生物降解萘和1-萘酚的研究.pdf

1、隨著社會(huì)工業(yè)化的不斷發(fā)展，世界各地的環(huán)境都受到不同程度的污染，同時(shí)人們的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，保護(hù)環(huán)境，保護(hù)我們賴以生存的家園是我們每個(gè)人的責(zé)任。多環(huán)芳烴及其衍生物因其對(duì)環(huán)境對(duì)生物體突出的危害性而受到越來越多的關(guān)注。降解多環(huán)芳烴及其衍生物的優(yōu)勢(shì)菌因受篩選難度大、菌株適應(yīng)范圍單一及菌株種類少等問題的限制而難于應(yīng)用，另外在廢水處理中游離菌容易流失，造成二次污染，以及固定化顆粒易團(tuán)聚等也是需要解決的問題。本課題通過對(duì)焦化廢水中的活性污泥馴化、篩選

2、、分離，選出降解多環(huán)芳烴及其衍生物的優(yōu)勢(shì)菌株，并以CMC-膨潤(rùn)土混合凝膠為載體，采用包埋法，將游離菌固定成為固定菌后應(yīng)用于吸附降解萘和1-萘酚的過程研究，以期為生物降解多環(huán)芳烴及其衍生物的研究提供理論基礎(chǔ)。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　本課題首先通過濃度梯度馴化法來得到研究用菌株，然后對(duì)固定化顆粒進(jìn)行優(yōu)化，分別考察了CMC濃度、膨潤(rùn)土的投加量以及AlCl3濃度等因素對(duì)顆粒性能的影響。接著研究了游離菌及以最優(yōu)配比制備的固定菌顆粒對(duì)目標(biāo)物質(zhì)

3、的降解效果。研究結(jié)果表明，降解萘的N菌是革蘭氏陰性菌。固定化顆粒的最佳制備條件是:3％的CMC濃度、5％的膨潤(rùn)土投加量及2％AlCl3濃度，且交聯(lián)時(shí)間為1h。在30℃、130rpm下，N菌以6％的接種量在18h將100mL40mg/L的萘溶液徹底降解轉(zhuǎn)化。固定N菌顆粒吸附降解萘的機(jī)制包括四個(gè)過程，即:吸附—脫附—再吸附—生物降解，同時(shí)這四個(gè)過程與固定化顆粒內(nèi)部的細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)關(guān)系。以6％的接種量（V/V水溶膠）且未經(jīng)去營(yíng)養(yǎng)化處理

4、制備得到的固定化顆粒降解萘的效果最佳，32h內(nèi)將初始濃度為40mg/L的萘液降解至檢測(cè)不到的水平。對(duì)固定化顆粒進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果顯示出該固定化顆粒不僅機(jī)械強(qiáng)度較好，在130rpm的條件下連續(xù)運(yùn)行20d不破碎，而且在反復(fù)實(shí)驗(yàn)中的耐受性也大大增強(qiáng)，一直保持較高的生物活性，萘的降解率維持在100％，基本不變。
　　在對(duì)1-萘酚的降解研究中，考察了NP菌對(duì)1-萘酚的降解效果，及引入N菌后NP菌與N菌的加入方式和加入比例對(duì)1-萘酚降解效

5、果的影響，并通過LC-MS分析，推測(cè)1-萘酚可能的降解途徑。研究結(jié)果表明:由菌種鑒定可知，降解1-萘酚的NP菌為少見的短黃桿菌屬。在30℃下，4mLNP菌的濕菌體在2d內(nèi)能夠?qū)?00mL30mg/L的1-萘酚降解轉(zhuǎn)化為中間代謝物質(zhì)，降解轉(zhuǎn)化率約為91％，中間代謝物的紫外吸收峰在252nm處。NP菌反應(yīng)2d后引入N菌，6d后在紫外可見光區(qū)沒有明顯的吸收峰，可以認(rèn)為在游離NP菌和N菌的復(fù)合作用下1-萘酚被降解為小分子物質(zhì)，降解轉(zhuǎn)化率達(dá)100

6、％。在NP菌為4mL的條件下，隨著1-萘酚濃度的增加，最佳N菌的加入量呈指數(shù)形式增加。將NP菌和N菌以1∶1固定后，均能將不同濃度的1-萘酚轉(zhuǎn)化為中間代謝物，卻不能有效地降解中間代謝物。對(duì)1-萘酚的降解中間代謝物進(jìn)行LC-MS分析，推斷中間代謝物可能由四種組成，即1，2-二萘酚(1，2-Dihydroxynaphthalene)、1-羥基-1，2-二氫萘(1-Hydroxy-1，2-dihydronaphthalene)、2-羧基苯丙酸

7、（2-Carboxyhydrocinnamic acid）、6-羥基-3-庚烯二酸（6-hydroxy-3-Heptened ioic）。結(jié)合生物酶催化的特點(diǎn)推測(cè)1-萘酚可能降解途徑有:
　　一、首先1-萘酚在羥化酶的作用下代謝為1，2-二萘酚，然后在雙加氧酶和還原酶的作用下轉(zhuǎn)化為2-羧基苯丙酸，接著再在雙加氧酶、還原酶及其他酶的共同作用下進(jìn)一步開環(huán)、斷鍵，轉(zhuǎn)化成6-羥基-3-庚烯二酸。之后在N菌和NP菌的共同作用下代謝為小分子物