不同基質(zhì)共代謝降解對(duì)氯苯酚的研究
2014-09-12 02:42:41周沛婕
科技視界 2014年15期
周沛婕
【摘要】本實(shí)驗(yàn)研究了光合細(xì)菌（PSB）在不同共代謝基質(zhì)的條件下對(duì)對(duì)氯苯酚（4-CP）的降解特性。選取了不同基質(zhì)、不同基質(zhì)濃度對(duì)PSB共代謝降解4-CP的影響。
【關(guān)鍵詞】光合細(xì)菌；共代謝；對(duì)氯苯酚
0引言
氯酚類(lèi)化合物通常滯留在環(huán)境中的時(shí)間較長(zhǎng)其中4-氯酚（簡(jiǎn)稱(chēng)4-CP）因其水溶性較高容易造成水體污染。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)以4-CP為單一碳源時(shí)該菌株對(duì)4-CP沒(méi)有表現(xiàn)出降解性。在以苯酚為共代謝基質(zhì)的條件下菌株能夠在20 h內(nèi)完全降解150 ppm的4-CP。但是將光合細(xì)菌（簡(jiǎn)稱(chēng)PSB）應(yīng)用于共代謝降解4-CP的研究卻未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)以4-CP為目標(biāo)污染物選取了葡萄糖、苯酚和2,4-二氯酚（簡(jiǎn)稱(chēng)2,4-DCP）作為共代謝基質(zhì)，考察了不同共代謝基質(zhì)對(duì)PSB降解4-CP的影響及共代謝基質(zhì)濃度對(duì)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解的影響。
1材料與方法
1.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器
1）菌種。
2）培養(yǎng)基：無(wú)機(jī)培養(yǎng)基的成分為NH4Cl 0.8g/L，K2HPO4 0.4g/L，KH2PO4 0.6g/L，MgSO4 0.2g/L，CaCl2 0.05g/L，F(xiàn)eSO4 0.01g/L，pH為7.0-7.2。外加碳源和4-CP的量根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要添加在無(wú)機(jī)培養(yǎng)基中添加CH3COONa3.0g/L配制成富集培養(yǎng)基。
3）主要藥品：4-CP，2,4-DCP；苯酚；甲醇。
4）儀器設(shè)備：高效液相色譜，光照培養(yǎng)箱，恒溫培養(yǎng)搖床，紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1）菌體培養(yǎng)：首先將原始PSB菌液用50mg/L的4-CP進(jìn)行馴化。其次將馴化得到的PSB進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)將PSB以50%的接種量（即100mL）接種到100mL的富集培養(yǎng)基中培養(yǎng)48h。按照上述同樣的操作進(jìn)行3次轉(zhuǎn)接培養(yǎng)得到PSB作為后續(xù)降解實(shí)驗(yàn)的種子液。
2）共代謝降解實(shí)驗(yàn)：以10%的接種量將菌液接種至含50mg/L4-CP的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中，液體培養(yǎng)基的總體積為200mL調(diào)節(jié)初始pH為7.5。在上述培養(yǎng)基中分別加入不同濃度的葡萄糖、苯酚和2,4-DCP作為共代謝基質(zhì)。其中葡萄糖濃度分別為0g/L1g/L2g/L3g/L4g/L5g/L；苯酚濃度分別為25mg/L50mg/L100mg/L150mg/L300mg/L；2,4-DCP濃度分別為25mg/L50 mg/L75mg/L100mg/L150mg/L。錐形瓶置于黑暗好氧條件下培養(yǎng)每隔12h取樣測(cè)定瓶中OD510值和酚類(lèi)化合物殘留量計(jì)算菌體生長(zhǎng)量和酚類(lèi)化合物濃度。
1.3分析方法
1）菌體生長(zhǎng)濃度：菌體生長(zhǎng)量通過(guò)干菌重和光密度值（OD510）進(jìn)行表征。取培養(yǎng)液體積為3mL用蒸餾水洗3次后放入105℃的恒溫烘箱中進(jìn)行干燥24h后將菌體進(jìn)行稱(chēng)量換算成單位體積培養(yǎng)液中菌體的重量即干菌重g/L。分光度計(jì)法是通過(guò)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定菌體生長(zhǎng)過(guò)程中培養(yǎng)液的濁度變化測(cè)量波長(zhǎng)為510nm用OD510表示。將干菌重和對(duì)應(yīng)的OD510值進(jìn)行線性擬合得到OD510值與干菌重的換算關(guān)系。
