菌丝球固定化体系构建及其对水中阿特拉津降解效能研究

论文摘要

除草剂阿特拉津是应用广泛的农药之一,近年来已造成地表水、土壤等严重污染。生物修复法相较于其他方法更具优势,但降解菌投加到水体中不易固定和回收。为防止工程菌大量流失,本研究利用菌丝球与降解菌群形成固定化体系,解析菌丝球固定化与菌群结构变化的关联,考察体系降解及利用性能,并筛选出高效阿特拉津降解菌株,为阿特拉津生物处理提供可利用资源。该研究从长期施用阿特拉津的玉米田表层土中富集到混合菌群,经两阶段驯化培养,菌群可在8 h左右将浓度为50 mg/L的阿特拉津全部去除。按照先培养后吸附的方法将功能菌群固定在黑曲霉Y3菌丝球上,对固定化混合体系的形成效果进行表征分析,并探究菌丝球稳定性变化情况,菌丝球固定化体系的稳定性良好,完整性系数保持在92%以上。利用高通量测序技术分析环境菌群驯化前后（T、HJ）及菌丝球混合体系（HQ）群落结构变化,发现驯化前后群落组成差异性较大,样本T中菌群丰富度较高,仅有7个菌属丰度驯化后明显升高,其中Paenibacillus丰度增幅最大,为26.31%,其次为Pseudomonas以及Paenarthrobacter;对比吸附前后共有12个菌属差异性变化明显,其中占比增多及减少最大比例的菌属分别为Paenarthrobacter和Pseudomonas。以水中阿特拉津为降解目标物,优化处理条件为:菌液(OD600=1)体积30 mL、pH=7、吸附时间6-8 h、温度30℃。通过混合体系与单一菌丝球比较分析体系处理效能及添加菌丝球优势,菌球耦合体系可实现100%阿特拉津的高效去除。对菌丝球重复利用性能进行考察,其再利用性良好,混合菌丝球体系在循环6次使用后对水中阿特拉津去除率保持在90%以上。从功能菌群中筛选出3株阿特拉津降解菌分别为WL-1、WL-2、WL-3。经形态特征、16S rDNA序列鉴定,初步鉴定WL-1为Agrobacterium tumefaciens种属、WL-2及WL-3为Arthrobacter sp.。探究三株菌对阿特拉津降解效能,阿特拉津浓度设置为50 mg/L,WL-1在24 h去除率达68.4%,WL-2和WL-3分别在4 h、5 h达到100%去除率。对比其他阿特拉津降解菌株,WL-1比同属菌株更具优势,WL-2及WL-3去除效率较高,可实现阿特拉津高效去除。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景
•   1.2 阿特拉津研究现状
•     1.2.1 阿特拉津污染现状及危害
•     1.2.2 阿特拉津污染物的修复技术
•   1.3 菌丝球研究现状
•     1.3.1 菌丝球的形成及生长特性
•     1.3.2 影响菌丝球形成的因素
•     1.3.3 菌丝球在废水处理中的应用
•   1.4 存在问题
•   1.5 课题研究目的及主要研究内容
•     1.5.1 研究目的
•     1.5.2 研究内容
•     1.5.3 技术路线图
• 第2章 材料与方法
•   2.1 实验材料与试剂仪器
•     2.1.1 实验菌株
•     2.1.2 土壤样品
•     2.1.3 实验用培养基
•     2.1.4 实验试剂及药品
•     2.1.5 实验仪器
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 菌丝球的培养及自固定体系构建
•     2.2.2 菌株的富集分离及鉴定
•     2.2.3 菌丝球吸附效果分析
•     2.2.4 微生物群落结构分析
•     2.2.5 混合体系处理阿特拉津效能影响因素
•     2.2.6 菌丝球重复利用性能考察
•     2.2.7 阿特拉津浓度测定
•     2.2.8 数据分析方法
• 第3章 菌丝球固定化体系构建及形成效果分析
•   3.1 引言
•   3.2 菌丝球-降解菌群体系初建
•     3.2.1 纯菌菌丝球培养
•     3.2.2 混合体系初建
•     3.2.3 混合体系降解阿特拉津小试
•   3.3 菌丝球自固定阿特拉津降解菌群的驯化及体系重建
•     3.3.1 降解菌群驯化
•     3.3.2 混合体系重建
•   3.4 自固定化混合体系形成效果分析
•     3.4.1 载体吸附前后表面特征分析
•     3.4.2 Zeta电位分析
•     3.4.3 傅里叶红外光谱分析
•     3.4.4 菌丝球完整性分析
•   3.5 本章小结
• 第4章 微生物群落结构特征分析
•   4.1 引言
•   4.2 微生物多样性分析
•   4.3 PCOA分析
•   4.4 微生物群落结构分析
•     4.4.1 门水平下的群落结构组成
•     4.4.2 科水平下优势菌群分布特征
•     4.4.3 属水平下优势菌群分布特征
•   4.5 本章小结
• 第5章 菌丝球固定化体系去除效能及降解菌株筛选
•   5.1 引言
•   5.2 菌丝球-功能菌群混合体系处理效能影响因素
•     5.2.1 菌群生物量对混合菌丝球处理效果影响
•     5.2.2 初始pH对处理效能影响
•     5.2.3 吸附时间对处理效能影响
•     5.2.4 培养温度对处理效能影响
•   5.3 菌丝球自固定化混合体系利用效能分析
•     5.3.1 菌丝球及混合体系效能对比
•     5.3.2 菌丝球重复利用性能考察
•   5.4 阿特拉津降解菌株分离鉴定及其降解能力研究
•     5.4.1 菌丝球共生高效阿特拉津降解菌的分离纯化及菌株筛选
•     5.4.2 阿特拉津高效降解菌株的鉴定
•     5.4.3 菌株降解效能研究及对比分析
•   5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 尤嘉懿

导师: 杨基先

关键词: 菌丝球,阿特拉津,固定化,生物质载体,微生物群落结构

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

专业: 生物学,环境科学与资源利用,农业基础科学

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: Q939.9;X592

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.004180

总页数: 71

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