2,4-二硝基甲苯磺酸盐降解菌株的分离、鉴定及降解特性研究

针对TNT红水污染土壤生物修复菌种资源匮乏问题, 从复合菌群中分离纯化出一株2,4-二硝基甲苯磺酸盐(DNTS)降解菌株X2, 经生理生化分析及16S rDNA鉴定, 该菌株属于鞘氨醇单胞菌属。进一步研究环境因素对菌株X2生长的影响, 并探究X2对 2,4-二硝基甲苯-3-磺酸盐(2,4-DNT-3-SO₃^-)和2,4-二硝基甲苯-5-磺酸盐(2,4-DNT-5-SO₃^-)的降解机理及对多种硝基芳香族炸药的降解效果。结果表明, X2的最佳生长条件为30^oC, pH=7和1％盐度。菌株X2对初始浓度为500 mg/kg的2,4-DNT-3-SO₃^-和 2,4-DNT-5-SO₃^-的降解率分别在第12天和第3天达到100%。液相色谱–质谱(LC-MS)分析表明, DNTS中的硝基被转化为氨基。鞘氨醇单胞菌X2具有广谱降解特性, 不仅可以降解DNTS, 还可以降解2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、二硝基甲苯(DNT)和硝基甲苯(MNT)等多种硝基芳香族炸药, 为TNT红水污染土壤生物修复提供可能性。     

一株联苯基质筛选菌的生理及多氯联苯降解特性

以联苯为唯一的碳源和能源, 从未被多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)污染的土壤中筛选、分离出一株生长状况良好的菌株SYC01. 分子生物学、生理鉴定结果表明: SYC01 为革兰氏阴性、杆状、有鞭毛、能进行趋利避害运动的菌株, 属于假单胞菌属; 重金属对SYC01 的生长多为不利影响, 且影响排序为Cu²⁺>> Cd ³⁺/Cr³⁺/Pb²⁺ >Fe³⁺; SYC01 对PCB77 和PCB52 的去除以生物降解为主, 降解率分别为34%和68%, 是一株能降解高氯代PCBs、高抗毒、降解谱宽的高效降解菌, 有原位修复PCBs 污染土壤的应用潜力.     

拉恩氏菌LRP3诱导形成碱式磷酸锌沉淀及其在Zn污染土壤修复中的作用

采用批式和土壤培养实验考察拉恩氏菌LRP3对Zn的磷酸盐矿物诱导及其在Zn污染土壤修复中的作用, 并进行X射线衍射、 扫描电子显微镜、 能谱及Fourier变换红外光谱分析. 结果表明, 菌株LRP3对Zn²⁺的最大耐受质量浓度为120 mg/L; 对溶液中Zn²⁺的去除率为菌体细胞（97.4%）>发酵液（88.2%）>无菌发酵液（81.6%）; 菌株LRP3的发酵液可通过生物矿化作用诱导形成结晶良好的立方体状Zn₂(OH)PO₃矿物晶体; 菌株LRP3的发酵液加入土壤后可快速降低DTPA-Zn的质量比, 培养5 d后DTPA-Zn的质量比平均下降784%, 培养6 d后土壤中Zn的弱酸提取态和可氧化态的质量比分别下降72.5%和562%, 可还原态和残渣态的质量比分别增加85.1%和14.8%. 因此, 菌株LRP3对Zn²⁺具有较强的抗性和吸附能力, 可通过降解植酸释放磷酸根, 进一步诱导形成碱式磷酸锌矿物晶体, 从而降低土壤中Zn的生物有效性, 可用于Zn污染土壤的绿色可持续修复.     

具有降解对硝基酚功能的硝化菌

硝化细菌是城市污水处理厂水处理系统中的重要功能菌.该硝化菌能否抵御有毒污染物的冲击,是衡量污水处理系统能否稳定运行的指标之一.用对硝基酚(PNP)对普通的硝化菌进行驯化,得到一种具有降解PNP功能的硝化菌.结果表明:经过驯化后的硝化细菌同时具有降解硝基酚和硝化功能.在含有质量浓度为100 mg·L~(-1) PNP的溶液中,与普通硝化菌相比,经过驯化后的硝化菌对NH_4~+-N去除速率高出33%.此外,驯化后的硝化菌对PNP的去除速率是普通硝化菌的33倍.     