2）酚類(lèi)化合物濃度：酚類(lèi)化合物的濃度采用高效液相色譜（HPLC）測(cè)定。高效液相色譜儀配備的色譜柱為依利特BDS-C8反相色譜柱（4.6mm×250mm，5μm）相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：紫外檢測(cè)器的檢測(cè)波長(zhǎng)為281nm；流動(dòng)相采用甲醇和水其體積比為V■:V■=7:3流速為0.6mL/min樣品的進(jìn)樣體積為20μL。
3）酚類(lèi)化合物的降解率：酚類(lèi)化合物的降解率按公式（1）計(jì)算。
D■=■×100%（1）
式中，Di：培養(yǎng)i個(gè)小時(shí)后酚類(lèi)化合物的降解率，%；C0：酚類(lèi)化合物的初始濃度mg/L；Ci：培養(yǎng)i個(gè)小時(shí)后酚類(lèi)化合物的濃度mg/L。
2結(jié)果與討論
2.1葡萄糖對(duì)PSB共代謝降解4-CP的影響
在生物代謝難降解有機(jī)污染物的過(guò)程中可以加入一些生長(zhǎng)基質(zhì)為微生物的生長(zhǎng)提供碳源和能源。由圖1可知當(dāng)葡萄糖的投加量為0g時(shí)即PSB以4-CP為單一碳源，菌體的細(xì)胞濃度沒(méi)有明顯的增長(zhǎng)4-CP的濃度也沒(méi)有明顯的下降。當(dāng)葡萄糖的投加量為1-3g/L時(shí)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解隨著葡萄糖濃度的增加而增強(qiáng)。當(dāng)葡萄糖的投加量為3-5g/L時(shí)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解并沒(méi)有顯著的提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過(guò)共代謝可以大大提高PSB的繁殖及其對(duì)4-CP的降解。但過(guò)高的葡萄糖濃度對(duì)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解有抑制作用。在本實(shí)驗(yàn)中葡萄糖的最佳濃度為3g/L培養(yǎng)6d后，細(xì)胞濃度達(dá)到0.121g/L4-CP的降解率達(dá)到96.99%。
（a）
（b）
圖1不同葡萄糖濃度對(duì)4-CP降解和PSB生長(zhǎng)的影響
2.2苯酚對(duì)PSB共代謝降解4-CP的影響
含氯酚廢水的脫氯加氫過(guò)程或是厭氧生物處理都會(huì)導(dǎo)致苯酚和4-CP同時(shí)出現(xiàn)在廢水中，苯酚結(jié)構(gòu)與氯酚類(lèi)化合物的相似性也使共代謝基質(zhì)促進(jìn)微生物對(duì)目標(biāo)污染物的降解。因此本實(shí)驗(yàn)考察了濃度范圍為25-300mg/L的苯酚對(duì)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解的影響。根據(jù)圖2在苯酚作為共代謝基質(zhì)的體系中PSB的生長(zhǎng)存在遲滯期且隨著苯酚濃度的增大而增長(zhǎng)。當(dāng)苯酚濃度小于100mg/L時(shí)4-CP降解所需要的時(shí)間隨著苯酚濃度的增加而減少，當(dāng)苯酚濃度超過(guò)100mg/L時(shí)4-CP降解所需要的時(shí)間隨著苯酚濃度的增加而增加。因此，當(dāng)苯酚濃度為100mg/L時(shí)培養(yǎng)6d后，細(xì)胞濃度達(dá)到0.0939g/L4-CP的降解速度最快其降解率也達(dá)到最大值90.24%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果苯酚的最佳濃度為100mg/L，一旦苯酚濃度超過(guò)100mg/L其抑制作用占優(yōu)勢(shì)PSB降解4-CP的反應(yīng)出現(xiàn)較長(zhǎng)的遲滯期。
2.32,4-二氯酚對(duì)PSB共代謝降解4-CP的影響
