2,4-二氯苯酚对环境微生物-矿物交互作用的影响

摘要

2,4-二氯苯酚是一种高毒性、难降解有机污染物,在自然环境中分布广泛。本文以硫酸盐还原菌( SRB)和铁还原菌( DIRB)为出发菌株,通过改变培养基中2,4-DCP的浓度,观测菌浓、硫酸盐/硝酸盐还原速率和菌体形貌等变化,探讨不同浓度2,4-DCP对 SRB和 DIRB生长和代谢活性的影响。结果发现,培养过程中2,4-DCP浓度基本没有发生变化,表明纯培养SRB和 DIRB并没有降解转化2,4-DCP,而2,4-DCP存在却对 SRB生长和代谢活性产生两个方面的重要影响,当2,4-DCP浓度为20 mg/L时,SRB生长和代谢受到抑制;2,4-DCP浓度为50 mg/L时,SRB基本失活;当2,4-DCP浓度为2 mg/L、5 mg/L时 SRB生长速率加快,与空白对照相比,SRB最大生长速率提高了160.83％,还原硫酸盐的速率提高了82.48％,不同浓度2,4-DCP均对 DIRB生长有抑制作用。模拟自然界厌氧环境,在厌氧体系中投加铁氧化物和硫酸盐矿物,观察其对2,4-DCP降解的影响。结果发现,厌氧体系中针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-DCP均没有吸附,2,4-DCP被直接还原脱氯转化为4-CP,两者间转化符合化学计量关系,由于4-CP的稳定性而不易被降解,会在反应器中长期存在,2,4-DCP不能实现完全矿化。针铁矿和磁铁矿的投加能够促进还原脱氯,且在有外加碳源乙酸钠存在时促进效果更优,脱氯速率分别提高了31.04％和36.41％,石膏的加入强烈抑制2,4-DCP的降解,使其降解速率减少66.88％。向厌氧反应体系中加入不同比例的铁氧化物和硫酸盐矿物,观察两种矿物的构成比例对2,4-DCP厌氧转化的影响。结果发现,混合矿物对2,4-DCP几乎没有吸附,厌氧体系中2,4-DCP可按化学计量转化为4-CP,4-CP不易被降解,在反应器中长期存在。当体系中投加不同比例针铁矿/石膏(Gt/Gp)时,均会对2,4-DCP的厌氧转化产生抑制,无外加碳源时可完全抑制其转化,而添加乙酸钠时,随着 Gt/Gp的减小,抑制作用逐渐增强。Gt/Gp为10、5、2和1时可分别使得2,4-DCP转化速率降低38.88％、46.52％、51.78％和68.59％。乙酸钠的加入可以明显提高2,4-DCP的转化效率,混合矿物的抑制作用主要由硫酸盐矿物贡献,复杂体系中少量存在的硫酸根即可明显抑制2,4-DCP的转化,这一结果对认识厌氧沉积环境中难生化降解有机污染物对微生物-矿物交互作用具有重要意义。

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第一章 绪 论

1.1 2,4-DCP毒性研究

1.2 2,4-DCP降解研究

1.3本论文的主要研究内容、技术关键及创新点

第二章 2,4-DCP对硫酸盐还原菌生长及代谢速率的影响

2.1材料与方法

2.2实验结果

2.3讨论

2.4本章小结

第三章 2,4-二氯苯酚对铁还原菌的毒性效应

3.1 材料与方法

3.2 实验结果与讨论

3.3本章小结

第四章 铁氧化物、硫酸盐矿物对 2,4-DCP厌氧降解影响

4.1材料与方法

4.2实验结果

4.3讨论

4.4本章小结

第五章 不同比例针铁矿/石膏对2,4-DCP厌氧降解的影响

5.1材料与方法

5.2结果

5.3讨论

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况