硝基苯微生物降解的优化条件研究

3收稿日期:2008-04-25作者简介:王松,工程师,博士研究生,从事水体有机污染物微生物处理研究;孙铁珩(通讯作者),研究员,中国工程院院士,从事污染生态学研究,thsun@iac.ac.cn。文章编号:100926094(2008)0620005204硝基苯微生物降解的优化条件研究3王松1,2,孙铁珩1,2,3,孙丽娜2,刘家女4(1东北大学资源与土木工程学院,沈阳110004;2沈阳大学沈阳环境工程重点实验室,沈阳110044;3中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳110016;4东北大学理学院,沈阳110004)摘要:研究硝基苯初始浓度、pH值、重金属和NaCl浓度对硝基苯微生物降解的影响。从污染现场筛选、分离出8株硝基苯降解菌,进行无空列重复1次的正交试验,采用紫外分光光度计对降解体系中硝基苯含量进行快速检测。结果表明,硝基苯初始浓度、pH值、重金属和NaCl浓度均对硝基苯降解率有极显著影响,其影响程度依次为硝基苯初始浓度>pH值>NaCl浓度>重金属。硝基苯初始体积比为1000μL/L,pH值为8,NaCl质量浓度为50mg/L,ZnCl2质量浓度为50mg/L时,硝基苯降解率最高,为7219%。硝基苯降解优化试验显著促进了硝基苯的微生物降解,可提高污染物的降解效率。关键词:环境工程学;正交试验设计;硝基苯;微生物降解;紫外分光光度计中图分类号:X2文献标识码:A0引言硝基苯对人体和生物具有高毒性,而且很难发生生物降解,位于世界“环境优先控制有毒有机污染物”名单前列[1],而美国国家环保局(EPA)已将硝基苯列入可疑致癌物清单。硝基苯治理方法分为物理、化学法和微生物法[2,3],前两者包括活性炭吸附、氧化、萃取、辐照等[4-6],存在成本高和二次污染等问题,而微生物法的处理成本较低,同时不存在二次污染问题,已成为硝基苯处理的理想方法[7]。国内外对硝基苯的微生物降解进行了大量研究,但有关硝基苯降解性质(如硝基苯初始浓度、pH值、环境中重金属对其降解的影响)的报道较少。硝基苯对人体的伤害较大,其大量降解优化条件试验和试验用样品难免会对科研人员产生危害。通过正交试验研究微生物对硝基苯的降解特性,可有效减少试验次数,从而降低试验操作者遭受的毒害风险。可见,正交试验是科学降低试验风险的手段之一,但有关正交试验在硝基苯等有毒有机污染物降解中的应用还鲜有报道。目前,对废水中硝基苯浓度的测定主要采用还原偶氮光度法、气相色谱法及液相色谱法[8-11],但这些方法存在准备方法复杂、测定条件要求高以及出峰时间随色谱柱的不同而改变等问题[12,13]。本文从污染现场筛选驯化出硝基苯的有效降解菌株,通过正交试验测定硝基苯初始浓度、pH值、重金属、NaCl浓度4因素对硝基苯微生物降解的影响,同时采用紫外分光光度计方法对硝基苯含量进行简单、快速检测。分析硝基苯微生物降解性质,以期为硝基苯降解的深入研究提供参考。1材料与方法111材料1)菌株。菌种取自辽宁庆阳化工集团工业废水处理系统排污口的污泥及吉林双苯厂排污口底泥。2)仪器与试剂。美国VarianCary50UV-VIS分光光度计,摇床,100～1000μL可调移液器,100mL磨口三角瓶,10mL和25mL容量瓶。硝基苯及NaCl、KH2PO4、FeSO4·7H2O、H3BO3、MnSO4、CaCl2·2H2O等化学试剂均为分析纯(沈阳化学试剂厂)。3)培养基。NA培养基:牛肉膏5g/L、蛋白胨10g/L、NaCl5g/L、琼脂17g/L,用蒸馏水定容至1000mL,pH=710～712,用于保存、活化菌株。MS培养液分为A液、B液和C液。A液:1mol/LKH2PO4;B液:FeSO4·7H2O2187g、EDTA2Na22173g,用蒸馏水定容至500mL;C液:H3BO32186g、MnSO4·H2O117g、CuSO4·5H2O0108g、ZnSO4·7H2O0122g、(NH4)2Mo2O7·4H2O01098g,用蒸馏水定容至1000mL。取A液1mL、B液215mL、C液5mL,用蒸馏水定容至1000mL。该培养液不含有机物质,可用于驯化菌株及降解试验。富集培养基:Na2HPO4·12H2O7g/L、KH2PO41g/L、CaCl2·2H2O10mg/L、柠檬酸铁2mg/L、MgSO4·7H2O20mg/L、丁二酸(碳源)25mg/L、硝基苯25mg/L。以上培养基在使用前均经过011MPa、121℃湿热灭菌30min。112方法11211菌种筛选与分离将活性污泥和底泥混合物的上层清液作为菌源保存(4℃)。取1mL上层清夜接种到装有MS培养液的磨口三角瓶,使培养液中硝基苯质量浓度为50mg/L,以硝基苯为微生物生长的唯一碳源和氮源。将培养液放入30℃恒温摇床中培养(120r/