两共生菌降解典型含氧多环芳烃1-萘酚及其协同作用研究

论文摘要

1-萘酚是多环芳烃（PAHs）降解过程中极易积累的典型含氧多环芳烃（OPAHs）,其难降解、毒性大、易扩散,直接影响PAHs污染环境的修复效果。节杆菌和芽孢杆菌广泛存在于自然土壤环境中,且无致病作用,本文研究课题组前期从OPAHs污染土壤中分离出的两种共生菌株—成晶节杆菌NT16和芽孢杆菌NG16降解1-萘酚的特性和协同机制,为OPAHs污染环境实际修复中微生物群落协同降解污染物提供了重要参考。本文以HPLC、TOC、GC-MS等为主要检测方法,以1-萘酚为目标污染物,优化NT16菌和NG16菌降解1-萘酚的营养与培养条件,研究两菌株降解1-萘酚的特性、协同降解机理及相互作用特征。获得以下成果:（1）NG16菌能在最高浓度为50 mg/L的1-萘酚存在下保持较高细胞生长活性;NT16菌和NG16菌以1-萘酚为唯一碳源生长的最适pH范围分别为7.58和68,最适pH条件下,两菌株降解1-萘酚效率最高分别为55%和58%;NaCl含量影响NT16菌和NG16菌降解1-萘酚的的效率,最高抗盐量均可达8 g/L;培养液中Fe3+浓度明显影响NT16菌代谢1-萘酚的活性,在最适Fe3+浓度0.92.7 mg/L时,代谢效率显著提高。（2）硫源会影响NT16菌和NG16菌代谢1-萘酚的效率,含硫无机化合物还原性越强,越不适合作为两菌株的硫源。SO42-是两菌株的最适硫源,适合的硫源含量能提高菌株代谢1-萘酚的效率,当SO42-浓度为0.5×10-33 mol/L时,与无外加硫源体系相比,5 d内NT16菌和NG16菌对1-萘酚的降解效率分别提高约15%和10%。丙二酸、丁二酸、戊二酸等共存碳源均能加速NT16菌和NG16菌对1-萘酚的代谢。其中丙二酸共存时促进作用最为明显,与无共存碳源相比,NT16菌和NG16菌降解1-萘酚的效率分别提高约15%和20%,矿化度也显著提高。对羟基苯乙酸为NG16菌降解1-萘酚过程中极易积累的中间产物,其大量积累阻碍了NG16菌对1-萘酚的降解和矿化进程。但对羟基苯乙酸与1-萘酚共存时,却能加速NT16菌对1-萘酚的降解效率和矿化度。（3）NT16菌和NG16菌能协同促进1-萘酚的降解与矿化。与单一NT16菌和单一NG16菌相比,在最佳复配比例1:1条件下,两菌株以1-萘酚为碳源生长的OD600nm值分别提高0.8和0.4,对1-萘酚的降解率分别提高20%和10%。NT16菌和NG16菌协同降解1-萘酚可按两个途径进行:其一,1-萘酚羟化后开环,进入邻苯二甲酸代谢途径。NT16菌更易进入该途径,而NG16菌难以通过该途径降解1-萘酚;其二,1-萘酚羟化后开环,进入苯丙酸代谢途径。NG16菌迅速将1-萘酚转化为对羟基苯乙酸,并有明显积累,而NT16菌无法高效降解1-萘酚,却能快速降解NG16菌产生的对羟基苯乙酸,并转化成小分子有机酸。两菌株协同降解1-萘酚的代谢途径互补,可实现1-萘酚的高效矿化。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 含氧多环芳烃的理化性质、来源、危害及污染现状
•     1.1.1 含氧多环芳烃的理化性质
•     1.1.2 含氧多环芳烃的来源
•     1.1.3 含氧多环芳烃的危害
•     1.1.4 含氧多环芳烃的污染现状
•   1.2 典型含氧芳烃1-萘酚的研究现状
•     1.2.1 1-萘酚的特性分析及其净化技术研究现状
•     1.2.2 微生物降解1-萘酚的影响因素
•     1.2.3 微生物降解1-萘酚的机理研究
•     1.2.4 微生物协同降解1-萘酚的研究现状
•   1.3 节杆菌和芽孢杆菌降解1-萘酚的研究现状
•     1.3.1 节杆菌及其降解1-萘酚的研究现状
•     1.3.2 芽孢杆菌及其降解1-萘酚的研究现状
•     1.3.3 单一菌株降解1-萘酚的限制因素分析
•     1.3.4 成晶节杆菌NT16 和共生芽孢杆菌NG16 的特性
•   1.4 本论文的研究意义及内容
•     1.4.1 本论文的研究意义
•     1.4.2 本论文的研究内容
• 2 实验材料与方法
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 实验试剂
