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四氯化碳的高效降解菌种筛选及其降解规律研究

梁峙  
【摘要】: 我国北方某城市水源地受到了四氯化碳的污染,本文依托国家自然科学基金资助,系统研究了白腐真菌对四氯化碳的降解特征。从污染区土壤中分离出131个菌株,通过筛选,并以四氯化碳为唯一碳源培养,最终发现白腐真菌是降解四氯化碳的首选菌种。取得研究成果如下: 1.本文研究了多因素综合条件对白腐真菌生长的影响,试验表明,当摇瓶机转速为160r/min,温度为30℃,稻壳浸出液为90mL/L,葡萄糖浓度为35g/L,pH值为4.5时,菌体生物质量浓度最大,达到4.563g/L。 2.研究了环境条件对白腐真菌降解四氯化碳的影响。结果表明,四氯化碳质量浓度为48μg/L,稻壳浸出液体积浓度为50mL/L,葡萄糖质量浓度为15g/L,温度为30℃,摇瓶机转速为140r/min,是白腐真菌降解四氯化碳的最佳因素组合。 3.通过白腐真菌发酵进程试验及各模型参数的计算,建立了菌体生长动力学模型: Cx(t)=0.091exp(0.0718t)/[0.976+0.0241exp(0.0718t)]胞外多糖生成动力学模型: P_x (t)= 0.0477+0.8318C_x(t)+0.105ln[0.976+0.024exp(0.0718t)]底物消耗动力学模型: C_s (t)= 14.107-3.023C_x(t)-0.856ln[0.976+0.024exp(0.0718t)]。同时通过降解试验和模型参数的计算,建立了白腐真菌对四氯化碳降解动力学模型: Y (t)= -0.1054t+3.129。 4.通过土柱模拟污染区土壤层砂壤土静态降解试验,研究了污染区土壤四氯化碳的降解规律。结果表明,一定量的四氯化碳对白腐真菌的生长具有刺激作用,使其在污染物的诱导下成为优势菌。翻耕能有效地提高溶氧,提高电导率,在同等条件下,翻耕的降解率是不翻耕的1.45倍。同时表明,添加分散剂也能显著地提高生物降解率,其中以稻壳作为分散剂降解效率最高,其最终降解率可以达到93.9%。在土柱降解体系中,含水量也是影响降解的主要因素,当水分含量在25%时,降解率最高可达到94.6%,过高的含水量会降低对四氯化碳的降解。同样,过高的接种量也会使降解率不断降低。 5.在土柱模拟污染区土壤层砂壤土的动态降解中,通过四氯化碳淋溶过程的垂向迁移,研究了各因素对降解四氯化碳的影响。试验表明,各取样孔的降解率随时间均表现出由低到高的变化,其中,底部(D5)取样孔降解效果较好,它的最终降解率达到60.1%。试验显示,温度是影响降解率的重要因素之一,通过计算在一定范围内,温度每增加4℃其降解率则提高14-23%。研究发现,降解菌株对高浓度四氯化碳有一定忍耐能力,当浓度为88.7μg/L时,其最终降解率最大达到64.2%。通过动态分析发现,低流量对土壤的通透性影响较小,有助于提高降解率,而过高的流量(90mL/min),会使填充层整体浸泡在水中,降解过程几乎停止。在土柱动态降解体系中,五种分散剂在填充层中的降解率均高于对照(砂壤土),其中稻壳的降解能力最为优秀,降解率达到81.2%。试验同时显示,定期翻耕能有效地提高微生物与四氯化碳的接触,通过翻耕处理会使降解率提高两倍。从动态的观点分析,适宜的葡萄糖浓度(25g/L)有利于菌体的降解,过高浓度,会使细胞渗透压增高,同时也增加了土壤对四氯化碳的吸附和滞留,因而也影响到菌体对其的降解,使降解率下降。


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