一般來(lái)說(shuō)含有2,4-DCP的廢水中往往含有單氯酚尤其是4-CP因此研究微生物共代謝降解4-CP和2,4-DCP的過(guò)程對(duì)于氯酚的生物處理技術(shù)具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)添加不同濃度的2,4-DCP考察濃度范圍為25-150mg/L的2,4-DCP對(duì)PSB的生長(zhǎng)4-CP降解的影響。由圖3可知投加2,4-DCP與添加苯酚的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有所不同4-CP完全降解所需要的時(shí)間隨著2,4-DCP濃度的增加而增加4-CP的降解率隨著2,4-DCP濃度的增加而減小。當(dāng)2,4-DCP濃度為25mg/L時(shí)經(jīng)過(guò)6d的培養(yǎng)4-CP的降解率為55.73%，明顯小于以葡萄糖和苯酚做為共代謝基質(zhì)的情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在以2,4-DCP為共代謝基質(zhì)的條件下PSB需要更長(zhǎng)的遲滯期，從而延長(zhǎng)了PSB降解4-CP需要的時(shí)間?？偟膩?lái)說(shuō)在共代謝過(guò)程中相比較于葡萄糖和苯酚，2,4-DCP對(duì)4-CP降解速率的改善作用不顯著，但鑒于PSB能夠同時(shí)降解4-CP和2,4-DCP的優(yōu)勢(shì)采用PSB處理含氯酚的工業(yè)廢水具有廣闊的應(yīng)用前景。
（a）
（b）
圖2不同苯酚濃度對(duì)4-CP降解和PSB生長(zhǎng)的影響
（a）
（b）
圖3不同2,4-DCP濃度對(duì)4-CP降解和PSB生長(zhǎng)的影響
3結(jié)論
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明葡萄糖、苯酚、2,4-DCP對(duì)PSB生長(zhǎng)和4-CP降解的影響是不同的。葡萄糖對(duì)PSB生長(zhǎng)和4-CP降解的促進(jìn)作用最強(qiáng)最佳濃度為3g/L培養(yǎng)6d后細(xì)胞濃度達(dá)到0.121g/L4-CP的降解率達(dá)到96.99%當(dāng)苯酚濃度為100mg/L時(shí)4-CP的降解效果最好經(jīng)過(guò)6d降解率能夠達(dá)到90.24%。2,4-DCP則會(huì)延緩PSB的生長(zhǎng)及其對(duì)4-CP的降解4-CP的降解效果隨著2,4-DCP濃度的增加而下降。
【參考文獻(xiàn)】
［１］姚斌，金贊芳，胡忠策，等.光合細(xì)菌對(duì)2,4,6-三氯苯酚的降解特性研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2011，31(10)：1669-1675.
［責(zé)任編輯：薛俊歌］
【摘要】本實(shí)驗(yàn)研究了光合細(xì)菌（PSB）在不同共代謝基質(zhì)的條件下對(duì)對(duì)氯苯酚（4-CP）的降解特性。選取了不同基質(zhì)、不同基質(zhì)濃度對(duì)PSB共代謝降解4-CP的影響。
【關(guān)鍵詞】光合細(xì)菌；共代謝；對(duì)氯苯酚
0引言
氯酚類(lèi)化合物通常滯留在環(huán)境中的時(shí)間較長(zhǎng)其中4-氯酚（簡(jiǎn)稱(chēng)4-CP）因其水溶性較高容易造成水體污染。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)以4-CP為單一碳源時(shí)該菌株對(duì)4-CP沒(méi)有表現(xiàn)出降解性。在以苯酚為共代謝基質(zhì)的條件下菌株能夠在20 h內(nèi)完全降解150 ppm的4-CP。但是將光合細(xì)菌（簡(jiǎn)稱(chēng)PSB）應(yīng)用于共代謝降解4-CP的研究卻未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)以4-CP為目標(biāo)污染物選取了葡萄糖、苯酚和2,4-二氯酚（簡(jiǎn)稱(chēng)2,4-DCP）作為共代謝基質(zhì)，考察了不同共代謝基質(zhì)對(duì)PSB降解4-CP的影響及共代謝基質(zhì)濃度對(duì)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解的影響。
1材料與方法
1.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器
1）菌種。
2）培養(yǎng)基：無(wú)機(jī)培養(yǎng)基的成分為NH4Cl 0.8g/L，K2HPO4 0.4g/L，KH2PO4 0.6g/L，MgSO4 0.2g/L，CaCl2 0.05g/L，F(xiàn)eSO4 0.01g/L，pH為7.0-7.2。外加碳源和4-CP的量根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要添加在無(wú)機(jī)培養(yǎng)基中添加CH3COONa3.0g/L配制成富集培養(yǎng)基。
