一株高效邻苯二甲酸二丁酯降解菌的筛选、鉴定及其降解特性研究

从活性污泥中分离出1株以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为碳源和能源生长的高效降解菌DP-2,经形态观察、生化鉴定及16S rDNA序列分析,鉴定该菌株为不动杆菌(Acinetobacter sp.).采用单因素试验研究了不同试验条件(接种量、DBP浓度、NaCl浓度和碳源)对菌株DBP降解特性的影响,结果表明:接种量大于10%时,菌株DP-2在3 d内对初始浓度为10 mg·L~(-1)的DBP降解率可达到90%以上;DBP初始浓度为5—50 mg·L~(-1)时,菌株在6 d内对DBP降解率均能达到90%以上,但高浓度DBP会影响菌株DP-2生长,DBP浓度为1000 mg·L~(-1)时,DBP降解率仅为26.88%;菌株降解DBP的最佳NaCl浓度范围为0—20 g·L~(-1);此外,醋酸钠、蔗糖、葡萄糖添加对于菌株降解DBP均有一定的促进作用,其中葡萄糖效果最为明显.在此基础上,采用响应曲面法优化了菌株降解DBP的培养条件并进行了试验验证,在盐度为5 g·L~(-1),接种量为17.14%,底物浓度为9.81 mg·L~(-1),菌株对DBP的降解率为85.86%.     

一株邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)高效降解菌的筛选及其降解特性

邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)是一种高分子量的邻苯二甲酸酯(PAE),因高用量、难降解性成为一种全球性的有机污染物.从二沉池活性污泥中筛选出一株革兰氏阴性菌,能够以DEHP作为唯一碳源和能源,高效降解DEHP,命名为XB.基于其形态、生化特性以及16S r RNA基因序列分析,鉴定为Pseudomonas sp..优化其降解100 mg·L~(-1)DEHP的条件,结果表明最佳降解条件为:温度30—35℃,p H 7.0.同时,不同初始浓度下DEHP的降解动力学研究表明Pseudomonas sp.XB对DEHP的降解符合一阶动力学模型.当DEHP浓度为100 mg·L~(-1)时,降解半衰期大约为8.25 h.通过GC-MS检测到了菌株XB降解DEHP的代谢产物,如邻苯二甲酸(2-乙基己基)单酯(MEHP)和2-乙基己基醇,推导了其降解途径.菌株Pseudomonas sp.XB还可以以其他3种常见PAEs(DMP、DEP、DBP)、苯酚、苯甲酸钠以及邻苯二甲酸等有机化合物为唯一碳源和能源生长,表明其降解环境有毒物质的能力.结果证明Pseudomonas sp.XB作为生态修复PAEs生物强化菌具有潜在的适用性.     

藻毒素降解菌CQ5对MC-LR粗提液的降解动力学

针对近年来采用微生物法降解水体中的微囊藻毒素(microcystins,MCs)这一研究热点问题,以本课题组前期从太湖芦苇荡底泥中筛出的耐硼赖氨酸芽孢杆菌CQ5(Lysinibacillus boronitolerans)为考察对象,研究微生物对MC-LR的降解动力学.分别采用Logistic生长方程和Monod动力学方程构建菌株CQ5细胞生长动力学模型和MC-LR降解动力学模型.结果表明,菌株CQ5在以MC-LR粗提液为碳、氮源的无机盐培养基中的生长曲线符合Logistic生长模型,其中菌株生长环境承载量K为1.306,菌株生长平均速率r为0.1685,无量纲参数a为1.688;该菌株在6 d内可使MC-LR的浓度由14.12μg·L~(-1)降至1.57μg·L~(-1),降解率达88.86%,其一级反应速率常数k为0.3698,半衰期t_(1/2)为1.88 d;该降解过程中MC-LR浓度、菌株细胞密度和MC-LR降解速率3者间的偶合关系符合低浓度下的Monod模型,其中υ_max/K_s为0.342;一级反应动力学方程式S=e~(2.648-0.3698t)和Monod模型方程式S=14.12e~(-0.342Nt)(N=1.08)均可模拟预测降解体系中的MC-LR浓度,二者的模拟结果高度一致.本文可为研究微生物降解MC-LR的机理和推动MC-LR降解菌的工程应用提供理论参考.     