崇明东滩湿地土壤中Cr3+、Pb2+和Cd2+对 硝酸还原酶的Hormesis效应

为揭示典型滨海湿地土壤中重金属对土壤酶的低剂量兴奋效应(Hormesis),以崇明东滩湿地为对象,采集土壤样品,分别添加不同剂量的Cr³⁺(0、0.5、5.0、50.0、500.0、5 000.0 mg/kg)、Pb²⁺(0、10、30、50、100、300、500 mg/kg)以及Cd²⁺(0、0.1、1.0、5.0、10.0、100.0 mg/kg),观测土壤硝酸还原酶(NR)活性随时间(0、6、12、24、48、72、120 h)的变化特征。结果表明:与对照(重金属添加量0 mg/kg)相比较,低剂量Cr³⁺(0.5～5.0 mg/kg)、Pb²⁺(10.0 mg/kg)和Cd²⁺(0.1 mg/kg)均使NR活性显著升高(P<0.05),剂量效应曲线表现出明显的倒“U”形。这表明,Cr³⁺、Pb²⁺和Cd²⁺与湿地土壤NR活性之间存在Hormesis剂量效应关系。刺激效应出现的时间分别为培养后的6～72 h(Cr³⁺)、24～120 h(Pb²⁺)和6～48 h(Cd²⁺),幅度变化在56.4%～107.4%之间。因此,低剂量重金属对NR活性的刺激作用可能进一步影响湿地土壤硝态氮的还原过程,建议对崇明东滩湿地土壤中低微量重金属的环境影响进行系统评估。     

不同浓度的镉和铅对烟草种子萌发的影响

通过水培试验法研究了Cd²⁺(0、2、4、8 mg/L和16 mg/L)和Pb²⁺(0、5、10、15 mg/L和20 mg/L)对烟草(云烟87号)种子萌发及幼苗生长的影响.结果显示Pb²⁺抑制云烟87种子的萌发，其浓度在15 mg/L时烟草种子的发芽势和发芽指数出现明显下降；Cd²⁺对云烟87种子的萌发无明显抑制作用，并且对云烟87种子的发芽势呈现促进作用.Pb和Cd均抑制云烟87幼苗的生长，且云烟87幼苗的死亡率随Pb²⁺和Cd²⁺浓度的升高而升高.在水培条件下，云烟87种子对重金属的耐受性高于云烟87幼苗.     

高效苯酚降解菌PDB1的筛选及降解特性研究

从一个焦化厂受污染土壤中分离获得一株具有高效降解苯酚能力的不动杆菌属细菌PDB1,以苯酚为唯一碳源和能源对该菌株降酚特性进行研究。结果表明:在初始苯酚浓度低于1 200 mg/L时,该菌株能够在60 h内完全降解苯酚;在更高苯酚浓度下,高浓度苯酚对菌株生长造成明显抑制,菌株降酚能力出现显著下降。对该菌株苯酚降解动力学过程进行模拟,苯酚降解符合基质抑制型的Haldane模型;当初始苯酚浓度低于144.56 mg/L时,苯酚比降解速率随苯酚浓度增大而增大;在苯酚浓度为144.56 mg/L时,得到最大比降解速率,苯酚浓度高于144.56 mg/L时,苯酚比降解速率逐渐下降。该菌株降解苯酚最适温度为25~40℃,p H为7.0~8.0,菌株具有良好的高盐分耐受性,能够耐受5%Na Cl浓度并取得良好降酚效果。     

耐铅微生物筛选及其铅去除能力的初步研究

从铅锌尾矿厂周围土壤样品中分离出4株耐铅菌。4株耐铅菌均能在Pb²⁺浓度范围为100~1000 mg/L的培养液中生长。在pH 6, 25℃, 160 r/min及初始Pb²⁺浓度为600 mg/L时, 菌株Pb-X-1, Pb-Z-3和Pb-Z-4的Pb²⁺去除率分别为78.31%, 77.8%和87%。菌株Pb-X-2在初始Pb²⁺浓度为100~400 mg/L时, 去除率均高于95%。16S rRDA基因序列分析表明, Pb-X-2属于嗜麦芽寡养单胞菌。菌株Pb-X-2对溶液中铅离子的去除机理为细胞表面吸附与胞内富集。     

