利用雌激素降解功能菌株E2S和芬顿氧化技术去除畜禽粪便中雌激素

摘要

环境雌激素污染导致一系列生态安全和人群健康问题，这已引起世界各国的广泛关注。目前，规模化畜禽养殖方式产生的大量畜禽粪便已成为环境雌激素污染的一个重要来源。为了实现畜禽粪便的无害化处理和资源化利用，如何简便、高效、快速地去除畜禽粪便中的雌激素？该研究已成为当前国内外环境领域关注的热点之一。
　　本研究从某污水处理厂活性污泥中分离、筛选得到了1株能够以17β-雌二醇(E2)为唯一碳源和能源的菌株E2S，研究了该菌株生长及E2降解特性，探讨了几种抗生素对菌株E2S降解E2的影响，优化Fenton试剂氧化去除畜禽粪便中5种雌激素的最佳条件。取得的主要结果如下:
　　(1)从某污水处理厂的活性污泥中分离、筛选出一株能以E2为唯一碳源和能源生长的鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas sp.）菌株E2S。实验室培养条件下菌株E2S能显著降解E2，培养7d后其对E2的降解率为63.3％。菌株E2S的环境适应能力好，为好氧细菌。菌株的最适生长条件:环境温度为30℃，pH为7.0，无需另外添加盐。菌株E2S对红霉素、链霉素、四环素和壮观霉素有抗性，对低浓度的氯霉素和氨苄青霉素有一定抗性，对庆大霉素和卡那霉素敏感。研究了菌株降解E2的特性，结果表明，适宜菌株降解E2的环境条件为:温度为30℃，pH为7.0，底物浓度为50 mg·L-1，接种量为5％，盐另添加量为0，装液为10mL（100 mL三角瓶）。
　　(2)研究了几种抗生素对菌株E2S降解E2的影响。低浓度青霉素(0.1 ug·mL-1)、红霉素(0.8 ug·mL-1)、土霉素(3.2 ug·mL-1)、四环素（12.8 ug·mL-1）对菌株E2S降解纯培养体系及牛粪中E2的影响较低，7d后纯培养体系中四种抗生素处理组E2降解率分别为59.9％、61.0％、59.8％、59.9％，与对照组相比菌株E2S的降解率分别下降了3.4％、2.3％、3.5％、3.4％;牛粪中处理组E2降解率分别为60.6％、61.0％、62.3％、64.7％，与对照组相比菌株E2S的降解率分别下降了5.8％、5.4％、4.1％、1.7％。高浓度青霉素(1.0 ug·mL-1)、红霉素(8.0 ug·mL-1)、土霉素（32.0 ug·mL-1）、四环素(128.0ug·mL-1)对菌株E2S降解纯培养体系以及牛粪中E2的影响较大，7d后纯培养体系中四种抗生素处理组E2降解率分别仅为13.9％、17.0％、12.2％、14.8％，与对照组相比菌株E2S的降解率分别下降了49.4％、46.3％、51.1％、48.5％;牛粪中处理组E2降解率分别仅为13.2％、14.7％、12.6％、15.8％，与对照组相比菌株E2S的降解率分别下降了53.2％、51.7％、53.8％、50.6％。
　　(3)Fenton试剂氧化法能有效地去除模拟污染牛粪中雌三醇(E3)、双酚A(BPA)、己烯雌酚(DES)、雌二醇(E2)、炔雌醇（EE2）5种雌激素。经实验优化后的最佳去除反应条件为:10％柠檬酸的添加量为0.05 mL，固液比为2∶1，pH值为3.0，30％H2O2目标浓度为11％，铁添加比率为1/8（28％ FeSO4添加量为2.63 mL），反应时间为24 h。在此条件下，5种雌激素的去除率分别为84.9％、99.5％、99.1％、97.8％和84.5％。

目录

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论文说明

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 环境雌激素概述

1．2．1 环境雌激素的分类

1．2．2 环境雌激素的来源

1．2．3 环境雌激素污染

1．2．4 畜禽粪便中雌激素污染

1．3．1 生物技术

1．3．2 物理化学技术

1．3．3 Fenton氧化技术

1．4 畜禽粪便中抗生素

1．4．1 抗生素在畜禽养殖中使用和代谢

1．4．2 畜禽粪便中抗生素残留

1．4．3 畜禽粪便中抗生素污染

1．5 研究目的、意义及主要内容

1．5．1 研究目的、意义

1．5．2 主要研究内容

1．6 技术路线

第二章 雌二醇降解菌株E2S的分离鉴定及降解性能

2．1．1 实验材料

2．1．2 培养基组成

2．1．3 细菌分离筛选

2．1．4 菌株鉴定

2．1．5 菌株生长特性

2．1．6 降解实验

2．1．7 数据分析

2．2 结果分析与讨论

2．2．1 菌株鉴定

2．2．2 菌株E2S生长特性

2．2．3 菌株E2S对E2的降解作用

2．2．4 环境条件对菌株E2S降解E2的影响

2．3 结论

第三章 几种抗生素对菌株E2S降解雌二醇的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 培养基组成

3．1．3 菌株对抗生素的抗性

3．1．4 不同浓度抗生素对菌株降解性能的影响

3．1．5 抗生素对畜禽粪便中降解菌株降解性能的影响

3．1．6 分析方法

3．1．7 数据分析

3．2 结果分析与讨论

3．2．1 菌株对抗生素的抗性

3．2．2 不同浓度抗生素对菌株E2S降解E2的影响

3．2．3 抗生素对牛粪中降解菌株E2S降解性能的影响

3．3 结论

第四章 Fenton试剂氧化降解畜禽粪便中几种雌激素

4．1 材料与方法

4．1．1 实验仪器与试剂

4．1．2 实验方法

4．1．3 Fenton试剂对牛粪中雌激素的氧化降解

4．2．1 标准曲线的绘制

4．2．2 H2O2浓度对牛粪中雌激素去除率的影响

4．2．3 Fe2+添加比率对牛粪中雌激素去除率的影响

4．2．4 反应时间对牛粪中雌激素去除率的影响

4．2．5 固液比对牛粪中雌激素去除率的影响

4．2．6 pH对牛粪中雌激素去除率的影响

4．2．7 分析方法

4．2．8 数据分析

4．3 结果分析与讨论

4．3．2 Fe2+添加比率对牛粪中雌激素去除率的影响

4．3．3 反应时间对牛粪中雌激素去除率的影响

4．3．4 固液比对牛粪中雌激素去除率的影响

4．3．5 pH对牛粪中雌激素去除率的影响

4．4 结论

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 创新点

5．3 展望

参考文献

攻读学位期间学术论文发表及专利情况

致谢