一株高效甲醛降解菌的分离筛选与降解特性研究

甲醛是一种被广泛使用的重要化工原材料和有机溶剂,其35%~40%的水溶液是医学上和科研上常用的防腐剂。然而,甲醛作为一种原生毒素,具有强烈的致癌作用,将其释放到环境中不仅严重危害人体健康,而且具有极大的环境风险。利用微生物降解甲醛已成为治理甲醛污染的重要方法。为了获得高效的甲醛降解微生物,该研究采集北京某污水处理厂的活性污泥作为菌种分离源,利用稀释平板涂布及平板划线的方法分离纯化得到一株能以甲醛为唯一碳源生长的降解菌株,并将其命名为MCA01(CGMCC11443)。通过对该菌株的菌落形态和菌株形态进行观察,并采用法国生物-梅里埃公司的VITEK 2COMPACT全自动微生物分析系统及其配套的革兰氏阴性鉴定板对该菌株进行常规快速鉴定,结果显示,MCA01与恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的相似度为99%。利用PCR扩增得到菌株的16S rRNA基因,并基于测序所得序列对菌株MCA01进行了BLAST比对及系统发育分析,结果指出此分离菌株与Pseudomonas putida的同源性为100%。综合上述方法,鉴定所分离的菌株MCA01属于恶臭假单胞菌。在以甲醛为唯一碳源的基础培养基中对菌株MCA01的甲醛耐受性及降解特性进行了研究,结果显示菌株MCA01至少能耐受1 600 mg·L~(-1)的甲醛浓度。当甲醛初始浓度≤1 000 mg·L~(-1)时,菌株MCA01能够在12 h内完全降解溶液中的甲醛;当甲醛浓度增至1 600 mg·L~(-1)时,菌株MCA01在24 h内对甲醛降解率为38.5%。菌株MCA01对甲醛具有良好的降解效率,该研究结果对殡仪场所内防腐废水等受甲醛污染环境的微生物治理具有较好的科学意义和应用价值。     

低温条件下苯酚降解菌的分离鉴定及降解特性

在15℃低温的条件下,从本溪钢铁集团公司焦化厂曝气池活性污泥中分离、筛选得到1株高效苯酚降解菌,即Bb-2,它对起始质量浓度为400 mg·L-1的苯酚降解率为74.8%.经形态观察和生理生化实验,初步鉴定为假单胞菌属.该菌株能在4～40℃的温度条件下生长繁殖,因此为耐冷菌.当醋酸钠和葡萄糖作为第二碳源存在时,促进了低温下Bb-2对苯酚的生物降解.采用反应动力学方程拟合其降解过程,初始苯酚质量浓度较低时,遵循Monod方程;初始质量浓度较高时,其降解过程以基质抑制型的Haldane方程为主.     

一株既产表面活性剂又高效降解石油烃菌株的鉴定及降解效果

在修复石油烃污染的环境时,多采用表面活性剂增强修复效果,而一些微生物既能降解石油烃,又能代谢分泌表面活性剂,从而促进油的乳化,提高油的分散程度,增大菌株和油珠的接触面积,提高其对石油烃的降解,增强修复效果。该研究从石油污染土壤中筛选出一株既产生物表面活性剂又高效降解石油烃的菌株B-6。通过观察形态特征、生理生化试验及16S r DNA序列分析,对菌株进行鉴定。并研究了菌株产生物表面活性剂及降解石油烃的特性。实验结果表明,B-6初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。菌株B-6的发酵液经粗提后,得到黄褐色粘稠状生物表面活性剂粗品,其产量为2.19 g·L~(-1)。红外光谱分析表明,菌株B-6在代谢过程中能产生糖脂类生物表面活性物质。该菌株用于水中石油烃的降解,石油烃初始浓度为2 000 mg·L~(-1),120 r·min~(-1)、30℃下振荡培养5 d后,菌株对石油烃的降解率达99.13%。     

双塞头固定化细胞反应器降解TCE

为探究固定化细胞对三氯乙烯(TCE)的生物降解特性及机理,以优选的活性炭纤维为固定化材料,构建双塞头固定化细胞反应器;利用填埋场覆盖层富集筛选的高效混合菌SWA1为生物介质开展细胞固定化及TCE生物降解研究;运用扫描电镜,荧光定量PCR和高通量测序技术分别考察TCE降解前后固定化微生物微观结构、关键酶表达丰度和混合菌群落结构变化.结果显示:(1)该固定化细胞反应器对微生物具有良好的固定化效果,且微生物可维持较高活性(甲烷氧化速率为0.6μmol g~(-1) d~(-1));(2)在TCE初始浓度为18 mg/L时,反应1 d降解率为94.1%,降解过程中有8.7μmol有机氯转化为氯离子;(3)反应器中TCE降解关键酶为甲烷单加氧酶和苯酚羟化酶,TCE降解后优势菌属为Anaerolineaceae_unclassified(0.6%-19.9%)和甲基孢囊菌属Methylocystis(0-15.8%).该双塞头固定化细胞反应器能高效去除氯代烃类污染物,可为含氯有机废水高效生物治理的工程应用提供参考.     