3）主要藥品：4-CP，2,4-DCP；苯酚；甲醇。
4）儀器設(shè)備：高效液相色譜，光照培養(yǎng)箱，恒溫培養(yǎng)搖床，紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1）菌體培養(yǎng)：首先將原始PSB菌液用50mg/L的4-CP進(jìn)行馴化。其次將馴化得到的PSB進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)將PSB以50%的接種量（即100mL）接種到100mL的富集培養(yǎng)基中培養(yǎng)48h。按照上述同樣的操作進(jìn)行3次轉(zhuǎn)接培養(yǎng)得到PSB作為后續(xù)降解實(shí)驗(yàn)的種子液。
2）共代謝降解實(shí)驗(yàn)：以10%的接種量將菌液接種至含50mg/L4-CP的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中，液體培養(yǎng)基的總體積為200mL調(diào)節(jié)初始pH為7.5。在上述培養(yǎng)基中分別加入不同濃度的葡萄糖、苯酚和2,4-DCP作為共代謝基質(zhì)。其中葡萄糖濃度分別為0g/L1g/L2g/L3g/L4g/L5g/L；苯酚濃度分別為25mg/L50mg/L100mg/L150mg/L300mg/L；2,4-DCP濃度分別為25mg/L50 mg/L75mg/L100mg/L150mg/L。錐形瓶置于黑暗好氧條件下培養(yǎng)每隔12h取樣測(cè)定瓶中OD510值和酚類(lèi)化合物殘留量計(jì)算菌體生長(zhǎng)量和酚類(lèi)化合物濃度。
1.3分析方法
1）菌體生長(zhǎng)濃度：菌體生長(zhǎng)量通過(guò)干菌重和光密度值（OD510）進(jìn)行表征。取培養(yǎng)液體積為3mL用蒸餾水洗3次后放入105℃的恒溫烘箱中進(jìn)行干燥24h后將菌體進(jìn)行稱(chēng)量換算成單位體積培養(yǎng)液中菌體的重量即干菌重g/L。分光度計(jì)法是通過(guò)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定菌體生長(zhǎng)過(guò)程中培養(yǎng)液的濁度變化測(cè)量波長(zhǎng)為510nm用OD510表示。將干菌重和對(duì)應(yīng)的OD510值進(jìn)行線性擬合得到OD510值與干菌重的換算關(guān)系。
2）酚類(lèi)化合物濃度：酚類(lèi)化合物的濃度采用高效液相色譜（HPLC）測(cè)定。高效液相色譜儀配備的色譜柱為依利特BDS-C8反相色譜柱（4.6mm×250mm，5μm）相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：紫外檢測(cè)器的檢測(cè)波長(zhǎng)為281nm；流動(dòng)相采用甲醇和水其體積比為V■:V■=7:3流速為0.6mL/min樣品的進(jìn)樣體積為20μL。
3）酚類(lèi)化合物的降解率：酚類(lèi)化合物的降解率按公式（1）計(jì)算。
D■=■×100%（1）
式中，Di：培養(yǎng)i個(gè)小時(shí)后酚類(lèi)化合物的降解率，%；C0：酚類(lèi)化合物的初始濃度mg/L；Ci：培養(yǎng)i個(gè)小時(shí)后酚類(lèi)化合物的濃度mg/L。
2結(jié)果與討論
2.1葡萄糖對(duì)PSB共代謝降解4-CP的影響
在生物代謝難降解有機(jī)污染物的過(guò)程中可以加入一些生長(zhǎng)基質(zhì)為微生物的生長(zhǎng)提供碳源和能源。由圖1可知當(dāng)葡萄糖的投加量為0g時(shí)即PSB以4-CP為單一碳源，菌體的細(xì)胞濃度沒(méi)有明顯的增長(zhǎng)4-CP的濃度也沒(méi)有明顯的下降。當(dāng)葡萄糖的投加量為1-3g/L時(shí)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解隨著葡萄糖濃度的增加而增強(qiáng)。當(dāng)葡萄糖的投加量為3-5g/L時(shí)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解并沒(méi)有顯著的提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過(guò)共代謝可以大大提高PSB的繁殖及其對(duì)4-CP的降解。但過(guò)高的葡萄糖濃度對(duì)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解有抑制作用。在本實(shí)驗(yàn)中葡萄糖的最佳濃度為3g/L培養(yǎng)6d后，細(xì)胞濃度達(dá)到0.121g/L4-CP的降解率達(dá)到96.99%。