•     2.1.2 实验仪器
•     2.1.3 受试菌株
•     2.1.4 培养基组成
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 菌株种子液的制备方法
•     2.2.2 菌株以1-萘酚为唯一碳源生长的实验方法
•     2.2.3 测定1-萘酚降解体系降解率的实验方法
•     2.2.4 测定1-萘酚降解体系总有机碳（TOC）的实验方法
•     2.2.5 鉴定1-萘酚降解体系中间产物的实验方法
•     2.2.6 测定1-萘酚降解体系紫外光谱的实验方法
•   2.3 测定方法
•     2.3.1 菌株生长值的测定方法
•     2.3.2 1 -萘酚降解体系降解率的高效液相色谱测定方法
•     2.3.3 1 -萘酚降解体系的总有机碳（TOC）含量测定方法
•     2.3.4 1 -萘酚降解体系中间产物的GC-MS测定方法
•     2.3.5 1 -萘酚降解体系的紫外分光光度计测定方法
• 3 成晶节杆菌NT16 降解1-萘酚的特性及条件优化
•   3.1 不同培养液初始pH下 NT16 菌代谢1-萘酚的特性
•   3.2 不同含盐量下NT16 菌代谢1-萘酚的特性
•   3.3 不同共代谢碳源下NT16 菌代谢1-萘酚的特性
• 3+浓度下NT16 菌代谢1-萘酚的特性'>  3.4 不同Fe³⁺浓度下NT16 菌代谢1-萘酚的特性
•   3.5 不同含硫无机物下NT16 菌代谢1-萘酚的特性
•     3.5.1 不同硫酸根离子浓度下NT16 菌代谢1-萘酚的特性
•     3.5.2 不同亚硫酸根离子浓度下NT16 菌代谢1-萘酚的特性
•     3.5.3 不同硫代硫酸根离子浓度下NT16 菌代谢1-萘酚的特性
•   3.6 本章小结
• 4 芽孢杆菌NG16 降解1-萘酚的特性及条件优化
•   4.1 不同1-萘酚浓度下NG16 菌代谢1-萘酚的特性
•   4.2 不同培养液初始pH下 NG16 菌代谢1-萘酚的特性
•   4.3 不同含盐量下NG16 菌代谢1-萘酚的特性
•   4.4 不同共代谢碳源下NG16 菌代谢1-萘酚的特性
•   4.5 不同含硫无机物下NG16 菌代谢1-萘酚的特性
•     4.5.1 不同硫酸根离子浓度下NG16 菌代谢1-萘酚的特性
•     4.5.2 不同亚硫酸根离子浓度下NG16 菌代谢1-萘酚的特性
•     4.5.3 不同硫代硫酸根离子浓度下NG16 菌代谢1-萘酚的特性
•   4.6 本章小结
• 5 成晶节杆菌NT16 和共生芽孢杆菌NG16 协同降解1-萘酚的特性机理及相互作用特征
•   5.1 不同复配比例下NT16 菌和NG16 菌协同降解1-萘酚的生长特性
•   5.2 最优条件下NT16 菌、NG16 菌及其协同降解1-萘酚的特性
•     5.2.1 以1-萘酚为唯一碳源的生长特性
•     5.2.2 以1-萘酚为唯一碳源生长过程的同步降解效率
•     5.2.3 以1-萘酚为唯一碳源生长过程的同步矿化程度
•   5.3 NT16 菌和NG16 菌协同降解1-萘酚的机理及相互作用特征
•     5.3.1 NT16 菌、NG16 菌及其协同降解1-萘酚过程的中间代谢产物分析
•     5.3.2 NT16 菌、NG16 菌降解对羟基苯乙酸的特性
•     5.3.3 NT16 菌和NG16 菌协同降解1-萘酚的相互作用特征及推测代谢途径
•   5.4 本章小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 樊昕

导师: 聂麦茜

关键词: 成晶节杆菌,芽孢杆菌,含氧多环芳烃,萘酚,协同作用,降解机理

来源: 西安建筑科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 西安建筑科技大学

分类号: X172;X592

DOI: 10.27393/d.cnki.gxazu.2019.000358

总页数: 80

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