黑曲霉B_1降解有机磷农药氧乐果的特性研究

【摘要】： 本工作采用富集分离的方法，从福建三明农药厂废水处理装置的污泥中分离出15株耐高浓度氧乐果的微生物菌株，并进一步筛选出具有较高降解氧乐果活性的菌株B1，经鉴定，初步确认为黑曲霉(Aspergillus niger)。黑曲霉B1的最佳生长和最佳降解氧乐果的条件相同，均为30℃，pH5.5，对氧乐果的最高耐受浓度为4000mg/L。 在氧乐果为唯一碳、氮、磷源的条件下，所分离菌株黑曲霉B1的生长速率和降解速率较缓慢，添加其他碳源物质（葡萄糖、麦芽糖、甘油或蔗糖）和氮源物质（无机氮源或有机氮源）均有助于促进菌体生长，并可显著提高氧乐果降解速率。该菌可以氧乐果为唯一磷源进行生长，添加无机磷可促进的菌体生长，且不影响其降解氧乐果的活性。 在氧乐果与葡萄糖共存的分批培养过程中，黑曲霉B1对葡萄糖与氧乐果的代谢表现为典型的顺序利用特性，黑曲霉B1优先利用葡萄糖为菌体生长的碳源和能源。在葡萄糖浓度降至0.1g/L时，黑曲霉B1对氧乐果的降解速率明显增加。Fed-Batch实验表明，在反应器内葡萄糖浓度为0.1-0.3g/L时，氧乐果比降解速率最高，达0.491mg氧乐果/g干菌重·h。外加碳源（葡萄糖）与氧乐果的投加质量比的较佳范围为5-20。 氧乐果浓度对黑曲霉B1的生长及其降解氧乐果速率具有重要的影响。在氧乐果为唯一磷源条件下，较低氧乐果浓度范围内（40-365mg/L），氧乐果浓度的增加有助于促进菌体生长。最佳氧乐果曲霉降解浓度为820-1345mg/L。更高浓度氧乐果的存在对黑曲霉B1的生长及其降解氧乐果的活性具有明显的底物抑制效应。 采用GC-MS手段追踪黑曲霉B1降解氧乐果的中间产物，首次报道了黑曲霉对氧乐果降解的代谢途径及中间产物。仅检出中间产物O,O,S-三甲基磷酸酯（TMP），未见其他明显的中间产物峰。氧乐果不同降解阶段样品的GC-MS测定数据表明，黑曲霉B1对TMP的消耗速率快，未见TMP在生物降解体系中累积。黑曲霉B1对氧乐果的降解具有良好的矿化程度和生物安全性。 进行实验室土壤初步模拟实验，结果表明黑曲霉B1可单独降解土壤中的氧乐果，曲霉B1与土壤中土著微生物之间的协同作用可显著加快氧乐果的降解速率。在本实验条件下，氧乐果浓度为150-500mg/kg干土范围内，氧乐果降解速率最快。 本工作关于氧乐果高效降解菌株的筛选、共代谢特性及降解动力学方面的研究成果为被氧乐果污染的土壤或水体的大规模生物修复工作提供了重要数据。