一株丁草胺降解菌及其在廢水處理和土壤污染修復(fù)中的應(yīng)用基礎(chǔ).pdf

1、丁草胺是我國使用量最大的幾種除草劑之一，由于大量生產(chǎn)和廣泛使用，造成了水體和土壤的污染，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康構(gòu)成了威脅。因此對(duì)水體和土壤中丁草胺污染凈化的研究引起了人們的關(guān)注。本文分離到了一株丁草胺降解細(xì)菌，明確了該菌對(duì)丁草胺和丙草胺的降解特性及機(jī)理，對(duì)其在丁草胺廢水處理和污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下： 分離到一株能以丁草胺為唯一碳源和能源生長的細(xì)菌BD-1，通過形態(tài)特征、生理生化特性、Biolog鑒定結(jié)果及

2、16SrDNA序列分析將其鑒定為施氏假單胞菌(Pseudomonasstutzeri)。 在純培養(yǎng)的條件下測(cè)定了細(xì)菌BD-1對(duì)丁草胺的降解特性，在接種量0.2(OD415)、pH7.0、30℃條件下，BD-1對(duì)丁草胺的降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)特征，1.0、10.0和100.0mgL-1丁草胺的降解半衰期分別0.11d、0.60d、0.96d。細(xì)菌BD-1在不同pH和溫度下對(duì)10mgL-1丁草胺的降解作用為：pH7.0>pH6.0>pH

3、8.0、30℃>20℃>40℃。BD-1菌降解丁草胺的主要產(chǎn)物為2-氯-2’,6'-二乙基乙酰苯胺和2，6-二乙基乙酰苯胺，主要降解機(jī)制有脫氯、脫烷基、水解、羥基化等。鑒于BD-1能以丁草胺為唯一碳源和能源生長，因此丁草胺的降解產(chǎn)物可能被進(jìn)一步分解生成二氧化碳，為一礦化過程。 細(xì)菌BD-1能以丙草胺為唯一碳源和能源生長，在純培養(yǎng)條件下BD-1對(duì)丙草胺的降解受初始濃度、pH和溫度的影響。不同條件下BD-1對(duì)丙草腠的降解作用順序?yàn)椋?/p>

4、100mgL-1>10mgL-1>1mgL-1、pH7.0>pH6.0>pH8.0、30℃>20℃>40℃。丙草胺微生物降的主要解產(chǎn)物為2-氯-2'，6'-二乙基乙酰苯胺，BD-1對(duì)丙草胺的作用方式主要有脫氯、羥基化、脫烷基、水解等。 利用細(xì)菌BD-1構(gòu)建的膜生物反應(yīng)器對(duì)污染物的去除受進(jìn)水pH及進(jìn)水CODcr影響較大，營養(yǎng)液添加對(duì)污染物的去除影響不大。在進(jìn)水CODcr為1500mgL-1、HRT為24h、pH值8.0，膜生物反應(yīng)

5、器對(duì)廢水中CODcr的去除率在81％左右；對(duì)廢水中丁草胺等四種農(nóng)藥的總?cè)コ试?5％以上，其中丁草胺和對(duì)丙草胺的去除率分別高達(dá)99％和97％。膜生物反應(yīng)器經(jīng)過一年多的運(yùn)行，對(duì)丁草胺等酰胺類除草劑的混合廢水及丁草胺的生產(chǎn)廢水中的CODcr、農(nóng)藥、濁度等污染物有穩(wěn)定的去除效果。 采用海藻酸鈣凝膠將PseudomonasstutzeriBD-1進(jìn)行固定化，研究了固定化BD-1對(duì)丁草胺的降解效果。在pH7.0、30℃條件下，固定化和游離

6、態(tài)的BD-1對(duì)丁草胺的降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)特征，固定化和游離BD-1對(duì)100.0mgL-1的丁草胺的降解半衰期分別為1.55h和1.93h。固定化BD-1在試驗(yàn)pH和溫度范圍內(nèi)均對(duì)丁草胺均有理想去除效果，與游離的BD-1相比有較寬的pH和溫度適應(yīng)性。在經(jīng)過五次重復(fù)使用之后，固定化BD-1對(duì)丁草胺降解明顯加快，丁草胺的降解半衰期由第一次的1.56h縮短至第五次的0.91h。 用固定化細(xì)菌BD-1構(gòu)建了固定化微生物反應(yīng)器，研究了該反應(yīng)

7、器對(duì)水中丁草胺的去除效果。結(jié)果表明固定化微生物反應(yīng)器對(duì)丁草胺的去除受pH和流速的影響較大，在pH7.0、流速小于50mLmin-1時(shí)，反應(yīng)器對(duì)5mgL-1丁草胺的去除率在99％以上。 建立了一種膜生物反應(yīng)器.固定化微生物復(fù)合系統(tǒng)，在最佳操作條件下該系統(tǒng)對(duì)丁草胺生產(chǎn)廢水中的CODcr、BODs、丁草胺、濁度和臭的去除率分別為97.68％、98.90％、100％、100％和100％，同時(shí)廢水中的其他化合物也得到了有效的去除。

8、 室內(nèi)模擬條件下2.0mgkg-1、4.0mgkg-1和10.0mgkg-1的丁草胺在土壤中的降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)特征，其降解半衰期分別為6.53d、8,81d和11.27d，隨著丁草胺濃度的提高，其在土壤中的降解半袁期明顯延長。丁草胺處理初期均會(huì)對(duì)土壤微生物多樣性產(chǎn)生明顯的抑制作用。 接種PseudomonasstutzeriBD-1能明顯加快土壤中丁草胺的降解2.0mgkg-1、4.0mgkg-1和10.0mgkg-1的丁草胺

9、在BD-1接種土壤中的降解半衰期分別為0.37d、0.46d和0.99d。與未接種土壤相比，丁草胺的降解半衰期分別縮短了94.33％，94.78％和91.22‰BD-1的加入消除了丁草胺對(duì)土壤微生物的抑制，提高了土壤微生物多樣性。 田間條件下接種細(xì)菌BD-1能有效促進(jìn)土壤中丁草胺的降解。丁草胺在各處理中的降解均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)特征，其在噴藥濃度為1.26kga.i.ha-1、2.52kga.i.ha-1和6.30kga.i.ha-

10、1土壤中的降解半衰期分別為11.17d、11.67d和15.71d，接種BD-1后3個(gè)處理(1.26kga.i.ha-1+BD-1、2.52kga.i.ha-1+BD-1和6.30kga.i.ha-1+BD-1)丁草胺的降解半衰期為4.95d、4.41d和5.99d，分別是丁草胺單獨(dú)處理時(shí)的44.32％，37.79％和38.37％。丁草胺能降低土壤微生物的多樣性，而BD-1的加入則能恢復(fù)并提高土壤微生物多樣性。結(jié)果表明接種細(xì)菌BD-1進(jìn)