腐殖質(zhì)微生物還原的影響因素及其去除污染物的研究.pdf

1、腐殖質(zhì)是一種非均質(zhì)的高分子有機(jī)物，普遍存在于陸地和水體環(huán)境中。人們發(fā)現(xiàn)某些微生物能夠以腐殖質(zhì)及其模式物蒽醌-2,6-雙磺酸鹽(AQDS)為唯一電子受體氧化多種有機(jī)物或氫支持菌體的生長(zhǎng)，并提出腐殖質(zhì)呼吸概念。有機(jī)物含量豐富的沉積物、污染的土壤以及廢水處理廠的活性污泥中都發(fā)現(xiàn)了許多具有腐殖質(zhì)還原能力的細(xì)菌。此后大量研究也表明，通過(guò)腐殖質(zhì)微生物還原，即腐殖質(zhì)/腐殖質(zhì)還原菌協(xié)同作用，腐殖質(zhì)及其模式物不僅可以作為終端電子受體促進(jìn)微生物厭氧氧化有機(jī)

2、酸鹽、酚類等物質(zhì)，而且可以作為電子穿梭物質(zhì)促進(jìn)金屬化合物、偶氮染料、硝基化合物等的生物還原轉(zhuǎn)化。因此，腐殖質(zhì)微生物還原在污染物的生物降解和污染環(huán)境的生物修復(fù)中具有重要意義。 本文通過(guò)縮短曝氧氣時(shí)間間隔改進(jìn)馴化方法獲得富含腐殖質(zhì)還原菌的污泥，與課題組以前馴化方法相比馴化時(shí)間大大縮短，只需要馴化21天即可使1mMAQDS的80％在8h內(nèi)被還原菌還原。在此基礎(chǔ)上，以AQDS作為腐殖質(zhì)模式物，利用馴化污泥考察了腐殖質(zhì)微生物還原的影響因

3、素；考察了AQDS作為電子穿梭物質(zhì)時(shí)馴化污泥還原去除Cr(Ⅵ)的影響因素；同時(shí)還對(duì)AQDS作為電子穿梭物質(zhì)時(shí)污泥降解對(duì)硝基酚(PNP)進(jìn)行了研究，探討了降解的機(jī)理。這些研究為通過(guò)腐殖質(zhì)微生物還原修復(fù)污染環(huán)境提供了基礎(chǔ)依據(jù)。 對(duì)腐殖質(zhì)微生物還原的影響因素的研究表明：馴化西湖底泥還原腐殖質(zhì)的溫度范圍為15～45℃，最適溫度為30～37℃；還原腐殖質(zhì)的pH范圍為5～9，最適為7，并且微生物能調(diào)節(jié)pH趨向中性；適當(dāng)提高微生物量能促進(jìn)腐

4、殖質(zhì)的還原；溶解氧、光照和外加磁場(chǎng)的存在對(duì)腐殖質(zhì)還原均有一定的抑制作用；不同氮源對(duì)腐殖質(zhì)還原的效果好壞依次為NH4C1>CO(NH2)2>NaNO3>NaNO2；金屬離子的影響表明，Mg(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)促進(jìn)了腐殖質(zhì)的還原，Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)則不同程度抑制了腐殖質(zhì)的還原，F(xiàn)e(Ⅲ)作為AQDS的競(jìng)爭(zhēng)電子受體或與還原態(tài)AQDS反應(yīng)而影響腐殖質(zhì)的還原，Hg(Ⅱ)完全抑制腐殖質(zhì)的還原。 對(duì)馴化后富含腐殖質(zhì)還原菌污泥還

5、原去除Cr(Ⅵ)的影響因素研究表明：AQDS的加入有效的促進(jìn)了還原菌將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)，而Cr(Ⅵ)的存在也導(dǎo)致了AH2QDS積累的延遲；AQDS濃度、外加碳源濃度和初始Cr(Ⅵ)濃度對(duì)腐殖質(zhì)還原菌還原Cr(Ⅵ)有著較大的影響，適當(dāng)提高外加碳源和AQDS濃度對(duì)Cr(Ⅵ)的還原有促進(jìn)作用，隨著初始Cr(Ⅵ)濃度的提高其完全去除時(shí)間也延長(zhǎng)；NO3-和SO42-對(duì)Cr(Ⅵ)還原有抑制影響；Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)和Mg(Ⅱ)對(duì)Cr(Ⅵ

6、)還原有促進(jìn)作用，而Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)則抑制了Cr(Ⅵ)還原;連續(xù)還原Cr(Ⅵ)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明，AH2QDS可以迅速與Cr(Ⅵ)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分別轉(zhuǎn)化為AQDS和Cr(Ⅲ)；在碳源充足的條件下，AQDS可循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)還原Cr(Ⅵ)，這對(duì)于實(shí)際應(yīng)用具有較大的指導(dǎo)意義。通過(guò)污泥對(duì)PNP的降解實(shí)驗(yàn)表明：在有外加碳源作為電子供體時(shí)，未經(jīng)馴化的西湖底泥、馴化西湖底泥或馴化四堡污泥均能降解酚類物質(zhì)PNP，而加

7、入腐殖質(zhì)模式物AQDS對(duì)PNP的微生物降解有促進(jìn)作用；在電子供體充足時(shí)微生物能長(zhǎng)期連續(xù)降解PNP；隨著PNP濃度的提高，由于毒性的影響其降解速率降低：以乙酸鈉作為電子供體時(shí)的降解效果要好于葡萄糖作為電子供體的培養(yǎng)；液相色譜分析結(jié)果表明，PNP的降解產(chǎn)物主要為對(duì)氨基酚PAP，其降解機(jī)理是：微生物氧化碳源將電子傳遞給AQDS，AQDS作為電子穿梭體將電子傳遞給PNP的-NO2將其還原為-NH2；通過(guò)微生物降解PNP的可能途徑有兩條：(a)腐