高效苯胺降解菌的筛选鉴定、降解特性及降解途径的研究.pdf

高效苯胺降解菌的筛选鉴定、降解特性及降解途径的研究

中文摘要

苯胺及其化合物是广泛应用的化工原料，是一种高生物毒性的工业产品，即使在低

浓度下，其相关的废水已经随着人类的生产而在世界范围内大规模流出，会造成严重的

污染问题，其中微生物处理环境污染的方法目前备受青睐。面对环境和社会需求，各种

苯胺废水处理方法应运而生，包括物理法（以吸附技术为代表）、化学法（以高级氧化

法为代表）和生物法（以活性污泥法为代表）。其中，生物法具有二次污染少、运行成

本低、灵活适应工业废水水质水量波动的独特优势。因此，寻找一种高效降解苯胺的菌

株尤为重要。

本论文对山西师范大学污水处理站曝气池中取得的活性污泥进行驯化，经过初筛、

复筛，分离出能高效降解苯胺的菌株，对其进行形态、生理生化以及分子学鉴定，探究

和分析了菌株对苯胺的降解特性，以及共代谢物质的添加对菌株降解苯胺的影响，并采

用RT-qPCR技术推测了分离菌株对苯胺的降解途径，旨在为分离菌株应用于实际处理苯

胺污染提供理论依据和材料。主要研究结果如下：

1.从山西师范大学污水处理站曝气池中取得活性污泥，将其驯化后，分离筛选出1

株能高效降解苯胺的菌株SW-1，在1000mg/L初始浓度下菌株SW-1的苯胺降解率达到

了99.995%；通过形态学、生理生化和16SrRNA基因水平等对菌株进行分析，菌株SW-1

大小约为0.4~0.6μm×2.5~3.0μm，杆状，菌落呈乳白色且不透明，革兰氏阴性，鉴定

菌株SW-1为湖生代尔夫特菌（Delftialacustris）。

2.为探究不同苯胺初始浓度对菌株D.lacustrisSW-1苯胺降解的影响，分别测定了

在苯胺浓度为500mg/L、1000mg/L、1500mg/L、2000mg/L、2500mg/L、2800mg/L、

3000mg/L时，菌株SW-1在无机盐培养基中培养40h的苯胺降解曲线，结果表明：在

苯胺浓度为500~2800mg/L时，菌株均能正常降解苯胺，在苯胺浓度为3000mg/L时，

菌株对苯胺的降解率基本为0，在苯胺浓度为500~1000mg/L时，菌株在32h内降解完

苯胺。说明高浓度苯胺抑制了苯胺降解，对菌株SW-1有毒害作用，后续实验选择1000

mg/L浓度的苯胺作为研究对象。同时测定了菌株在该浓度的生长曲线及苯胺降解曲线，

I

结果表明：菌株SW-1的生长与苯胺的降解是同步的，且后续实验选择28h作为菌株

的培养时间，以便苯胺浓度的检测。

3.为探究菌株SW-1的苯胺降解性能，分别在不同pH、温度、转速、接菌量条件

下研究菌株的苯胺降解性能，根据单因素分析结果，设计了Box-Benhnken实验及响应面

分析，结果表明：在苯胺初始浓度为1000mg/L时，其苯胺降解条件最优组合为pH6.0，

温度30.6℃，接种量2%，转速165r/min，在此基础下，菌株SW-1对苯胺的降解率在

28h时最高可达67.22±2.97%。

4.为菌株SW-1快速降解苯胺选择合适的共代谢基质，通过添加不同共代谢物质，

探究了菌株SW-1对苯胺降解的影响，结果为当共代谢物质分别为乙酸钠、葡萄糖、叶

酸、维生素B1、蔗糖、邻苯二酚时，在苯胺初始浓度为1000mg/L时，菌株SW-1在28h

时对苯胺降解率均有提高，降解率分别为97.36±2.14%、90.53±2.08%、88.77±3.69%、

79.33±1.08%、75.67±0.85%、70.74±0.211%，分别比空白组提高了28.02±2.14%、21.10

±2.17%、19.43±3.69%、10.0±1.08%、6.29±0.79%、1.40±0.21%，表明当共代谢物

质为乙酸钠时，菌株SW-1对苯胺降解效果最好。

5.对菌株SW-1苯胺降解过程中氨氮含量进行动态监测，苯胺浓度降低趋势对应于

++

NH-N含量增加趋势，说明反应液中的NH是来源于菌株SW-1对苯胺的降解，明确

44

+

了菌株对苯胺降解的第一步是将其转化为邻苯