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《南京大学》 2014年
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高分子量多环芳烃降解菌的筛选、鉴定及其降解特性研究

徐莹  
【摘要】:近年来地下水中多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)有机污染物的治理问题成为国内外研究的热点。多环芳烃的生物富集率高,具有已被证实或潜在的致畸、致癌和致突变性,尤其是4环及以上的高分子量多环芳烃(High Molecular Weight, HMW-PAHs), HMW-PAHs不仅化学结构复杂很难被氧化,而且生物可利用性低,对人类健康和生态环境构成极大威胁。目前在众多治理地下水PAHs污染的方法中,生物修复法正受到越来越多的关注。与传统的物理或者化学方法相比,生物修复法具备高效、无二次污染以及成本相对较低的特点。而获取具有PAHs降解能力的微生物是生物治理方法的首要条件。 本文以典型高分子量多环芳烃(荧蒽、芘)为目标污染物,对已有荧蒽降解菌Herbaspirillum chlorophenolicum FA1进行芘降解能力的驯化,从原油污染土壤中进行降解菌群的筛选,利用PCR (Polymerase chain reaction)技术对筛选前后土壤中的细菌进行16S rDNA鉴定。在此基础上,探讨影响荧蒽和芘生物降解的影响因子,研究荧蒽和芘混合污染的降解过程中可能存在的协同、促进或抑制作用,以期为HMW-PAHs污染微生物修复体系的建立和生物修复技术的应用提供一定的理论依据。主要研究结果如下: 1、以荧蒽和芘为目标污染物,从原油污染土壤中筛选出由Pseudomonas、 Enterobacter sp.、Hydrogenophaga sp.和Luteolibacter pohnpeiensis 构成的混合降解菌群,其中,Luteolibacter pohnpeiensis菌属是第一次被发现也能够降解多环芳烃。菌群降解荧蒽和芘的反应在温度(20-35)℃、pH(5-9)的范围内都能够发生,对荧蒽和芘降解的最适条件相同:pH7.0、温度30℃、接种量1014CFU/ml。 2、荧蒽降解菌Herbaspirillum chlorophenolicum FA1被证明同样能够降解芘,在温度(15-35)℃、pH(4-9)的范围下都能够降解芘,最适降解条件为:pH5.0、温度25℃、接种量1012CFU/ml。 3、革兰氏染色结果表明FA1以及混合菌群中的细菌均为革兰氏阴性菌(G-)。革兰氏阴性菌的细胞外层是由脂类和多糖组成的复合物,可以为细胞提供一个既亲水又亲油的两亲分子层,PAHs与细胞接触时易于进入细胞,使得后续的降解性能研究更有意义。 4、菌株FA1和混合菌群在对HMW-PAHs的降解动力学过程相似,在接种后的降解率快速增加阶段后,微生物对污染物的降解速率都明显下降,推测可能的原因是降解过程中的中间产物对生物细胞有毒害作用,从而抑制了降解菌的生长和繁殖。 5、混合HMW-PAHs降解反应体系中随着荧蒽浓度比例的增加,菌株FA1对芘的降解率随之显著增大,对荧蒽的降解率在荧蒽和芘浓度比为8:2时最小;菌群则是在荧蒽和芘浓度比为5:5时,对荧蒽和芘的降解效果都较好。相较于单独多环芳烃体系的降解,混合多环芳烃降解反应中芘的加入能够促进菌株FA1对荧蒽的降解,而混合菌群对荧蒽的降解则受到明显抑制。混合HMW-PAHs的降解动力学过程其符合Quiroga-Perales动力学模型。 6、混合HMW-PAHs(荧蒽和芘)的降解反应中,对于混合菌群而言,典型土著微生物(大肠杆菌)的加入对荧蒽和芘的降解都产生了抑制效应;对于菌株FA1来说,大肠杆菌的加入促进了FA1对芘的降解,而其对荧蒽的降解则受到抑制。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:X172

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