沉积物中多环芳烃降解菌的分离及其包埋固定化颗粒的降解特性研究

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1、沉积物中多环芳烃降解菌的分离及其包埋固定化颗粒的降解特性研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：苏攀指导教师：许晓毅副教授专业：环境科学与工程学科门类：工学重庆大学城市建设与环境工程学院二O一五年四月ResearchonSeparationofPolycyclicAromaticHydrocarbonsDegradingBacteriafromSedimentsandtheDegradationCharacteristicsofImmobilizationStrainsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillme

2、ntoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringBySuPanSupervisedbyAssociateProf.XuXiaoyiSpecialty:EnvironmentalScienceandEngineeringCollegeofFacultyofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要多环芳烃(PolycyclicAromaticHydrocarbons，PAHs)为芳香

3、族、持久性有机化合物，在空气、水体和土壤/沉积物中广泛分布，对人类的健康和生态环境具有“三致作用（致癌、致畸、致突变）”，是国际上环境污染物的研究重点化合物之一。课题针对长江重庆主城重钢旧址区域水体表层沉积物，对PAHs特征降解菌进行了纯化、分离和鉴定；并以海藻酸钠为包埋载体，氯化钙为交联剂，制备了特征菌的包埋颗粒。研究对比了菲、荧蒽加标沉积物-水体系中，菌悬液和微生物包埋固定化小球对PAHs目标化合物——菲和荧蒽的降解效能，并对包埋颗粒的特性进行了探讨。实验结果可为PAHs在污染沉积物中的生物修复研究提供基础数据与理论支撑。论文的主要研究内容和结论如下：首先，论文进行了特征降解菌株

4、的分离、纯化及鉴定分析：通过富集培养、纯化分离，从沉积物样品中得到2株能以菲/荧蒽为碳源和能源的降解菌S1、S2，对其进行了显微镜和电子扫描电镜观察、生长曲线测定、系列生理生化鉴定、PCR扩增、16SrDNA序列分析及系统发育树的构建等。结合美国国立生物技术信息中心（NationalCenterforBiotechnologyInformation，NCBI）信息和相关报道，鉴定并命名S1、S2分别为伪血鞘氨醇单胞菌（SphingomonaspseudosanguinisstrainJ1-q）和克雷伯氏菌属（Klebsiellasp.J2-K），GenBank登录号分别为：KP216

5、807、KP216808。其次，研究了菌悬液对菲和荧蒽加标沉积物-水的降解特性：实验选择致病性较低的伪血鞘氨醇单胞菌S1以及外购于中国工业微生物菌种保藏管理中心的施氏假单胞菌（S3），开展了PAHs降解过程研究。基于两株菌的生长曲线特性，对保藏的菌株扩大培养，将对数期和稳定期交叉点的菌悬液（10%体积比）转接到菲和荧蒽加标沉积物-水体系进行降解实验，不同时刻取样测定体系内菲和荧蒽残留浓度，探讨了实验条件下两菌株的菌悬液对菲和荧蒽的降解特性。经过40余天，降解反应过程达到稳定。结果表明：S1对菲和荧蒽的降解率分别为51.18%、43.37%，S3对菲和荧蒽的降解率分别为44.75%、3

6、7.77%，S1降解效率高于S3。进一步研究了包埋菌株对菲和荧蒽加标沉积物-水体系的降解特性：选择海藻酸钠为包埋剂、氯化钙为交联剂进行包埋，研究了包埋菌对菲和荧蒽加标沉积物-水体系的降解。实验经过49d，降解反应达到稳定。结果表明，S1包埋菌对菲和荧蒽的降解率分别为69.84%、60.22%，S3包埋菌对菲和荧蒽的降解率分别为56.89%、47.96%，两菌株包埋后对菲和荧蒽生物降解效果对比菌悬液有较大的提I重庆大学硕士学位论文高，强化降解效能显著。结合空白实验结果，表明生物强化降解是PAHs降解的主要因素，远远超过挥发、光解、吸附或原环境中的生物降解等自然作用。最后，对包埋颗粒特性

7、进行了研究：基于驯化前后包埋颗粒密度、弹性、压缩强度、粘连性、稳定性、传质及包埋率等方法可行性指标的测定，结合扫描电镜观察，进行了包埋颗粒特性的探讨。结果发现，颗粒内部呈复杂的蜂窝状，空隙丰富，比表面积较大，可为菌体附着提供充足的空间，增大其吸附能力，加快传质的速率。新制备颗粒内部外层与中心区域菌量相当，驯化后较之前外层菌体密度明显大于中心，菌体体积明显增大，说明其可以吸收营养物质进行正常繁殖代谢，海藻酸钠-氯化钙包埋材料具有良好的传质效果。随驯化时间延长