生物降解萘和1-萘酚的研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文I太原理工大学硕士研究生学位论文生物降解萘和1-萘酚的研究摘要随着社会工业化的不断发展，世界各地的环境都受到不同程度的污染，同时人们的环保意识逐渐增强，保护环境，保护我们赖以生存的家园是我们每个人的责任。多环芳烃及其衍生物因其对环境对生物体突出的危害性而受到越来越多的关注。降解多环芳烃及其衍生物的优势菌因受筛选难度大、菌株适应范围单一及菌株种类少等问题的限制而难于应用，另外在废水处理中游离菌容易流失，造成二次污染，以及固定化颗粒易团聚等也是需要解决的问题。本课题通过对焦化废水中的活性污泥驯化、筛选、分离，选出降解多环芳烃及其衍生

2、物的优势菌株，并以CMC-膨润土混合凝胶为载体，采用包埋法，将游离菌固定成为固定菌后应用于吸附降解萘和1-萘酚的过程研究，以期为生物降解多环芳烃及其衍生物的研究提供理论基础。主要研究内容如下：本课题首先通过浓度梯度驯化法来得到研究用菌株，然后对固定化颗粒进行优化，分别考察了CMC浓度、膨润土的投加量以及AlCl3浓度等因素对颗粒性能的影响。接着研究了游离菌及以最优配比制备的固定菌颗粒对目标物质的降解效果。研究结果表明，降解萘的N菌是革兰氏阴性菌。固定化颗粒的最佳制备条件是：3%的CMC浓度、5%的膨润土投加量及2%AlCl3浓度，且交联时间为1h。在30℃、

3、130rpm下，N菌以6%的接种量在18h内将100mL40mg/L的萘溶液彻底降解转化。固定N菌颗粒吸附降解萘的机制包括四个过程，即：吸附—脱附—再吸附—生物降解，同时I太原理工大学硕士研究生学位论文这四个过程与固定化颗粒内部的细菌的生长繁殖呈现对应关系。以6%的接种量（V/V水溶胶）且未经去营养化处理制备得到的固定化颗粒降解萘的效果最佳，32h内将初始浓度为40mg/L的萘液降解至检测不到的水平。对固定化颗粒进行反复实验的研究结果显示出该固定化颗粒不仅机械强度较好，在130rpm的条件下连续运行20d不破碎，而且在反复实验中的耐受性也大大增强，一直保持较

4、高的生物活性，萘的降解率维持在100%，基本不变。在对1-萘酚的降解研究中，考察了NP菌对1-萘酚的降解效果，及引入N菌后NP菌与N菌的加入方式和加入比例对1-萘酚降解效果的影响，并通过LC-MS分析，推测1-萘酚可能的降解途径。研究结果表明：由菌种鉴定可知，降解1-萘酚的NP菌为少见的短黄杆菌属。在30℃下，4mLNP菌的湿菌体在2d内能够将100mL30mg/L的1-萘酚降解转化为中间代谢物质，降解转化率约为91%，中间代谢物的紫外吸收峰在252nm处。NP菌反应2d后引入N菌，6d后在紫外可见光区没有明显的吸收峰，可以认为在游离NP菌和N菌的复合作用下

5、1-萘酚被降解为小分子物质，降解转化率达100%。在NP菌为4mL的条件下，随着1-萘酚浓度的增加，最佳N菌的加入量呈指数形式增加。将NP菌和N菌以1：1固定后，均能将不同浓度的1-萘酚转化为中间代谢物，却不能有效地降解中间代谢物。对1-萘酚的降解中间代谢物进行LC-MS分析，推断中间代谢物可能由四种组成，即1,2-二萘酚、1-羟基-1,2-二氢萘、2-羧基苯丙酸、6-羟基-3-庚烯二酸。结合生物酶催化的特点推测1-萘酚可能降解途径有：一、首先1-萘酚在羟化酶的作用下代谢为1,2-二萘酚，然后在双加氧酶和还原酶的作用下转化为2-羧基苯丙酸，接着再在双加氧酶、

6、II太原理工大学硕士研究生学位论文还原酶及其他酶的共同作用下进一步开环、断键，转化成6-羟基-3-庚烯二酸。之后在N菌和NP菌的共同作用下代谢为小分子物质。二、首先1-萘酚仍在羟化酶的作用下代谢为1,2-二羟基萘，然后在双加氧酶的两次作用下彻底开环转化，再经过还原酶（脱氢酶）和其他酶的作用代谢为物质6-羟基-3-庚烯二酸。三、1-萘酚与萘醌存在互变异构，萘醌在还原酶作用下代谢为1,2-二萘酚。关键字：萘，1-萘酚，生物降解，固定化颗粒，CMC-膨润土III太原理工大学硕士研究生学位论文THEBIODEGRADATIONOFNAPHTHALENEAND1-NA

7、PHTHOLABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofsocialindustrialization,theenvironmentaroundtheworldhavebeenvaryingdegreesofpollution,atthesametimepeople'senvironmentalprotectionconsciousnessgraduallystrengthened,theprotectionandpreservationofourhomeisoureveryone'sresponsibility.Becaus

8、eofthedangerstoorganismsan