R.mucilaginosa，S.albidoflavus和M.luteus对硝基苯的好氧生物降解

郑春莉  

【摘要】： 本文报道了3株新分离的在好氧条件下以硝基苯为唯一碳、氮、能源的菌株，对其进行了生理生化特性研究和rDNA分子序列分析，考察了3株菌的游离态细胞和固定化细胞生长及降解硝基苯的特性，并推测出菌株降解硝基苯的途径，以期为实际硝基苯工业废水的处理提供理论依据 通过形态特征、生理生化特性以及rDNA分子序列分析，3株菌分别鉴定为胶红酵母菌(Rhodotorula mucilaginosa Z1)、微白黄链霉菌(Streptomyces albidoflavus Z2)和藤黄微球菌(Micrococcus luteus Z3)。菌株Z1、Z2、Z3在GenBank的登录号分别为DQ778627、DQ855477、DQ855476。菌株Z1、Z2、Z3已作为专利菌种保存于中国普通微生物菌种保藏中心，注册编号分别为CGMCC No.1758、CGMCC No.1759、CGMCCNo.1760。 菌株Z1的最适生长与降解条件为：温度30℃，pH=7.0，摇床转速180 r／min，接种量9mg／L(干重)。菌株Z2的最适生长与降解条件为：温度30℃，pH=7.0，摇床转速150r／min，接种量12mg／L(干重)。菌株Z3的最适生长与降解条件为：温度25℃，pH=7.0，摇床转速150 r／min，接种量9mg／L(干重)。在以硝基苯为唯一碳、氮、能源的液体培养基中，最佳降解条件下，当硝基苯初始浓度为200mg／L时，菌株Z1、Z2、Z3完全降解硝基苯的时间分别为60h、72h、120h，TOC去除率均在98％以上，该实验结果表明硝基苯最终被矿化为无害的二氧化碳和水。在以硝基苯为唯一碳、氮、能源的液体培养基中，菌株Z1、Z2和Z3对硝基苯的最大耐受浓度分别为450、400和250mg／L。最佳降解条件下，菌株Z1、Z2和Z3对硝基苯的降解动力学均符合典型的底物抑制模型，菌株Z1的模型参数为：q_(max)=4.11(1／h)，K_s=151.42mg／L，K_i=32.569mg／L；菌株Z2的模型参数为：q_(max)=3.19(1／h)，K_s=106.73mg／L，K_i=38.03mg／L；菌株Z3的模型参数为：q_(max)=2.32(1／h)，K_s=67.13mg／L，K_i=40.29mg／L。 进一步考察了高盐度下以及其它有机物质和硝基苯共存时3株菌对硝基苯的降解。在以硝基苯为唯一碳、氮、能源的液体培养基中，最佳降解条件下，当硝基苯初始浓度为200mg／L时，3株菌均能在盐度(以氯化钠质量浓度计)≤5％的条件下有效降解硝基苯。最佳降解条件下，当150mg／L的苯酚和200mg／L的硝基苯共存或75mg／L的苯胺与200mg／L的硝基苯共存时，菌株Z1能有效降解硝基苯；当200mg／L的苯酚和200mg／L的硝基苯共存或50mg／L的苯胺与200mg／L的硝基苯共存时，菌株Z2能有效降解硝基苯；当25mg／L的苯酚和200mg／L的硝基苯共存或25mg／L的苯胺和200mg／L的硝基苯共存，菌株Z3几乎不降解硝基苯。 采用表面吸附固定化技术，选取大孔网状载体DW-22为固定化材料分别考察了菌株Z1、Z2和Z3在DW-22型载体上的生长与降解硝基苯的最适条件。菌株Z1在DW-22型载体上的最适生长与降解条件为：温度30℃，pH=7.0，摇床转速160r／min，接种量6mg／L(干重)。菌株Z2在DW-22型载体上的最适生长与降解条件为：温度30℃，pH=7.0，摇床转速130r／min，接种量10mg／L(干重)。菌株Z3在DW-22型载体上的最适生长与降解条件为：温度25℃，pH=7.0，摇床转速130r／min，接种量6mg／L(干重)。在以硝基苯为唯一碳、氮、能源的液体培养基中，最适生长与降解条件下，当硝基苯初始浓度为200mg／L时，固定化Z1、Z2、Z3细胞完全降解硝基苯的时间分别为30h、40h、96h。固定化细胞对硝基苯的降解动力学均符合经典的底物抑制模型，固定化Z1细胞的动力学参数为：q_(max)=8.38(1／h)，K_s=185.59mg／L，K_i=132.39mg／L；固定化Z2细胞的动力学参数为：q_(max)=6.34(1／h)，K_s=153.63mg／L，K_i=126.73mg／L；固定化Z3细胞的动力学参数为：q_(max)=4.31(1／h)，K_s=110.39mg／L，K_i=54.95mg／L。与游离态细胞相比，固定化细胞的耐热性、耐盐性和耐毒性均得到提高。本研究同时进行了固定化Z1细胞降解硝基苯的半连续流试验，实验结果表明：与游离态细胞相比，固定化细胞具有良好的耐水力负荷和冲击负荷的能力。 推测了菌株Z1降解硝基苯的途径：硝基苯经部分还原生成2-氨基酚，2-氨基酚再开环降解，进一步矿化；同时在2-氨基酚的开环过程中，副产物吡啶甲酸生成，Z1进一步降解吡啶甲酸。本研究同时推测了菌株Z1降解吡啶甲酸的途径：吡啶甲酸经羟基化反应生成6-羟基吡啶甲酸，6-羟基吡啶甲酸再开环降解，最终矿化为无害的二氧化碳和水。 综上所述，本研究分离的胶红酵母菌(Rhodotorula mucilaginosa Z1)、微白黄链霉菌(Streptomyces albidoflavus Z2)和藤黄微球菌(Micrococcus luteus Z3)在实际硝基苯工业废水的处理中有着广阔的应用前景。

【关键词】：硝基苯 固定化技术 好氧降解 R. mucilaginosa S. albidoflavus
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X703
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2007.207224
【目录】：

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