秸秆基质与白腐菌降解芳香类污染物研究

【摘要】： 本论文以典型的芳香化合物为研究对象,以秸杆类木质纤维素基质为共降解基质,在不同的降解体系中研究了白腐菌降解木质纤维素基质的同时,是否促进芳香化合物降解及其促进机制,对秸杆基质与芳香化合物共降解现象进行了探索并获得初步结果,补充与拓展了难降解芳香化合物白腐菌共降解理论,对于有效治理难降解污染物,具有重要的理论与实践意义。 首先采用不同的液体与固体发酵模式,比较研究了在秸秆基质存在下,白腐菌对染料的脱色效果,发现固体发酵是较好的降解体系,与其他秸秆基质相比,稻草秸秆基质可以更有效的促进脱色与降解,13天内对孔雀绿、溴酚蓝和结晶紫的脱色率分别能达到87.23%、84.68%和82.19%,选定稻草秸秆基质与染料共发酵体系作为降解体系。 通过研究不同的染料降解体系(稻草秸秆基质体系、木质素酶作用体系、木质纤维素降解体系和可溶及不溶基质体系)及稻草秸秆基质不同组分分别对染料脱色的影响。结果表明:染料在秸秆基质中的降解是一个吸附和降解互动过程,不同的降解体系中染料的脱色效果不同,例如在秸秆不溶性基质和秸秆基质中孔雀绿脱色率分别为27.60%和98.15%。秸秆基质有效地提高了白腐菌分泌胞外酶的能力,秸秆基质在被白腐菌利用和降解的同时,染料也得到了比较完全的脱色降解。稻草基质固体发酵中染料的降解是以白腐菌分泌的木质素酶系为基础的共降解过程。木质素酶的类型及活性在染料降解过程起着一定的作用,粗酶液对孔雀绿、溴酚蓝和结晶紫的脱色降解作用分别占69.76%、76.71%和27.24%。降解体系中,降解作用因素不同因染料不同而异,其中溴酚蓝的降解主要依靠木质素酶系作用,孔雀绿降解是以木质素酶系为基础的共降解过程,结晶紫则主要依靠共代谢作用而降解。 进一步研究了白腐菌在固体、液体发酵过程中对喹啉和吲哚的降解。发现白腐菌在不同培养体系下均能对喹啉和吲哚进行降解。与液体培养体系相比,固体培养体系中酶活性及喹啉(吲哚)的降解率较高。例如固体培养体系浓度为250mg/L的喹啉的降解率能达93.47%,而液体培养体系中,相同时间内喹啉最高降解率仅为62.80%。分析降解过程中酶活、生物量与降解特性,发现酶活、生物量和降解率之间无明确的对应关系。HPLC检测表明,固体体系中白腐菌能将喹啉(或吲哚)完全矿化,而在液体培养体系中产生中间代谢产物。