功能植物内生细菌筛选及对多环芳烃降解效能研究

功能植物内生细菌在防治土壤和植物多环芳烃(PAHs)污染方面具有潜力。从PAHs污染区采集了铁苋菜(Acalypha australis)、香附子(Cyperus rotundus)和麦冬(Ophiopogon japonicus)等健康植物样品,采用平板直接分离法获得8株能降解芘的植物内生细菌,主要为Enterobacter、Chitinophaga和Xanthomonas等菌属,其10 d对芘(50mg·L~(-1))的降解率为7. 59%～45. 50%。综合内生细菌在共代谢基质存在条件下的芘降解效能,选择从麦冬中分离出的Enterobacter sp. PRd5细菌为研究对象,探究其在各种环境条件下的芘降解性能。结果显示,Enterobacter sp.PRd5 10 d对芘(50 mg·L~(-1))的降解率为41. 37%～50. 63%,7 d可降解95%以上的萘(500 mg·L~(-1))、芴(100mg·L~(-1))和菲(50 mg·L~(-1))等低分子量多环芳烃,10 d对荧蒽(50 mg·L~(-1))和苯并[a]芘(10 mg·L~(-1))等高分子量多环芳烃的降解率分别为35. 89%和17. 44%。降解芘的优化条件研究结果显示,Enterobacter sp. PRd5在p H值6. 0～8. 0、温度25～35℃、外加盐浓度0～10 g·L~(-1)、装液量10～30 mL·(100 mL)-1、接种量3%～17%、芘初始质量浓度25～50 mg·L~(-1)和外加100 mg·L~(-1)葡萄糖条件下,可获得较高的芘降解效能。     

单壁碳纳米管对Arthrobacter sp.W1生长及苯酚降解功能的影响

单壁碳纳米管(SWCNTs)对大肠杆菌等模式菌株的生长抑制作用明显,为了解SWCNTs对具有环境功能的菌株的作用,以苯酚降解菌Arthrobacter sp.W1为对象,考察不同浓度SWCNTs下菌株W1的生长曲线和苯酚降解曲线,并通过扫描电镜观察、细胞凋亡检测、DNA泄漏量分析和活性氧产量分析考察作用机制.结果表明,特定浓度范围的SWCNTs(0.5-5.0 mg/L)会加快W1的苯酚降解速率,且1.5-2.0 mg/L SWCNTs不抑制W1的生长.SWCNTs在溶液中形成团簇并吸附W1细胞,且对W1产生以物理穿刺为主的毒性作用,但在特定浓度范围的SWCNTs条件下,SWCNTs-菌株-苯酚体系增加了菌体与苯酚的接触机会,从而对W1生长和苯酚降解产生明显的促进作用.本研究结果可为进一步揭示SWCNTs的环境微生物效应提供理论依据.     

间甲酚降解Citrobacter farmeri 的降解特性及代谢途径解析

考察了在不同温度、pH值、摇床转速、氮源等环境和营养条件下,间甲酚降解菌Citrobacter farmeri对降解速率和降解过程中反应液的TOC值、紫外吸收及酶活的变化.结果表明,Citrobacter,farmeri降解间甲酚的最适温度为35℃,培养基初始pH值为6.5-8.0,摇床转速为170 r·min~(-1),无机氮比有机氮和氨态氮比硝态氮更利于Citrobacter farmeri对间甲酚的降解;当间甲酚初始浓度低于375mg·l~(-1)时,Citrobacter farmeri降解间甲酚符合零级动力学方程;间甲酚初始浓度约为60 mg·l~(-1)时约4 h完全降解,TOG的去除率8 h内可达到77%,之后几乎不变;Citrobacter farmeri可完全降解约600 mg·l~(-1)的间甲酚,表现出高效与强耐受能力的结合.对酶活的测定发现,儿茶酚1,2-双加氧酶有明显增大,初步判断Citrobacter farmeri以邻位裂解的途径对间甲酚进行降解.