多孔木炭固定化微生物对土壤中苄嘧磺隆的吸附与降解研究

摘要

微生物固定化技术目前已经成为众多学者普遍研究的热点，在工业、农业、医药、环境保护和能源开发等领域，都得到了广泛的应用，显示出广阔的发展前景。本论文是在综合分析我国土壤环境现状以及污染治理技术的基础上，研究固定化微生物对土壤中磺酰脲除草剂苄嘧磺隆的吸附与降解效果，目的在于能够开发出一条提高土壤有机污染物降解效率的方法与技术。主要研究内容和结果如下：
　　 1．对采自农药厂的污泥进行好氧逐级驯化，分离筛选出以苄嘧磺隆作为氮、碳源生长的微生物。采用划线平板法分离，筛选出2株细菌，标记为红菌和黄菌。对筛选出的降解菌进行生理生化鉴定，建立系统进化树。结合菌株的生理生化特性初步鉴定，两株菌都属于Gammaproteobacteria，红菌为沙雷氏菌属，黄菌为产气杆菌。
　　 2．降解菌对苄嘧磺隆降解特性研究显示，2株菌均具有降解苄嘧磺隆的能力，48 h降解率达到20％以上，7d内达到60％左右。红菌降解效果好于黄菌，72 h降解率即达到54％。菌株最适生长条件研究表明，降解菌适宜生长偏酸性环境中，最适宜pH值在6.0左右。在酸性较强的条件下，苄嘧磺隆水解比较快，微生物降解不起主要作用，而在偏碱性环境中，菌株的生长受到抑制，苄嘧磺隆亦难水解。
　　 3．采用振荡平衡法，研究了除草剂苄嘧磺隆在3个不同粒径木炭和2种不同类型土壤中的吸附-解吸特征，重点考察了外源木炭对苄嘧磺隆在土壤中吸附-解吸过程的影响。结果表明，苄嘧磺隆在土壤和木炭中的吸附-解吸均可用Freundlich方程拟合（R2>0.93），木炭对苄嘧磺隆具有非常强的吸附能力，木炭粒径越小，对苄嘧磺隆的吸附能力越强，吸附的苄嘧磺隆越难脱附。
　　 添加木炭能显著提高土壤对苄嘧磺隆的吸附量，木炭添加量越多，苄嘧磺隆吸附量越大，相对的解吸量越少。苄嘧磺隆在土壤和木炭中的解吸过程呈明显的滞后效应，且滞后效应随着苄嘧磺隆初始浓度增大和土壤中木炭添加量增大而逐渐加强。
　　 4．采用室内培养试验研究了苄嘧磺隆的在土壤中降解动态，将游离菌和固定化菌接种到苄嘧磺隆初始浓度为20 mg/kg的灭菌和未灭菌土壤，30℃培养28 d，结果表明，水稻土中，投加固定化菌、游离菌处理后土壤中苄嘧磺隆残留浓度分别为6.30 mg/kg。7.95 mg/kg，而对照不灭菌、灭菌处理土壤中苄嘧磺隆残留浓度为11.04 mg/kg、10.54mg/kg；对于黄褐土，投加固定化菌、游离菌处理后土壤中苄嘧磺隆残留浓度分别为8.13 mg/kg和8.96 mg/kg，而对照不灭菌、灭菌处理土壤中苄嘧磺隆残留浓度为11.13mg/kg、11.03 mg/kg。可见，投加降解菌能加快苄嘧磺隆在土壤中的降解速率，固定化菌对苄嘧磺隆的降解效果要优于游离菌。
　　 用一级动力学方程描述苄嘧磺隆在土壤中的降解过程，结果表明，添加固定化降解菌能显著减少苄嘧磺隆在土壤上的半衰期。苄嘧磺隆在水稻土中的降解半衰期为59 d，投加游离菌后降解半衰期降为37 d，而投加固定化菌后半衰期则进一步减少为26 d；苄嘧磺隆在黄褐土中的降解半衰期为53 d，投加游离菌后半衰期为42 d，而投加固定化菌后半衰期则减为29 d。

目录

文摘

英文文摘

声明

文献综述

1 引言

2研究内容和方法

2.1供试材料

2.2供试药品试剂

2.3仪器设备

2.4苄嘧磺隆高效降解菌的筛选、鉴定与降解特性

2.4.1培养基

2.4.2菌种的分离筛选

2.4.3菌悬液的制备

2.4.4苄嘧磺隆降解菌的鉴定

2.4.5苄嘧磺隆的降解曲线

2.4.6菌株最适生长条件的测定

2.5外源木炭对苄嘧磺隆在土壤中吸附-解吸的影响

2.5.1木炭对苄嘧磺隆的吸附-解吸

2.5.2添加木炭土壤对苄嘧磺隆的吸附-解吸

2.6木炭固定微生物对苄嘧磺隆降解

2.6.1木炭固定微生物对苄嘧磺隆降解影响因素

2.6.2木炭固定微生物对土壤中苄嘧磺隆的降解

2.7分析条件与方法

2.7.1苄嘧磺隆HPLC分析

2.7.2环境扫描电镜的分析

2.7.3红外吸收光谱的分析

2.8数据处理

2.8.1降解数据处理

2.8.2吸附解吸的数据处理

2.8.3统计分析

3结果与分析

3.1苄嘧磺隆降解菌的筛选、鉴定及最适生长条件的测定

3.1.1苄嘧磺隆降解菌的筛选

3.1.2苄嘧磺隆降解菌的鉴定

3.1.3苄嘧磺隆降解曲线的测定

3.1.4降解菌的最适生长条件的测定

3.2外源木炭对苄嘧磺隆在土壤中吸附-解吸的影响

3.2.1木炭对苄嘧磺隆的吸附-解吸

3.2.2添加木炭对苄嘧磺隆在土壤中吸附的影响

3.2.3添加木炭对苄嘧磺隆在土壤中解吸的影响

3.3木炭固定微生物对苄嘧磺隆降解

3.3.1木炭固定微生物对苄嘧磺隆降解影响因素

3.3.2木炭固定微生物环境扫描电镜

3.3.3木炭固定微生物对土壤中苄嘧磺隆的降解

4讨论

5结论

参考文献

致谢

作者简介及在读期间发表的文章：

附录