（a）
（b）
圖1不同葡萄糖濃度對(duì)4-CP降解和PSB生長(zhǎng)的影響
2.2苯酚對(duì)PSB共代謝降解4-CP的影響
含氯酚廢水的脫氯加氫過(guò)程或是厭氧生物處理都會(huì)導(dǎo)致苯酚和4-CP同時(shí)出現(xiàn)在廢水中，苯酚結(jié)構(gòu)與氯酚類(lèi)化合物的相似性也使共代謝基質(zhì)促進(jìn)微生物對(duì)目標(biāo)污染物的降解。因此本實(shí)驗(yàn)考察了濃度范圍為25-300mg/L的苯酚對(duì)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解的影響。根據(jù)圖2在苯酚作為共代謝基質(zhì)的體系中PSB的生長(zhǎng)存在遲滯期且隨著苯酚濃度的增大而增長(zhǎng)。當(dāng)苯酚濃度小于100mg/L時(shí)4-CP降解所需要的時(shí)間隨著苯酚濃度的增加而減少，當(dāng)苯酚濃度超過(guò)100mg/L時(shí)4-CP降解所需要的時(shí)間隨著苯酚濃度的增加而增加。因此，當(dāng)苯酚濃度為100mg/L時(shí)培養(yǎng)6d后，細(xì)胞濃度達(dá)到0.0939g/L4-CP的降解速度最快其降解率也達(dá)到最大值90.24%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果苯酚的最佳濃度為100mg/L，一旦苯酚濃度超過(guò)100mg/L其抑制作用占優(yōu)勢(shì)PSB降解4-CP的反應(yīng)出現(xiàn)較長(zhǎng)的遲滯期。
2.32,4-二氯酚對(duì)PSB共代謝降解4-CP的影響
一般來(lái)說(shuō)含有2,4-DCP的廢水中往往含有單氯酚尤其是4-CP因此研究微生物共代謝降解4-CP和2,4-DCP的過(guò)程對(duì)于氯酚的生物處理技術(shù)具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)添加不同濃度的2,4-DCP考察濃度范圍為25-150mg/L的2,4-DCP對(duì)PSB的生長(zhǎng)4-CP降解的影響。由圖3可知投加2,4-DCP與添加苯酚的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有所不同4-CP完全降解所需要的時(shí)間隨著2,4-DCP濃度的增加而增加4-CP的降解率隨著2,4-DCP濃度的增加而減小。當(dāng)2,4-DCP濃度為25mg/L時(shí)經(jīng)過(guò)6d的培養(yǎng)4-CP的降解率為55.73%，明顯小于以葡萄糖和苯酚做為共代謝基質(zhì)的情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在以2,4-DCP為共代謝基質(zhì)的條件下PSB需要更長(zhǎng)的遲滯期，從而延長(zhǎng)了PSB降解4-CP需要的時(shí)間。總的來(lái)說(shuō)在共代謝過(guò)程中相比較于葡萄糖和苯酚，2,4-DCP對(duì)4-CP降解速率的改善作用不顯著，但鑒于PSB能夠同時(shí)降解4-CP和2,4-DCP的優(yōu)勢(shì)采用PSB處理含氯酚的工業(yè)廢水具有廣闊的應(yīng)用前景。
（a）
（b）
圖2不同苯酚濃度對(duì)4-CP降解和PSB生長(zhǎng)的影響
（a）
（b）
圖3不同2,4-DCP濃度對(duì)4-CP降解和PSB生長(zhǎng)的影響
3結(jié)論
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明葡萄糖、苯酚、2,4-DCP對(duì)PSB生長(zhǎng)和4-CP降解的影響是不同的。葡萄糖對(duì)PSB生長(zhǎng)和4-CP降解的促進(jìn)作用最強(qiáng)最佳濃度為3g/L培養(yǎng)6d后細(xì)胞濃度達(dá)到0.121g/L4-CP的降解率達(dá)到96.99%當(dāng)苯酚濃度為100mg/L時(shí)4-CP的降解效果最好經(jīng)過(guò)6d降解率能夠達(dá)到90.24%。2,4-DCP則會(huì)延緩PSB的生長(zhǎng)及其對(duì)4-CP的降解4-CP的降解效果隨著2,4-DCP濃度的增加而下降。
【參考文獻(xiàn)】
［１］姚斌，金贊芳，胡忠策，等.光合細(xì)菌對(duì)2,4,6-三氯苯酚的降解特性研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2011，31(10)：1669-1675.
