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毒死蜱降解菌的筛选、鉴定及其在污染土壤堆肥修复中的应用

作　者: 余震
导　师: 曾光明
学　校: 湖南大学
专　业: 环境工程
关键词: 毒死蜱污染土壤筛选接种堆肥化降解菌生物修复
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

毒死蜱作为一种高效低毒的广谱性有机磷杀虫剂,在土壤中的降解情况早已受到人们的普遍关注。微生物是影响有机磷农药在环境中降解的最主要因素,因而微生物降解被认为是有机磷杀虫剂降解最可靠最高效的途径。分离筛选能高效降解毒死蜱的微生物是人们进行毒死蜱污染治理、土壤生物修复的有效措施。堆肥化生物修复技术因其成本低、效率高而被广泛应用于毒死蜱等有机难降解污染物的处理。本文从土壤中筛选了高效毒死蜱降解菌,对其进行了降解特性和种属鉴定研究,并将其接种到堆肥体系中,研究了接种筛选菌株对堆肥生物修复毒死蜱污染的土壤的可行性经过富集培养和高浓度毒死蜱环境的筛选,在有机磷杀虫剂长期污染的土壤中分离出了12株能够以毒死蜱为唯一碳源的微生物。液态纯培养下对毒死蜱的降解研究表明,其中3株毒死蜱降解菌对浓度为50mg/L毒死蜱的降解效能最好。对毒死蜱降解的动力学研究也表明其降解效能为X1>Y>Y3。菌株X1在30℃的培养条件下对毒死蜱的降解效果最好,可以运用到毒死蜱污染土壤的生物修复中。而菌株Y3在较高温条件下能对毒死蜱保持一定的降解活性,能够适应堆肥的高温阶段,可接种到堆肥体系中修复毒死蜱污染的土壤。对菌株X1和Y3分别采用16SrDNA序列测定与系统发育分析方法和Biolog微生物自动分析系统进行种属鉴定,结果表明菌株X1提取的16SrDNA序列与菌株Methylobacterium fujisawaense strain DSP部分片段的同源性为100%,鉴定为Methylobacterium sp. Strain X1,菌株Y3经与Biolog微生物自动分析系统物种库的物种对比,发现与Aspergillus fumigatus Fresen的匹配率为100%,该菌株被鉴定为Aspergillus fumigatus Fresen-Y3。将菌株Y3接种到含毒死蜱污染土壤的堆肥体系中,通过考察堆肥腐熟指标以及毒死蜱的降解情况发现,菌株Y3的接种可以使毒死蜱在土壤中残留时间减少12d,并且提高了堆肥化效率,缩短了堆肥达到腐熟的时间。土壤中添加的浓度为50mg/kg毒死蜱使堆肥达到腐熟的时间有所延长,通过接种菌株Y3能够明显减弱毒死蜱污染的堆肥进程的影响。以上研究表明在有机磷农药长期污染的土壤中存在大量能够以毒死蜱为碳源的微生物,这些微生物经过筛选和驯化以后能够应用到毒死蜱污染土壤的生物修复过程中。而通过接种筛选菌株Y3堆肥生物修复受毒死蜱污染土壤的方法切实可行,为堆肥修复有毒有害难降解有机污染物提供了方法上的借鉴。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
插图索引  11-12
附表索引  12-13
第1章绪论  13-42
  1.1 毒死蜱的概述  13-15
    1.1.1 毒死蜱结构及理化性质  13
    1.1.2 毒死蜱的应用概括  13-14
    1.1.3 毒死蜱的环境行为  14-15
  1.2 有机磷杀虫剂降解的主要方法  15-23
    1.2.1 氧化降解  16
    1.2.2 光降解  16-17
    1.2.3 生物降解  17-23
  1.3 典型毒死蜱降解菌的筛选及应用  23-26
  1.4 环境中毒死蜱生物降解及其代谢产物TCP的研究进展  26-28
  1.5 堆肥化生物降解有机污染物的研究  28-40
    1.5.1 堆肥法的优点  28-29
    1.5.2 堆肥法处理有机磷杀虫剂的机理  29
    1.5.3 堆肥处理过程中的微生物的作用  29-30
    1.5.4 堆肥生物处理过程控制研究  30-33
    1.5.5 影响堆肥化进程的因素  33-35
    1.5.6 堆肥化技术应用于处理难降解有机污染的研究  35-40
  1.6 本研究的主要内容  40-42
第2章毒死蜱降解菌的筛选及降解效能研究  42-51
  2.1 前言  42
  2.2 材料与方法  42-45
    2.2.1 主要设备  42
    2.2.2 主要材料  42-43
    2.2.3 培养基  43
    2.2.4 实验方法  43-45
  2.3 结果与分析  45-49
    2.3.1 毒死蜱气相色谱检测的条件以及标准曲线的绘制  45-46
    2.3.2 高效降解微生物的确定  46
    2.3.3 不同温度下降解菌的生长及对毒死蜱的降解效率  46-47
    2.3.4 不同时间段降解菌的微生物生长曲线  47-48
    2.3.5 不同降解菌的降解动力学研究结果  48-49
  2.4 讨论  49-50
  2.5 结论  50-51
第3章毒死蜱高效降解菌的生理生化鉴定  51-64
  3.1 前言  51-52
  3.2 材料与方法  52-57
    3.2.1 主要设备  52
    3.2.2 主要材料  52
    3.2.3 培养基  52-53
    3.2.4 实验方法  53-57
  3.3 结果与分析  57-61
    3.3.1 菌株形态及生理生化特性  57-58
    3.3.2 菌株的Biolog微生物自动分析系统鉴定结果  58-59
    3.3.3 菌株的DNA序列测定与系统发育分析结果  59-61
  3.4 讨论  61-63
  3.5 结论  63-64
第4章接种高效降解菌堆肥化修复毒死蜱污染土壤  64-74
  4.1 前言  64
  4.2 材料与方法  64-67
    4.2.1 主要设备  64-65
    4.2.2 主要材料  65
    4.2.3 培养基和接种剂  65
    4.2.4 实验方法  65-67
  4.3 结果与分析  67-71
    4.3.1 堆肥温度变化  67-68
    4.3.2 堆制体系理化指标  68-70
    4.3.3 堆制体系生物学指标  70
    4.3.4 堆制体系毒死蜱降解结果  70-71
  4.4 讨论  71-72
    4.4.1 毒死蜱残留对堆肥腐熟度的影响  71-72
    4.4.2 堆肥化修复毒死蜱污染土壤的可行性  72
  4.5 结论  72-74
第5章结论  74-76
  5.1 筛选出数株毒死蜱降解菌  74
  5.2 明确了筛选高效降解菌的降解特性  74
  5.3 鉴定了2株具有实际应用价值的毒死蜱降解菌株  74-75
  5.4 研究了降解菌堆肥化修复毒死蜱污染土壤的应用前景  75-76
参考文献  76-89
致谢  89-90
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录  90-91
附录B 攻读硕士学位期间所申请国家发明专利目录  91-92
附录C 琼脂糖凝胶电泳操作方法  92-93

毒死蜱降解菌的筛选、鉴定及其在污染土壤堆肥修复中的应用

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