一株苯胺降解菌的特性及其在苯胺废水系统中的定量研究

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苯胺是化工行业中最重要的中间体之一,广泛应用于印染、炼油、农药、香料,橡胶促进剂,医药等行业。全世界每年排入水体的苯胺类化合物约为3万吨。被苯胺污染的水体一般呈现棕褐色,具有强烈的刺激性气味和异臭,水中溶解氧降低,氨氮含量增加,生化需氧量增加,致使水体污染极其严重。  由于生物法处理苯胺废水具有成本较低,不易产生二次污染等优点,对苯胺类降解微生物特性及其在处理苯胺废水过程中动态变化的深入研究将为废水生物处理技术提供科学的理论支持。具有重要学术与经济价值。  本研究从黑龙江大庆油田油井附近受油类污染的土壤中分离到一株能以苯胺为唯一碳源、氮源、能源的高效降解菌JY9。现已保存于中国普通微生物菌种保藏管理中心,保藏号:CGMCC No.7787.。  16SrDNA序列(Genbank序列登录号:KF159806)结合形态特征、生理生化和系统进化树分析结果表明该菌株在进化分类学上属于Pseudomonas Otitidis(与Pseudomonas otitidis strainMCC10330有99%的序列一致性,AY953147)。苯胺降解试验结果表明菌株JY9对苯胺具有很高的耐受能力。最高耐受浓度达3500mg/l。在pH(4-9)范围内,初始苯胺浓度2000mg,72h内,有超过90%的苯胺被降解。在初始pH5,含盐量4%的条件下,同样浓度的苯胺在156h之后基本被完全降解。适宜的初始pH,温度,含盐量的范围为4-9,20-35℃和0-4%。建议最佳接种量为5%(v/v)。第二碳源和氮源(葡萄糖、蔗糖、乳糖、酵母粉、蛋白胨、尿素)的投加能够提高苯胺的降解率,降解率比对照组高出3.3%(尿素)-10.5%(葡萄糖)。酶活力测定表明,菌株JY9具有很高的邻苯二酚1,2双加氧酶活力,苯胺主要通过邻位途径开环裂解。  苯胺降解动力学模型符合logistic曲线:y=A/{1+exp[4μm/A(λ-t)+2]}为了进一步探究菌株JY9在投入含苯胺废水系统之后的变化情况。对不同浓度苯胺SBR废水系统中该菌的变化进行了定量研究。从苯胺降解菌Pseudomonasotitidis strain JY9的总DNA中,利用PCR方法克隆到邻苯二酚1,2双加氧酶(C120)的部分基因片段(Genbank序列登录号:KJ598854),而后将该基因片段克隆到PGM-T质粒载体中,以此重组质粒为参照,系统活性污泥中提取的总的DNA为模板,应用实时荧光定量PCR方法(Real-time qPCR)定量检测该菌在苯胺废水SBR系统中的丰度变化。  结果表明,苯胺初始浓度在200-500mg/L范围内,苯胺降解率均达到96%以上。并且SBR反应系统活性污泥中每单位(/mg) MLVSS的C120基因拷贝数随苯胺浓度的升高而显著上升,最高拷贝数达到2.7×109个,表明该菌的数量随苯胺浓度的升高而显著上升。结果显示,在苯胺去除过程中菌株JY9的投加能够稳定活性污泥中的MLVSS(混合液挥发性悬浮固体浓度),当含有高浓度苯胺废水系统运行稳定时,该降解菌逐渐成为活性污泥当中的优势菌。
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