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铁还原菌Sphingomonas sp.DJ的分离及其降解特性的研究

丁健  
【摘要】:厌氧技术是目前有机废水处理领域最有效的技术之一。异化铁还原微生物广泛存在于各种厌氧环境中,它能够将Fe(Ⅲ)氧化物作为最终电子受体,使其还原为Fe(Ⅱ),这一过程可偶联多种有机物的氧化。随着对其研究的不断深入,人们发现由于微生物特殊还原机理的存在,使得铁还原菌在环境污染治理方面具有巨大的应用潜力。然而,目前对这类微生物的分布情况以及相关功能的研究仍有限,且研究重点多集中在少数模式菌株,因此,有必要广泛开展异化铁还原菌的研究,探讨生物多样性及其在在环境污染生物修复和生物产能等方面的潜在价值。 为研究有机污染物厌氧降解特性,通过向一用于处理染料废水且运行良好的MEC-UASB反应器投加Fe(OH)3的方式定向富集并分离纯化一株异化铁还原菌。根据其形态、理化特性及16S rDNA序列分析,该菌株被鉴定为鞘氨醇单胞菌属。 通过菌株对不同染料的降解研究,确定酸性橙(A07)为降解目标物,通过考察不同温度、pH、接种量、盐度、初始染料浓度、金属离子等对脱色的影响,优化脱色条件。研究结果表明,A07可被该菌株厌氧降解,最佳代谢条件为在150mg/L初始染料浓度,pH为7.0时,以6%生物量接种,于30℃条件脱色,其14h脱色率可达96%以上。菌株有一定耐盐性,在0~3%的盐度区间内,脱色体系中仍然可检测到大于65%的相对酶活,此时,染料脱色率均达75%以上。金属离子对脱色酶活的抑制程度为Ca2+Mg2+Co2+Pb2+Zn2+Cu2+依次由强到弱抑制了脱色酶活,而细胞的脱色酶活几乎不受Mn2+和Fe2+的影响,这表明其可能为脱色酶的组成部分。同时,实验也证明了,细胞在铁还原过程中可获取能量促进自身生长从而提高了脱色效果。循环伏安测试及液质联用测试结果表明,脱色体系中存在氧化还原性物质可促进脱色进程。此外,研究还考察了菌体对苯酚、苯胺、对硝基酚、对氨基酚、萘及硝基苯等六种芳香化合物的降解情况,结果表明,菌株对苯酚、硝基苯、苯胺有降解效果,且在Fe(Ⅲ)存在情况下,去除率均有不同程度提高。在MFC反应器内,菌株可以硝基苯、乙酸钠为底物产电,经120h电压输出稳定,可达295mV左右,此时体系中硝基苯去除率在85%左右。


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