五氯苯酚对厌氧颗粒污泥微生物的毒性作用_周洪波

五氯苯酚对厌氧颗粒污泥微生物的毒性作用周洪波1,陈坚2(1.中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083;2.江南大学工业生物技术教育部重点实验室,江苏无锡214036)摘要:通过间歇培养方式研究了五氯苯酚对上流式厌氧污泥床和厌氧膨胀颗粒床反应器厌氧颗粒污泥微生物的毒性作用.结果表明:五氯苯酚对厌氧颗粒污泥中微生物有较强的毒性;低浓度PCP对厌氧颗粒污泥中微生物辅酶F420含量、磷酸酯酶活性以及胞外多聚物的分泌都有抑制作用,高浓度PCP则直接杀死菌体;PCP对厌氧颗粒污泥中不同微生物活性有不同的抑制作用,对利用乙酸的甲烷菌和利用丙酸和丁酸的产氢产乙酸菌都有强烈的抑制作用;EGSB反应器厌氧颗粒污泥对PCP的抑制有更强的耐受能力.关键词:五氯苯酚;毒性;厌氧颗粒;污泥;活性中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1005-9792(2002)05-0469-04五氯苯酚(Pentachlorophenol,简称PCP)应用广泛[1],是一种难降解的人工合成化合物,对人类和其他生物具有“三致”(致癌、致畸和致突变)作用.厌氧消化是处理PCP废水的适宜方法,一些科技工作者应用上流式厌氧污泥床(UpflowAnaerobicSludgeBed,简称UASB)反应器、复合反应器、流化床反应器以及厌氧折流板反应器等对PCP废水的处理进行了研究[2-5],认为PCP可能对反应器中厌氧污泥产生毒性.PCP对厌氧污泥中甲烷菌和产酸菌有抑制作用,对甲烷菌的严重抑制作用有可能导致反应器酸化[6,7].厌氧膨胀颗粒床反应器(ExpandedGranularSludgeBlanket,简称EGSB),是第3代高效厌氧反应器,具有一些独特的性质[8].目前,应用EGSB反应器处理含PCP废水的报道较少,在此,作者以EGSB和UASB反应器中培养的颗粒污泥为对象,研究PCP对厌氧颗粒污泥的物理化学性质、生物性质等的影响.1材料和方法1.1厌氧颗粒污泥以无锡太湖水啤酒有限公司废水处理厂UASB反应器中的颗粒污泥为接种污泥,将葡萄糖合成废水在2LUASB反应器中长期培养[8].1.2PCP对厌氧颗粒污泥产甲烷毒性测定在125mL的血清瓶中加入50mL合成废水,废水配方与文献[8]中无葡萄糖、酵母膏的配方相同.通过加入浓缩的PCP-Na贮备液(50gL)配制成浓度不同的PCP溶液(以HPLC实测为准).挥发性脂肪酸(VFA)(乙酸钠、丙酸钠、丁酸钠的浓度均为2molL)加入量各为1.5mL.加入厌氧颗粒污泥使挥发性悬浮物(VSS)质量浓度为15～20gL,调节pH至7.0,与不加PCP时相对照,在35℃水浴条件下测定比产甲烷活性(SpecificMethanogenicActivity,简称SMA)以及剩余VFA浓度.1.3分析方法a.VSS测定:采用重量法[9].b.PCP分析方法:往1mL水样中加入0.3mL乙腈,在转速为10000rmin时离心10min,再经0.22μm微孔滤膜过滤,置4℃环境中保存,用于HPLC分析.HPLC分析条件为惠普系列1100和eclipseC18反相柱.流动相由90%甲醇和10%的乙酸水溶液组成,其中,乙酸水溶液质量分数为2%,流速为1mLmin,柱温为30℃,检测波长为319nm.c.颗粒污泥SMA的测定:采用史氏发酵法[9].d.厌氧颗粒污泥中辅酶F420的测定:采用紫外收稿日期:2002-05-19基金项目:同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室2000年开放课题基金资助项目(2000-01)作者简介:周洪波(1969-),男,湖南湘潭人,中南大学副教授,博士,从事环境生物技术研究.第33卷第5期2002年10月中南工业大学学报J.CENT.SOUTHUNIV.TECHNOL.Vol.33No.5Oct.2002分光光度法[9].e.磷酸酯酶活性的测定:以对硝基苯酚磷酸二钠(PNP)为底物,采用分光光度法测定[9].f.胞外多聚物(ECPs)的测定:采用硫酸法[10].g.VFA测定:采用气相色谱法[11]、FFAP毛细管柱、FID检测器测定.样品处理:将3mL水样在转速为10000rmin时离心过滤,加入一小滴浓硫酸酸化水样和2mL乙醚萃取,充分震荡1min,静置1h后,取乙醚相进行分析.2结果与分析2.1PCP的浓度与厌氧颗粒污泥产甲烷毒性的关系为考察PCP毒性与其浓度的关系,测定了不同质量浓度的PCP(0～30mgL)对UASB和EGSB反应器厌氧颗粒污泥SMA的影响.以SMA抑制分数表示PCP对厌氧颗粒污泥的抑制程度,厌氧颗粒污泥SMA抑制分数为:I=λ0-λ1λ0×100%.式中:I为SMA抑制分数,%;λ0,λ1分别为对照实验颗粒污泥比产甲烷活性和处理实验颗粒污泥比产甲烷活性,mL(g·d)-