对硝基苯酚降解菌Pseudomonas sp．HY1的分离与活性分析

通过驯化富集,从受污染的土壤中分离出一株降解对硝基苯酚（p-nitrophenol,PNP）的细菌．16SrDNA序列分析鉴定该菌为恶臭假单胞菌Pseudomonas sp．HY1．在有氧,pH7和30℃条件下,该菌能利用PNP为碳源和能源生长并将中等浓度（100mg／L）的PNP快速彻底的降解,高浓度（300mg／L）PNP条件下未检测到菌的生长和降解活性．该菌在15～40℃和pH值5～10的条件下具有降解PNP活性,其中碱性条件（pH8～10）和30℃时活性最高．     

空化水射流结合Fenton处理硝基苯废水的实验

硝基苯类化合物具有弱致突变性,且化学性能稳定,常规的废水处理方法很难使其净化。采用空化水射流结合Fenton处理硝基苯废水,研究了多种因素对硝基苯去除率的影响,通过对比分析得出,当硝基苯初始质量浓度为50mg/L,处理条件为Fe2+质量浓度40mg/L,H2O2质量浓度150mg/L,围压0.5MPa,pH值5.0,泵压10MPa时,硝基苯去除率达到95.06%;同时,通过高效液相色谱揭示了其降解机理:空化水射流促使Fenton释放出更多的HO·并加剧Fe2+的催化能力,将硝基苯直接降解或氧化,分解成链烃、有机酸等小分子有机物,并分析得出硝基苯降解中间产物为苯醌,4硝基酚,2硝基酚,对苯二酚等。     

一株能耐受高浓度As(Ⅲ)菌株的耐As特性研究及耐受机制

对一株耐As菌株AS-01耐As特性以及耐As机制进行了初步的探索和研究,发现菌株AS - 01对As(Ⅲ)的耐受质量浓度最低能达到1 200 mg/L,对As(Ⅴ)的耐受质量浓度能达到1 600 mg/L以上;菌株AS -01对含As废水中含有的其他重金属离子如Cu2+、Zn2+、pb2+、Cd2+也有不同的耐受能力.通过扫描电镜( SEM)观察发现菌株在500 mg/L的As(Ⅲ)培养液中培养后,菌体细胞间有絮状颗粒物镶嵌;红外光谱分析发现-OH以及酰胺基团是细菌细胞壁上参与结合As(Ⅲ)的官能团.通过质粒消除实验证明该菌株的耐As性质与耐As质粒的存在有关.     

煤矸石及其自燃风化土中可培养细菌的分离与解磷抗镉特性

采用平板涂布分离法，从抚顺西露天煤矿内排土场煤矸石风化土(MF)及煤矸石自燃风化土(MZ)中分离纯化出3株细菌，标记为MF2，MZ1和MZ2.利用16S rRNA基因序列检测，结合细菌形态与生理生化特征对其进行种属鉴定与分类，其中菌株MF2为类节杆菌属(Paenarthrobacter sp.)细菌，MZ1为抗辐射不动杆菌(Acinetobacter radioresistens)，MZ2为拟蕈状芽孢杆菌(Bacillus paramycoides).分别考察了菌株的解磷能力和对重金属Cd²⁺的耐受性.结果发现:3株细菌的最大解磷能力依次为MF2(72h，71.76mg·L^-1)>MZ2(96h，55.48mg·L^-1)>MZ1(120h，5.79mg·L^-1)，对Cd²⁺的最大耐受剂量排序为MZ2(100mg·L^-1)>MZ1(50mg·L^-1)>MF2(10mg·L^-1)，其中拟蕈状芽孢杆菌MZ2既具有较强的解磷能力，同时对重金属Cd²⁺又有较高的耐受性.     

不同路域植被类型土壤对Cu2+和Pb2+吸附特性的比较

采用振荡平衡法研究Cu²⁺和Pb²⁺两种重金属在长春地区一些典型路域植被土壤中的热力学和动力学吸附特性. 结果表明: 这两种重金属在不同土壤中的吸附等温线均符合Langmuir方程和Freundlich方程, 但Langmuir方程的拟合效果更好, 即两种重金属在不同土壤中的吸附过程更接近单分子层吸附模型; 灌木丛植被类型的土壤对Cu²⁺和Pb²⁺的饱和吸附量最大, 分别为3 429,5 311 mg/kg; 灌木丛植被类型的土壤对重金属的吸附速率最大, 由Elovich方程可知, 这与该土壤的pH值、 阳离子交换量(CEC)、 有机质含量和黏粒含量较高等理化性质有关, 且Pb²⁺比Cu²⁺更易被土壤吸附.     

