寡营养条件下阿特拉津降解菌株的分离、鉴定及特性研究

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阿特拉津作为一种广泛使用的除草剂,由于其特殊的理化性质,造成土壤、地表水、地下水等环境的严重污染。阿特拉津本身及其代谢产物大多会给人类健康带来潜在风险,探究出一条简单可靠的去除方式显得尤为重要。目前国内外对农药等内分泌干扰物的分析、出现、归趋及去除的研究多以污染土壤及农药厂污水为研究对象,而对水源水和饮用水中该类物质的生物去除则研究较少,多数的研究仍集中在土壤中阿特拉津降解菌的分离、生物降解机理研究及土壤生物修复技术等。在寡营养条件下,驯化分离出阿特拉津降解菌株鲜有报道。因此,模拟微污染水源条件分离出具备阿特拉津降解能力的降解菌株,开展微污染水源中微量阿特拉津的去除具有重要意义。通过模拟微污染水源和实际水处理过程,利用SBR方式对取自污水处理厂的污泥混合液投入到添加悬挂式填料的反应器内进行驯化培养。实验用水为人工配置的微污染水,另外投加微量阿特拉津作为氮源进行降解菌株的驯化。曝气运行2h,静置1h,去上清后重新加入原水后曝气运行。反应器的运行温度在25℃左右,DO在4-5mg/L,pH值保持中性,COD均值约为10.2mg/L,氨氮均值约为3.9mg/L。反应期间对进出水的CODMn、NH3-N、UV254、浊度、污泥形态等进行监测,以确保反应体系稳定性和污泥活性。对稳定运行阶段的污泥混合液采样,进行降解菌株的分离和筛选,获得两株具备阿特拉津降解能力的菌株,分别命名为L-1和L-6。两株降解菌都能够以阿特拉津为唯一氮源生长,且在阿特拉津固体平板上产生明显的降解条带。扫描电子显微镜下观察,L-1菌株细胞存在明显的球杆变化特征,L-6菌株细胞呈现规则的长杆状。以菌株总DNA为模板,进行16S rRNA基因序列分析并结合生理生化鉴定,判断L-1菌株为节杆菌属(Arthrobacter sp.)细菌(Genbank Accession No. FJ378034), L-6菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)细菌(Genbank Accession No.HQ285878)。对两株降解菌进行最适生长条件的考察,为菌株的高浓度、大批量发酵生产提供科学依据。实验结果表明降解菌L-1生长最适温度范围为20-30℃,pH7.0-8.0,好氧菌。可利用葡萄糖、果糖、蔗糖等常见糖类为碳源,但对淀粉利用很差。降解菌L-6生长最适温度范围为25-35℃,pH7.0-9.0,好氧菌。相对于L-1,降解菌L-6利用的碳源范围较窄,对于葡萄糖,果糖利用较好,在柠檬酸钠中也能生长,但在蔗糖、乳糖、淀粉中几乎不生长。当以葡萄糖作为碳源,两株菌对常见的氮源都能加以很好的利用,但对酵母粉、蛋白胨等有机氮源的利用要好于硝酸铵等无机氮源。两株菌在碳氮比2/1-8/1之间生长良好,都具有广泛碳氮比范围。降解特性试验表明,96h内两株降解菌对0.2mg/L阿特拉津的降解率分别为94.8%和89.1%。培养温度和pH条件对降解菌的降解有很大的影响,且二者具有协同影响作用,适宜降解菌L-1降解阿特拉津的最适温度为25-30℃,最适pH为7.0-8.0,适宜降解菌L-6降解阿特拉津的最适温度为25-30℃,最适pH为7.0-9.0。当在培养基中添加一定浓度的葡萄糖和果糖作为外加碳源时,更有利于两株降解菌对阿特拉津的降解。在竞争性氮源存在的情况下,对两株降解菌的降解效率影响不大。低浓度底物范围下,降解菌对阿特拉津的降解效率表现良好,说明两株降解菌能很好的适应微污染水源降解环境。对两株降解菌的降解途径做了初步研究。发现两株降解菌都可催化阿特拉津进行脱氯作用。利用离子色谱仪对由两株降解菌组成的混合菌液进行阿特拉津催化作用下的脱氯作用做了降解动态考察,氯离子的积累明显。
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