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降解BTX的复合微生物菌剂制备及高效降解菌的研究

作　者: 叶峰
导　师: 陈建孟；张丽丽
学　校: 浙江工业大学
专　业: 环境工程
关键词: 苯系物复合微生物菌剂去除率菌株选育 PCR-DGGE 诱变育种
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 226次
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内容摘要

本研究将定向驯化后具备高效降解苯系物能力的活性污泥作为种泥,在特定的载体上实施高密度发酵扩大培养,制成复合微生物菌剂。菌剂中的有效活菌数>10⁹CFU/g,含水量<5%,可替代活性污泥直接投加,具有同驯化的活性污泥相当的降解性能。分别考察了pH值、烘干温度、载体比例对菌剂降解性能的影响,获得了菌剂制备的最佳工艺条件:pH9.0,烘干温度35℃,麦麸:纤维素:稳定剂比例为85%:10%:5%。该菌剂具有较好的稳定性,可在4℃稳定保存6个月,仍保持对BTX较高的去除效率,相对活性污泥更适合保存。从用于制备上述复合微生物菌剂的高活性混合菌种中,选育到4株能同时高效降解BTEX混合物的菌株,分别命名为苯2-2、甲苯3-1、甲苯3-2、H1-4,基于菌株的形态与生理生化特征分析,及16S rDNA序列系统学分析和Biolog鉴定结果,可确定这4株菌株分别为Microbacterium oxydans（氧化微杆菌）、Burkholderia cepacia（伯克霍尔氏菌）、Mycobacterium cosmeticum（分枝杆菌）、Bacillusamyloliquefaciens（解淀粉芽孢杆菌）,经查阅相关文献,可确定上述菌株为降解BTX的新性能物种。菌株苯2-2、甲苯3-1、甲苯3-2、H1-4的最适生长温度都为30℃,最佳pH分别为8、6、7、8,此时菌株的生长和对苯系物的降解能力都达到最高。当苯、甲苯、乙苯和邻二甲苯的浓度分别低于500mg/L、300mg/L、100mg/L和125mg/L时,菌株生长良好,且苯系物在120h内大致被降解完全。菌株对单一底物和混合底物的降解特性表明,其在混合底物的情况下生长与降解能力要稍弱于对单一底物的降解能力,菌株苯2-2、甲苯3-1、甲苯3-2、H1-4对4种苯系化合物的降解难易程度分别为邻二甲苯>乙苯>甲苯>苯、邻二甲苯>乙苯>苯>甲苯、邻二甲苯>乙苯>苯>甲苯、邻二甲苯>乙苯>甲苯>苯。基于上述菌株的降解特性制备的菌剂,其对苯系物的降解性能与对应菌株降解性能相似,表明上述菌株在本试验的制备工艺中均可实现高密度发酵,而保留其对目标污染物的高效降解性能,可用于高效菌剂的制备。对选育的野生型菌株进行⁶⁰C_Oγ射线诱变,成功获得两株对BTX降解能力得到进一步提升的正突变株1-1000-4、7-1000-1。正突变菌株1-1000-4相对于原始野生型菌株苯2-2,对苯、甲苯、邻二甲苯的降解能力可分别提高41.6%、31.6%、33%左右;突变菌株7-1000-1相对于原始菌株H1-4,其降解能力的提高更为明显,对苯、甲苯、邻二甲苯的降解能力分别提高了70%、31.4%、33.3%。同时这两株菌株具有良好的的传代稳定性,其诱变获得的优良性状不会因传代而丢失,可为特效菌剂制备奠定基础。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第一章绪论  13-28
  1.1 BTX的危害  13-18
    1.1.1 BTX的污染现状  13-14
    1.1.2 BTX的物理化学性质  14-16
    1.1.3 BTX对人类生态环境的潜在危害  16-18
  1.2 BTX的污染治理技术研究进展  18-22
    1.2.1 物理法  18-19
    1.2.2 化学法  19-20
    1.2.3 生物降解技术  20-22
  1.3 复合微生物菌剂的研究进展  22-24
    1.3.1 微生物技术领域  23
    1.3.2 环保领域  23-24
  1.4 PCR-DGGE技术在环境工程生物处理研究中的应用  24-26
  1.5 课题研究意义和内容  26-28
    1.5.1 课题研究意义  26
    1.5.2 课题研究内容  26-27
    1.5.3 课题创新之处  27
    1.5.4 课题来源  27-28
第二章材料与分析方法  28-38
  2.1 实验材料  28-31
    2.1.1 活性污泥  28
    2.1.2 培养基  28
    2.1.3 菌剂的载体组成  28
    2.1.4 实验药品  28-30
    2.1.5 实验仪器  30-31
  2.2 分析监测项目与方法  31-38
    2.2.1 工艺参数测定  31-32
    2.2.2 活性污泥定向驯化方法  32
    2.2.3 复合微生物菌剂制备方法  32-33
    2.2.4 菌剂制备参数优化及其稳定性实验  33
    2.2.5 高效降解菌株的分离纯化  33-34
    2.2.6 菌株的生理生化分析  34
    2.2.7 微生物相观察  34
    2.2.8 菌株耗氧速率测定  34
    2.2.9 菌种鉴定  34-36
    2.2.10 变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析  36-37
    2.2.11 菌株的~(60)Coγ射线诱变  37-38
第三章复合微生物菌剂的研制及其工艺考察  38-49
  3.1 高效复合微生物菌剂的研制  38-40
    3.1.1 驯化过程中活性污泥的降解性能  38-39
    3.1.2 复合微生物菌剂的基本特性及形态  39-40
  3.2 高效复合微生物菌剂制备工艺条件的优化  40-44
    3.2.1 pH对菌剂降解效率的影响  40-41
    3.2.2 烘干温度对菌剂降解效率的影响  41-42
    3.2.3 复合微生物菌剂正交实验  42-44
  3.3 复合微生物菌剂功能群落特征分析  44-45
  3.4 复合微生物菌剂同活性污泥性能比较  45-46
  3.5 复合微生物菌剂稳定性实验  46-47
  3.6 本章小结  47-49
第四章 BTX高效降解菌株选育、性能研究及菌剂构建  49-72
  4.1 BTX高效降解菌株的选育  49-50
    4.1.1 菌株对BTX降解能力的初筛  49-50
    4.1.2 菌株对BTX降解能力的复筛  50
  4.2 BTX高效降解菌株的鉴定  50-61
    4.2.1 菌株的形态特征与生理生化分析  51-54
    4.2.2 菌株的16S rDNA序列分析及其系统发育树的建立  54-59
    4.2.3 菌株的Biolog实验结果  59-61
  4.3 菌株对BTEX的降解特性  61-68
    4.3.1 温度对菌株降解特性的影响  61-62
    4.3.2 pH对菌株降解特性的影响  62-64
    4.3.3 菌株对不同初始浓度的BTEX的降解情况  64-66
    4.3.4 菌株对BTEX混合底物的降解情况  66-68
  4.4 菌株耗氧速率  68-69
  4.5 菌剂构建  69-70
  4.6 本章小结  70-72
第五章 BTX降解菌株的改造与~(60)COγ射线诱变  72-80
  5.1 ~(60)Coγ射线  72-73
  5.2 ~(60)Coγ射线诱变结果  73-76
  5.3 诱变菌株的传代稳定性  76-78
  5.4 本章小结  78-80
第六章结论与建议  80-83
  6.1 结论  80-82
  6.2 建议  82-83
附录  83-86
参考文献  86-94
致谢  94-95
攻读学位期间发表的学术论文目录  95

降解BTX的复合微生物菌剂制备及高效降解菌的研究

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