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N，N-二甲基甲酰胺(N,N-dimethylformamide, DMF)是一种化学性质稳定、广泛用于制革、石油化工、医药、农药等行业的有机溶剂,可与水及大部分有机溶剂以任意比互溶。由于企业偷排、漏排、治污不力等多种原因,大量含DMF废水进入水体,对水体生态环境和人群健康造成了严重的危胁。本文针对已成功应用于温州北山河、屿田河、上庄河等多条受DMF污染河道修复的水生植物-微生物复合系统进行深入的机理探讨,以期为该技术的优化、推广提供理论基础。论文模拟天然河道,构建了10m长的水生植物-微生物复合生态槽(简称生态槽),研究了不同植物和微生物组合的生态槽对DMF污染河水的净化性能,DMF胁迫下水生植物生理生化特性及DMF的降解机制,DMF高效降解菌株的选育、鉴定与性能,及水生植物残体的资源化利用等内容。主要得到如下结果和结论：1、复合生态槽可以有效控制污染河水中的DMF、化学需氧量(COD)和氨氮(NH4+-N)。停留时间为10d、7d和5d下,污染河水DMF浓度为75.42-161.05mg·L-1时,DMF的降解转化在生态槽1#和2#内即已完成,1#DMF的降解转化效率分别平均为91.7%、85.4%和68.3%。总有机碳(TOC)浓度为36.26-79.55mg·L-1时,各槽出水TOC浓度逐级降低,平均去除率分别为72.2%、64.7%和63.0%。生态槽出水COD浓度为8.0-44.8mg·L"1,平均23.5mg-L-1,基本满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)之V类水标准。2、随着DMF的降解,NH4+-N浓度经1#处理后上升,又在随后的2-5#逐级降低,停留时间为10d、7d和5d时,5#出水NH4+-N平均浓度分别为2.58、3.41和5.85mg·L-1,总氮(TN)平均浓度分别为4.74、5.92和8.47mg·L-1。各槽硝态氮(N03-N)、亚硝态氮(NO2--N)浓度均小于0.5mg-L-1。NH4+ -N去除的主要机理为植物的吸收作用。曝气可明显促进NH4+-N的去除,生态槽出水NH4+-N浓度可降至0.89mg·L-1,与未曝气相比,下降84.8%,满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)之Ⅲ类水标准,但TN去除未有明显改善。竹纤维生物载体接种反硝化菌有利于TN的去除,生态槽出水TN浓度可降至4.58mg·L-1,平均去除率为76.7%,比接种前提高35.0%。3、DMF浓度为0-800mg·L"1时,对水花生的生长有一定的促进作用,对圆币草的生长基本无影响。DMF≤400mg·L-1时,可促进狐尾藻和黄花水龙的生长。DMF胁迫下,4种植物的叶绿素a (chla)和总叶绿素(Tch1)均低于对照。且随DMF浓度升高,chla、Tchl均呈下降趋势。狐尾藻和黄花水龙超氧化物岐化酶(SOD)活性受DMF影响较小。圆币草的SOD活性随DMF浓度增加而增大；水花生则先升后降,当DMF浓度为400mg·L-1时,达最大值928.7U·gFW-1。狐尾藻的过氧化物酶(POD)活性未检出。其他3种植物中,水花生的POD活性最高,最大值为16251.25U·gFW-1·(DMF400mg·L-1)。圆币草和水花生根系对DMF有较强的耐受性能,根系活力随DMF胁迫增强而增大。低浓度DMF对黄花水龙的根系活力有一定的促进作用,当DMF浓度为100mg·L-1时,黄花水龙的根系活力较对照提高了111.7%。而狐尾藻的根系活力则下降,当DMF浓度为400mg·L-1时,根系活力由408.49ugTTF·gFW-1·h-1降至191.29ugTTF·gFW-1·h-1,下降53.2%。4、水生植物对DMF的生物降解具有一定的促进作用,水生植物-微生物复合系统中DMF的去除率比微生物系统高4.3-5.8%。复合系统可改善NH4+-N和TN去除,5d后,其中NH4+-N、TN浓度分别降至2.72-5.17mg·L-1、5.11-6.56mg·L-1,分别比微生物系统下降69.5-84.0%、61.5-70.0%。植物根系分泌物并不能促进微生物对DMF的降解,DMF的矿化率均低于微生物系统。且根系分泌物一定程度上会提高系统的TOC,复合系统的TOC去除率为62.3-66.2%,低于微生物系统(68.6%)。5、从稳定运行的水生植物-微生物复合生态槽中选育出一株以DMF为唯一碳、氮源的菌株NLQ,经形态特征分析和18SrDNA分子分析,鉴定为半知菌纲丛梗孢目丛梗孢科青霉属灰黄青霉(Penicillium griseofulvum)。NLQ最适pH值为6-8,对DO不敏感,有氧和无氧环境均可有效降解DMF。DMF浓度小于200mg·L-1,36h内基本降解完全,DMF浓度为800mg·L-1时,初期降解速率较小,经短暂适应后,96h降解率达92.2%。随DMF降解,二甲胺(DMA)和NH4+-N浓度逐渐增加,24h, DMA浓度达到最大值30.66mg·L-1(初始DMF100mg·L-1),42h, NH4+-N浓度达到最大值17.88mg·L-1。NLQ可降解DMF的4个可能降解中间产物,对DMA的降解性能最好,72h TOC去除率达72.3%,甲酸为38.4%,对甲胺的降解效果较差,对甲酰胺则基本无效果。6、以生态槽后期种植的再力花残体为原料,磷酸为活化剂制得比表面积为1174.13m2·g1的再力花残体活性炭(TDAC),总孔容0.949cm3·g-1,平均孔径3.23nm。孔隙以中孔为主,占81.5%,其表面存在-OH、-COOH、C-O-C等活性基团。不同pH、吸附剂投加量、染料初始浓度条件下,TDAC对活性艳蓝(X-BR)、结晶紫(CV)和亚甲基蓝(MB)的吸附实验说明,酸性条件有利于TDAC对X-BR的吸附,pH升至11时,TDAC的吸附量下降60.9%。对CV和MB的吸附基本不受pH的影响。当投加量为1.0g·L-1时,3种染料的去除率均达到100%(染料浓度100mg·L-1)。TDAC对3种‘染料的吸附平衡时间为30mmin,吸附过程可用伪二级动力学方程描述。TDAC对CV和MB的吸附更符合Langmuir吸附等温方程,对X-BR的吸附则可用Langmuir和Freundlich等温方程描述。