效降解菌株的筛选

2．3 本章小结

第三章 菌株的分类鉴定

3．1 材料与设备

3．2 菌株JXJ的革兰氏染色鉴定

3．2．1 革兰氏染色原理

3．2．2 染色试剂的配制

3．2．3 革兰氏染色步骤

3．3 菌株生理生化鉴定

3．4 菌株JXJ的16S rDNA测序鉴定

3．5 结果与分析

3．5．1 革兰氏染色结果

3．5．2 菌株JXJ的16S rDNA鉴定结果

3．5．3 生理生化鉴定结果及讨论

3．6 本章小结

第四章 菌株JXJ对多氯联苯降解规律的研究

4．1 材料与设备

4．1．1 菌株材料

4．1．2 主要仪器、试剂

4．2 主要溶液及培养基

4．3 试验方法

4．3．1 菌株的生长曲线测定

4．3．2 菌液的制备

4．3．3 外加碳源对PCB77降解的影响

4．3．4 体系pH对PCB77降解的影响

4．3．4 培养温度对PCB77降解的影响

4．4．5 培养时间对PCB77降解的影响

4．3．6 PCB77初始浓度对降解的影响

4．3．7 微生物接种量对PCB77降解的影响

4．3．8 重金属对菌体降解PCB77的影响

4．3．9 菌株JXJ对PCBs同系物的降解能力

4．4结果与讨论

4．4．1 菌株JXJ生长曲线

4．4．2 外加碳源对PCB77降解率的影响

4．4．3 温度、pH对PCB77降解率的影响

4．4．4 PCB77初始浓度对降解的影响

4．4．5 接种量对PCB77降解的影响

4．4．6 培养时间对PCB77降解的影响

4．4．7 外加重金属对PCB77降解的影响

4．4．8 菌株JXJ对多氯联苯同系物降解能力

4．5 本章小结

第五章 表面活性剂对多氯联苯生物降解的研究

5．1 材料与设备

5．2 主要溶液及培养基

5．3 试验方法

5．3．1 TW-80作为碳源的生长曲线测定

5．3．2 TW-80对PCB77降解周期内的影响

5．3．3 TW-80对JXJ降解PCB77的影响

5．3．4 TW-80浓度对JXJ生长的影响

5．3．5 TW-80浓度对PCB77生物降解的影响

5．3．6 TW-80对不同氯代数多氯联苯降解的影响

5．4 实验结果

5．4．1 TW-80作为唯一碳源时菌株JXJ的生长曲线

5．4．2 TW-80对JXJ降解PCB77的影响

5．4．3 TW-80浓度对PCB77生物降解的影响

5．4．4 TW-80对不同氯代数的PCB降解的影响

5．5 本章小结

第六章 多氯联苯生物降解周期中的毒性变化研究

6．1 材料与设备

6．1．1 菌株材料

6．1．2 主要仪器、试剂

6．2 主要溶液及培养基

6．3 试验方法

6．3．1 不同氯代数多氯联苯在降解周期内的毒性变化研究方法

6．3．2 不同浓度多氯联苯在降解周期内的毒性变化研究方法

6．3．3 检测方法

6．4 结果与讨论

6．4．1 不同浓度多氯联苯降解体系毒性的影响结果

6．4．2 不同氯代数多氯联苯在降解周期内毒性变化

6．5 本章小结

第七章 全文研究结论

参考文献

图表目录

致谢

作者简历