苯環(huán)化合物降解菌的分離、鑒定及降解特性研究.pdf

1、苯環(huán)化合物是指含有一個或更多苯環(huán)的分子,它們多以無色、白色或者淺黃色的低溶解度固體形式存在于環(huán)境中,具有高熔點,高沸點和低蒸汽壓的特點。它們普遍存在于有毒的,致癌和致突變的污染物中,在環(huán)境中不容易降解,由于處于生態(tài)中的各個環(huán)節(jié)中,因而容易被積累。微生物降解是一種低成本,高效率,無二次污染,易操作的方法。因此,分離篩選高效的苯環(huán)化合物降解菌,研究其降解特性和相關(guān)降解酶,并將其應(yīng)用于污染治理中具有重要的理論和實際意義。本研究應(yīng)用微生物富集培

2、養(yǎng)的方法從湖北某化工廠的活性污泥中,分離篩選得到兩株具有高效苯環(huán)化合物降解效率的菌株,M7和M8對其降解特性和降解機理進行研究,并將其應(yīng)用到工業(yè)廢水和生活污水的處理中。
　　通過形態(tài)學(xué)、生理生化和16S rDNA序列同源性分析,將菌株M7和M8分別鑒定為不動桿菌屬和蒼白桿菌屬。M7對卡那霉素,慶大霉素和鏈霉素比較敏感,而 M8對氨芐青霉素,卡那霉素,四環(huán)素,慶大霉素,鏈霉素,壯觀霉素等七種抗生素都有抗性。在如今抗生素濫用的情況下,

3、菌株 M8在含抗生素的污水中的更具有應(yīng)用潛力。菌株M7,M8均不能利用糖類作為碳源生長或者發(fā)酵,但能夠利用多種苯環(huán)化合物作為唯一碳源生長,兩株菌株底物的廣譜性說明在處理環(huán)境中復(fù)雜的苯環(huán)化合物污染中有巨大的潛力。
　　菌株M7和M8的最適降解條件為:pH7.0,溫度30℃,轉(zhuǎn)速200r/min,接種量5％(V/V)。在最適條件下考察菌株的降解能力,M7在48h后對500mg/L對苯酚的降解率達到99%以上,對500mg/L的萘的降解

4、率達到了80%,8天后對500mg/L的吡啶的降解率達到了61.2%。外加碳源對萘降解率具有明顯作用,間苯二酚和蛋白胨促進菌株 M7對萘的降解,而草酸銨,鄰苯三酚,間苯二酚,酵母粉,蛋白胨,水楊酸等外加碳源普遍都能增大 M8對萘的降解率。最后將降解菌運用于焦化廢水,酒廠廢水和豬糞水的降解中,菌株 M7對這三種廢水的降解率分別為39.61%、83.68%、95.64%,而 M8的降解率分別為21.43%、75.00%、72.38%。經(jīng)過7

5、2h菌株M7和M8處理后的焦化廢水和酒廠廢水COD接近于國家對污水排放的三級排放標(biāo)準(zhǔn),而豬糞水的 COD已達到國家對污水排放的二級排放標(biāo)準(zhǔn),接近一級排放標(biāo)準(zhǔn),酒廠廢水的 TN也達到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。此外,在對酒廠廢水的處理中發(fā)現(xiàn),降解菌對總磷(TP)的去除相當(dāng)顯著,在36h時便均能達到80%以上。
　　鄰苯二酚1,2-雙加氧酶基因(CatA),鄰苯二酚2,3-雙加氧酶基因(nahH),萘雙加氧酶基因(nahAc)是苯環(huán)化合物降解途徑中

6、的關(guān)鍵酶基因。根據(jù)已報道的基因序列,合成特異性引物,在降解菌 M7中克隆得到鄰苯二酚2,3-雙加氧酶基因,在 M8中克隆了鄰苯二酚1,2-雙加氧酶基因,而將這兩條序列在 NCBI的核苷酸數(shù)據(jù)庫中 Blast比較分析發(fā)現(xiàn),克隆的序列與假單胞菌屬的雙加氧酶基因的同源性達到了99%。在這兩株菌中都能克隆得到萘雙加氧酶基因(nahAc)。將萘降解過程的產(chǎn)物經(jīng)過 GC-MS分析的結(jié)果與降解菌克隆的雙加氧酶基因結(jié)果相結(jié)合,初步推論 M7在萘降解過程