壬基酚、双酚A高效降解菌的筛选及其在堆肥中的应用

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壬基酚(NP)和双酚A(BPA)是环境中两种典型的内分泌干扰物(EDCs)。随着工业及现代农业技术的发展,NP和BPA向环境介质中排放量逐渐增加,成为受广泛关注的新型环境污染物质,其中城市污泥和工业污泥是主要的污染源。污泥中的NP、BPA通常可通过好氧堆肥法去除,但去除效率仍相对不足。因此,筛选出可高效降解NP和BPA的菌株,并探索其在堆肥过程中去除效率,对于控制污泥中EDCs污染风险具有重要意义。  本研究以桂林市上窑污水处理厂的剩余污泥,上窑堆肥厂的堆肥堆料和桂林雁山镇森林土壤为菌源,通过传统分离的方法,筛选出高效降解菌。选取的污泥样品,经驯化、分离纯化,筛选得到两株分别降解NP、BPA的高效降解菌株N-1、B-1。  通过单因素摇瓶实验,优化细菌的降解条件。主要的研究结果表明:N-1的生长周期为64h,B-1的生长周期为72h。细菌N-1,B-1的最佳初始目标污染物浓度为5~10mg/L,在初始浓度为5mg/L和10mg/L时,降解40h,N-1的去除率分别为46.03%和49.63%;B-1的去除率分别为59.20%和62.34%,细菌N-1的对NP的去除t1/2为41.44~48.02h,比普遍筛选出的NP降解菌提前20~40h;B-1的去除t1/2为35.23~37.33h,比普遍筛选出的BPA降解菌t1/2提前了60~90h。同等初始浓度下,细菌B-1去除BPA较N-1去除NP的效率提高12.71%~13.17%。细菌N-1,B-1的最佳温度均为30℃,最佳PH均在6.5~7.5之间,即两种细菌在中温,中性条件下对NP和BPA降解效果最佳。采用16SrDNA序列同源性分析,降解NP和BPA的高效降解菌株(N-1、B-1)分别为:Cupriavidus(贪铜菌属)、Acinetobacter(不动杆菌属)。  以剩余污泥、锯木作为物料,细菌N-1,B-1作为菌剂,以添加同等剂量的无菌水作为空白对照,在通风率为0.05~0.1m3/(min·m3)中进行实验室0.5L好氧堆肥实验。结果表明:细菌N-1、B-1均能使温度快速上升,提前达到高温阶段,但效果有限。表明N-1和B-1对堆肥中温度的影响不大。两者在降解NP、BPA时均有较好的效果,添加N-1和B-1菌剂,能使堆肥在7d内使NP和BPA去除在90%以上而未加菌剂则需要14d以上。添加菌能缩短堆肥降解污染物的半衰期,在初始浓度为30mg/kg时,N-1、B-1对NP、BPA降解半衰期最短,分别为:2.37d和2.01d。
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