论文部分内容阅读
随着人口的增长、工业化和城市化进程的加快,大量可溶性含氮污染物进入并汇聚于湖泊水体。这不仅会直接对环境水体产生危害,还会对大气、土壤、地下水等产生一定程度的负面影响,且水中各种形态的氮对生物体均有毒害作用。微生物修复被公认为是有效且低能耗的,具有经济性的,无二次污染的,是未来最有价值和可行性的治理方法。但在实际运用上也存在着一些限制因素,例如菌种流失、外界环境对修复效果的影响、与土著微生物的竞争等。所以,人们考虑通过将微生物固定于特定空间内,以期改善微生物在实际修复过程中存在的短板,提高修复效果。本研究以水体及沉积物中的氨氮为主要的目标污染物。利用活性炭、硅藻土、沸石三种天然多孔材料对一株具有高效异养硝化和好氧反硝化（HN-AD）能力的细菌Acinetobacter sp.T1进行固定化,从中筛选出合适的固定化载体;探究最优的微生物固定工艺参数（温度、摇床转速、pH、固定时间）,得到最优固定化效果;考察不同储存温度对固定化细菌T1中细菌数量、降解能力的影响,确定固定化细菌T1的最佳保存方式;从载体的比表面积、孔径、表面Zeta电位等方面探讨固定化机理;利用固定化细菌T1对受污染湖泊进行修复的模拟实验,探究对湖泊水体及底泥的修复效果;探讨不同修复方式对土著微生物群落的影响,评价其用于湖泊原位修复的效果与可行性,为HN-AD细菌Acinetobacter sp.T1在环境污染治理中的应用提供新的途径和技术支持。主要得出以下结论:（1）细菌T1在温度为35°C、pH为8、摇床转速为90 rpm、固定化时间为24 h的条件下固定化效果最佳;此时载体上吸附固定的细菌数量最多,所制备的固定化细菌对氨氮的去除率最高。以硅藻土为载体制备的固定化细菌T1上细菌数量最多,达到1.93×109个·g-1,相较于同质量的菌悬液提升了10.88%;以硅藻土为载体制备的固定化细菌T1对模拟废水中COD和氨氮的去除率最高,对模拟废水中COD的去除率为95.17%,对氨氮的去除率为98.17%。保藏固定化细菌T1的最佳温度为4°C,能较好的保持其生物量和对模拟废水中COD、氨氮的降解效果,硅藻土为载体的固定化细菌T1三个月后生物量仅下降16.50%,COD去除率下降21.19%,氨氮去除率下降12.11%。（2）沸石、活性炭、硅藻土三种载体材料中,硅藻土具有较高的比表面积(83.63m2·g-1),丰富的孔隙结构,较少的表面负电荷（-26.8 mV）,有利于细菌T1的附着;硅藻土主要成分为SiO2和NaAlSiO4,硅藻土具有较好的晶体结构和稳定的性质,更有利于工程运用或重复使用;对载体固定细菌T1前后的红外和XPS分析证明细菌T1被成功固定在载体材料上,且推测细菌T1与硅藻土表面的硅发生化学成键现象,更加稳定,有利于进一步利用。（3）湖泊模拟修复实验中结果表明,曝气辅助固定化细菌T1对湖泊及沉积物的修复效果最佳,对水体COD去除率为75.98%、NH4+-N去除率为99.32%、TN去除率为89.36%,对沉积物TOC去除率为54.56%、TN去除率为44.84%,使沉积物体积减少14.93%。（4）通过基因组测序分析,曝气或投加固定化细菌T1会导致原沉积物中优势菌种硫化细菌（Thiobacillus）比例降低,硝化螺旋菌门（Nitrospirae）和亚硝化单胞菌（Nitrosomonas）比例明显增加,提高了沉积物中微生物菌群的氮代谢能力;曝气或投加固定化细菌T1还会影响底泥中细菌群落结构多样性,使得各处理组底泥微生物多样性均有提高,其中曝气辅助固定化细菌T1对提高沉积物中微生物群落多样性的效果最佳。