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阿特拉津高效降解细菌的筛选及降解特性研究

刘爱菊  
【摘要】: 本文以阿特拉津作为主要的研究对象,对其分析方法、降解微生物的富集分离、微生物降解的特性以及污染水体和土壤的生物修复进行了系统的研究。主要内容如下: 1.介绍了阿特拉津的理化性质、国内外应用概况,以及由于其广泛应用所带来的环境污染问题;在对前人工作总结分析的基础上,对阿特拉津在环境介质中的残留动态、降解代谢、生态毒理及生态风险特征以及其污染治理措施进行了全面系统的综述,进而提出了作者要研究的问题。 2.本文建立了液体介质中阿特拉津的提取测定方法。液体介质中阿特拉津的提取采用旋涡振荡提取法,提取溶剂为三氯甲烷;阿特拉津的测定采用气相色谱分析法:GC-14C,FID检测器,大口径毛细管柱,内涂14%OV-1701。该方法的简便准确、分离度高,最小检知量为1.948×10~(-10)g,培养液中阿特拉津添加量依次为1.04、5.21、10.41、52.05和104.1mg·L~(-1)五个浓度的添加回收率在96.06±1.70%~105.75±2.45%之间,均符合农药残留分析的要求。 3.采用直接分离和选择富集培养的方法共分离到52株细菌,其中12株具有降解代谢阿特拉津的能力。通过对这12株细菌对阿特拉津的生理耐受能力及其降解能力的稳定性的测定,发现编号为HW-23、HB-3、HB-5的三株细菌可在阿特拉津含量为1000mg·L~(-1)平板培养基生长,且由于阿特拉津的降解而在菌落的周围形成一无色透明晕圈;因此将该三株细菌定为阿特拉津的高效降解菌。经生理生化特性测定试验,表明此三株细菌为同一菌属于节杆菌属(Arthrobacter)中不同的菌种。 4.高效降解菌对阿特拉津的降解特性试验表明:降解菌的生长量与阿特拉津的降解之间具有相关性;培养温度和pH条件对降解菌的生长及其对阿特拉津的降解有很大的影响,且二者对降解菌的生长和降解能力具有协同影响作用,适宜降解菌生长及其对阿特拉津降解的温度在20℃~35℃之间,pH在6.0~9.0之间;三株降解菌对高浓度的阿特拉津具有较高的耐受和降解能力,可降解浓度高达1000mg·L~(-1)的阿特拉津。 5.添加可利用的碳(蔗糖)、氮(无机氮NH_4NO_3和(NH_4)_2SO_4)对三株 刘爱菊:阿特拉津高效降解菌的筛选及其降解特性研究 降解菌的生长具有明显的促进作用,但是对其降解代谢阿特拉津的能力的 影响相对较小;且在不添加任何碳、氮源的情况下,三株降解菌仍保持着 可观的生长量和较高的降解代谢阿特拉津的能力。这表明三株降解菌的生 长及其对阿特拉津的降解不受环境中可利用碳、氮源的限制。 6.本文研究了三株降解菌对其他三氮苯类除草剂的降解能力。结果表 明在纯培养条件下,三株降解菌均对除草剂扑草净和氰草津具有较高的降 解活性。 7.本文研究了三株降解菌在阿特拉津污染水体和土壤的生物修复以及 农药厂废水治理中作用。在阿特拉津的添加浓度为 100lllg·L‘未灭菌和灭 菌处理的自然水中,不添加任何营养物质,30C培养3天,三株降解菌对 阿特拉津的降解率均在 99%以上;将降解菌接种到阿特拉津添加浓度为 20mg·L‘土壤中,30C恒温培养培养一周,在灭菌处理中,阿特拉津的 降解率均在80%以上;而在未灭菌的处理中88.9%以上,继续培养至刀 天,阿特拉津的降解菌均在 90%左右;在阿特拉津的添加浓度为 100ffig t”‘ 灭菌和未灭菌处理的农药厂生产废水中,30℃培养5天,接种降解菌的处 理中的阿特拉津的降解率也可达 99%以上。以上试验结果表明,三株降解 菌在今后的阿特拉津污染水体和土壤的生物修复及农药生产废水的生物 治理中具有很大的应用价值。 8.分别测定了三株降解菌的无细胞培养液、细胞粗酶提取液等对阿特 拉津的降解能力,从而对阿特拉津降解酶进行定位;结果表明三株降解菌 产生的阿特拉津降解酶均为胞内酶。将三株降解菌接种在不含有阿特拉津 的培养基中长期培养,结果发现三株降解菌均丧夫了对阿特拉津的降解活 性,这说明降解菌所分泌的阿特拉津降解酶为诱导酶。 9.对阿特拉津在菌株HB-5催化作用下的降解代谢产物做了初步的研 究。结果表明该菌株可催化阿特拉津脱氯水解产生羟基阿特拉津(HA); 也可使其发生脱烷基水解或者是侧链氧化反应。


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