乙硫氮对土壤中Cr~(3+)和Ni~(2+)的钝化性能

通过土柱淋滤试验考察了乙硫氮对土壤中Cr~(3+)和Ni~(2+)两种重金属离子的钝化性能.试验结果表明,乙硫氮对土壤中的Cr~(3+)和Ni~(2+)具有很好的钝化效果,而且乙硫氮对Cr~(3+)的钝化性能更为显著.随着乙硫氮用量的增加,重金属钝化率逐渐升高,在乙硫氮用量为110 g·kg-1时,Cr~(3+)和Ni~(2+)的钝化率均达到99%以上.淋滤液pH值对钝化效果有一定的影响,随着淋滤液pH值的降低,乙硫氮对Cr~(3+)和Ni~(2+)的钝化性能逐渐减弱,但钝化率仍较高,都在90%以上.Cr~(3+)的钝化率随淋滤液pH值的降低有小幅下降,但均在99.68%以上.XRD检测和配位化学分析结果表明,乙硫氮与Ni~(2+)和Cr~(3+)形成了配位数为4和6,分子式为Ni(DDTC)_2和Cr(DDTC)_3的四元环螯合物沉淀.同时,Cr(DDTC)_3的稳定性要远高于Ni(DDTC)_2,因此,乙硫氮对Cr~(3+)具有更好的钝化性能.     

Cu2+、Zn2+、Al3+对泥鳅的单一和联合毒性研究

 本文研究了Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺3种离子对泥鳅的单一和联合毒性。结果表明：Zn²⁺和Al³⁺对泥鳅24 h的半致死浓度（LC₅₀）分别为3.24和1.50 mg/L;Cu²⁺、Zn²⁺和Al³⁺对泥鳅48 h的LC₅₀分别为1.05、3.02和1.43 mg/L,对泥鳅72 h的LC₅₀则为0.67、3.02和1.39 mg/L,对泥鳅96 h的LC₅₀分别为0.56、2.87和1.35 mg/L;而Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺ 3种离子对泥鳅96 h的安全浓度分别为0.0056、0.029和0.014 mg/L。采用Marking相加指数评价法进一步分析结果显示,Cu²⁺-Zn²⁺-Al³⁺混合溶液对泥鳅表现出拮抗作用（48和72 h）和协同作用（96 h）。     

废轮胎热解炭吸附性能研究

研究了粒径为40～400 μm废轮胎颗粒在450～800℃条件下,以15～40 ℃/min升温速率经0.5～2 h进行热解获得的热解炭对亚甲基蓝、腐殖酸、苯酚和Cu²⁺的吸附能力,考察了不同热解条件对其吸附能力的影响,探讨了吸附剂用量、初始浓度、pH、温度、时间对吸附能力的影响。研究结果表明,热解条件对吸附能力的影响排序为温度>时间>粒径>升温速率。400 μm胶粉以40 ℃/min升温速率,在800 ℃条件下热解1.5 h,所获得的热解炭不经活化,其比表面积S_BET可达114 m²/g,能有效吸附Cu²⁺、亚甲基蓝和腐殖酸,但对苯酚的吸附能力较弱,对Cu²⁺、亚甲基蓝和腐殖酸的适宜吸附条件分别为热解炭投加量分别为1、2 、1.5 g/L,平衡吸附时间分别为2、1、3 h,吸附质初始浓度分别为120、100、6 mg/L,pH分别为4.5～6、1.0、8.0。未经活化的废轮胎热解炭可作为商业活性炭的廉价替代品,其适宜的吸附质为重金属及较大分子类型的有机物。     

假单胞杆菌BC001对吡啶和喹啉的生物去除

从首钢焦化厂废水处理系统的活性污泥中分离出1株能在高浓度的吡啶（约400mg/L）和喹啉（约500mg/L）双基质条件下良好生长的细菌,经16S rDNA及生理形态特征鉴定为假单胞杆菌（Pseudomonas sp. BC001）,它对吡啶的去除主要通过生物吸附,而对喹啉的去除包括生物吸附和降解两个阶段。该菌能利用喹啉作为唯一的碳源和氮源代谢生长,适量的外加碳源对喹啉降解具有促进作用,经检测喹啉降解的中间产物主要为2-羟基喹啉和8-羟基香豆素, 氮的主要代谢终产物为NH₄⁺。