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硝基苯作为化工原料被广泛应用于工业领域,但由于其具有三致效应及生物毒性,且在环境中很难被降解,已被多国列为优先控制污染物。生物降解因兼具经济和环境效益等优点,是目前广为采用的方法。其中,菌株类产碱假单胞菌JS45能以硝基苯作为唯一碳源、氮源和能源生长,进而有效降解硝基苯。本论文通过解析JS45菌株在不同因素下(不同初始浓度和不同理化条件)对硝基苯的降解特征,拟合相应的降解动力学方程,掌握了JS45菌株的降解特性;采用海藻酸钠、聚乙烯醇和火山岩制作固定化载体,探讨了固定化菌株在不同因素下对硝基苯的降解效果;建立硝基苯污染土壤修复体系,基于比较固定化菌株组、自由菌株组以及硝基苯污染组中的硝基苯去除效果,确定了菌株固定化降解硝基苯的应用潜力,为硝基苯污染土壤的生物修复提供了一定的理论参考。 主要结果与结论如下: (1)在硝基苯浓度为200mg/L,同时缺乏氮源和碳源的条件下,菌株对硝基苯的降解结果显示,在硝基苯浓度减少的过程中,伴随着细胞浓度的增加和铵根离子的生成,证实了JS45可以硝基苯为唯一碳源、氮源和能源生长。 (2)硝基苯浓度在50-300 mg/L范围内,降解时间随着硝基苯浓度的升高而增大,降解曲线呈现低浓度近似线性、高浓度先平缓后下降的规律。硝基苯浓度为200 mg/L时,菌株可在温度为10-40℃,pH=7-10,盐度在3%以内有效降解硝基苯;其中最佳降解温度为30℃,最佳pH范围7-9;同时,盐度会抑制菌株对硝基苯的降解。采用Gompertz模型拟合菌株在不同因素下的降解曲线,R2高达0.93;当硝基苯浓度为200 mg/L时,模型参数的Rm为57.01 mg/(L·h),迟滞时间λ为4.39h。 (3)适于JS45菌株固定化的载体材料配比:聚乙烯醇、海藻酸钠和火山岩的含量分别为10%、3%和2.5%。研究固定化JS45菌株在不同实验因素下对硝基苯的降解效果,结果表明菌株固定后提升了降解能力,其中硝基苯的降解浓度从300 mg/L上升到850 mg/L,固定化菌株可在温度10-40℃,pH=5-10,盐度在5%以内降解硝基苯。 (4)固定化JS45菌株对硝基苯污染土壤的修复效果优于自由菌株,实验第六天固定化菌株组硝基苯已降解91.76%,而自由菌株组和硝基苯污染处理组分别为87.60%和88.48%,且固定化菌株组中NH4+、NO2-和NO3-含量变化较为明显。