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PH混合菌對多環芳烴的吸附、攝取及生物降解

PH混合菌對多環芳烴的吸附、攝取及生物降解

作者:師大云端圖書館 時間:2015-08-25 分類:碩士論文 喜歡:3085
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【摘要】隨著國家對能源需求的增加,石油在其開采、運輸以及加工煉制過程中大量進入環境,特別是海洋溢油事故頻繁發生,嚴重威脅了海洋生物、生態環境以及人類健康。針對風化后難以被降解,且具有“三致”作用的多環芳烴,以及低溫、營養物匱乏、高鹽等特殊海洋環境的難題,本論文篩選多環芳烴降解菌,初步探討了石油烴特別是多環芳烴的吸附、攝取及降解機理或規律,同時利用微生物固定化技術,制備固定化微生物,模擬海洋溢油的生物修復過程,強化去除多環芳烴,得出以下結論:(1)從勝利油田石油污染污泥中篩選分離出一組被命名為PH系列的多環芳烴降解菌(PH混合菌),其原油降解率為60%,經鑒定:PH-1、PH-2、PH-3和PH-4分別隸屬于假單胞菌屬(Pseudomonassp.,KF113575),芽孢桿菌屬(Bacillussp.,KF113576),蒼白桿菌屬(Ochrobactrumsp.,KF421109)和假單胞菌屬(Pseudomonassp.,KF113577)。(2)PH混合菌降解多環芳烴及原油的最適宜環境條件不同。萘:濃度800mg/L,pH=7.5,NaCl10g/L,溫度35oC;菲:濃度40mg/L,pH=7,NaCl5g/L,溫度30oC;芘:濃度100mg/L,pH=7,NaCl15g/L,溫度30oC;原油:濃度3g/L,pH=8,NaCl7g/L,溫度30oC。在萘、菲、芘和原油各自最佳條件下的生物降解率分別為:80%、30%、56%和48%。(3)PH混合菌對重金屬離子具有較大的容忍性(最大容忍濃度分別為6.2mMCu2+,2.7mMZn2+,9.5mMPb2+),且在重金屬離子和污染底物共存的情況下,其對萘、菲、芘和原油的降解分別能達到53%、21%、32%、44%。(4)共代謝底物葡萄糖、α-乳糖、可溶淀粉、酵母粉、脲中,α-乳糖是PH混合菌降解石油烴(萘、菲、芘、原油)的最佳共代謝底物,其萘、菲、芘和原油生物降解率分別達95%、68%、60%、40%。(5)活性混合菌體表面吸附和體內攝取石油烴的穩定性順序為:萘>菲≈芘>原油;加熱致死混合菌體吸附多環芳烴的量為常量,而吸附原油的量為變量,且逐漸降低。(6)PH混合菌的疏水性>35%,表現出較強的降解活性和乳化性能;其疏水性與底物濃度、毒性和菌濃度有關;PH混合菌分泌的膜周、膜內和胞外酶對不同的污染底物(萘、菲、芘、原油)的代謝性能不同。(7)推測細菌可能在降解有毒污染物(原油及多環芳烴)過程中通過改變細胞膜及細胞壁的通透性來攝取污染物,細胞內部主要通過細胞質(包括細胞器如核糖體和內部酶等)來降解污染物。(8)核桃殼和半焦炭對萘、菲、芘、原油的吸附符合擬二階動力學模擬方程式,且濃度越小擬合性越好;不同載體材料對固定化微生物制備的影響因素重要性不同:以核桃殼為吸附劑制備的固定化微球,各因素影響重要性順序及最優配比為:核桃殼(20%)>CaCl2(1%)>α-乳糖(0.1%)>海藻酸鈉(6%);半焦炭為吸附劑:α-乳糖(0.3%)>半焦炭(20%)>海藻酸鈉(6%)>CaCl2(1%);活性炭為吸附劑:α-乳糖(0.5%)>CaCl2(5%)>活性炭(20%)>海藻酸鈉(4%);固定化降解菌經過5d的生物降解,其原油降解率48%較游離菌高出21%。(9)混合菌細胞存在羧基、氨基和磷酸鹽等官能團;生物降解污染底物過程中要經過吸附、攝取等階段;半焦炭經固定化處理后孔隙度變大,更易于微生物吸附。(10)生物修復過程中微生物主要消耗硝基氮;人工海水較自然海水的生物降解效果好;固定化菌較游離菌,五種烷基化芳烴降解率高,經過28d自然海水中對萘系列的降解率高于50%,菲、二苯并噻吩、芴和系列高于30%,總芳烴的降解率達63%;為取得好修復效果,應及時添加菌劑、磷源和硝基氮源。本論文研究結果對了解微生物如何吸附、攝取與降解污染底物具有重要意義,并為固定化多環芳烴降解菌劑應用于海洋溢油的生物修復的可行性提供理論與技術支持。
【作者】徐娜娜;
【導師】包木太;
【作者基本信息】中國海洋大學,海洋化學工程與技術,2014,博士
【關鍵詞】海洋溢油;多環芳烴降解菌;多環芳烴;生物降解;生物吸附;攝取;

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