［責(zé)任編輯：薛俊歌］
【摘要】本實(shí)驗(yàn)研究了光合細(xì)菌（PSB）在不同共代謝基質(zhì)的條件下對(duì)對(duì)氯苯酚（4-CP）的降解特性。選取了不同基質(zhì)、不同基質(zhì)濃度對(duì)PSB共代謝降解4-CP的影響。
【關(guān)鍵詞】光合細(xì)菌；共代謝；對(duì)氯苯酚
0引言
氯酚類(lèi)化合物通常滯留在環(huán)境中的時(shí)間較長(zhǎng)其中4-氯酚（簡(jiǎn)稱(chēng)4-CP）因其水溶性較高容易造成水體污染。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)以4-CP為單一碳源時(shí)該菌株對(duì)4-CP沒(méi)有表現(xiàn)出降解性。在以苯酚為共代謝基質(zhì)的條件下菌株能夠在20 h內(nèi)完全降解150 ppm的4-CP。但是將光合細(xì)菌（簡(jiǎn)稱(chēng)PSB）應(yīng)用于共代謝降解4-CP的研究卻未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)以4-CP為目標(biāo)污染物選取了葡萄糖、苯酚和2,4-二氯酚（簡(jiǎn)稱(chēng)2,4-DCP）作為共代謝基質(zhì)，考察了不同共代謝基質(zhì)對(duì)PSB降解4-CP的影響及共代謝基質(zhì)濃度對(duì)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解的影響。
1材料與方法
1.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器
1）菌種。
2）培養(yǎng)基：無(wú)機(jī)培養(yǎng)基的成分為NH4Cl 0.8g/L，K2HPO4 0.4g/L，KH2PO4 0.6g/L，MgSO4 0.2g/L，CaCl2 0.05g/L，F(xiàn)eSO4 0.01g/L，pH為7.0-7.2。外加碳源和4-CP的量根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要添加在無(wú)機(jī)培養(yǎng)基中添加CH3COONa3.0g/L配制成富集培養(yǎng)基。
3）主要藥品：4-CP，2,4-DCP；苯酚；甲醇。
4）儀器設(shè)備：高效液相色譜，光照培養(yǎng)箱，恒溫培養(yǎng)搖床，紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1）菌體培養(yǎng)：首先將原始PSB菌液用50mg/L的4-CP進(jìn)行馴化。其次將馴化得到的PSB進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)將PSB以50%的接種量（即100mL）接種到100mL的富集培養(yǎng)基中培養(yǎng)48h。按照上述同樣的操作進(jìn)行3次轉(zhuǎn)接培養(yǎng)得到PSB作為后續(xù)降解實(shí)驗(yàn)的種子液。
2）共代謝降解實(shí)驗(yàn)：以10%的接種量將菌液接種至含50mg/L4-CP的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中，液體培養(yǎng)基的總體積為200mL調(diào)節(jié)初始pH為7.5。在上述培養(yǎng)基中分別加入不同濃度的葡萄糖、苯酚和2,4-DCP作為共代謝基質(zhì)。其中葡萄糖濃度分別為0g/L1g/L2g/L3g/L4g/L5g/L；苯酚濃度分別為25mg/L50mg/L100mg/L150mg/L300mg/L；2,4-DCP濃度分別為25mg/L50 mg/L75mg/L100mg/L150mg/L。錐形瓶置于黑暗好氧條件下培養(yǎng)每隔12h取樣測(cè)定瓶中OD510值和酚類(lèi)化合物殘留量計(jì)算菌體生長(zhǎng)量和酚類(lèi)化合物濃度。
1.3分析方法
1）菌體生長(zhǎng)濃度：菌體生長(zhǎng)量通過(guò)干菌重和光密度值（OD510）進(jìn)行表征。取培養(yǎng)液體積為3mL用蒸餾水洗3次后放入105℃的恒溫烘箱中進(jìn)行干燥24h后將菌體進(jìn)行稱(chēng)量換算成單位體積培養(yǎng)液中菌體的重量即干菌重g/L。分光度計(jì)法是通過(guò)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定菌體生長(zhǎng)過(guò)程中培養(yǎng)液的濁度變化測(cè)量波長(zhǎng)為510nm用OD510表示。將干菌重和對(duì)應(yīng)的OD510值進(jìn)行線性擬合得到OD510值與干菌重的換算關(guān)系。
2）酚類(lèi)化合物濃度：酚類(lèi)化合物的濃度采用高效液相色譜（HPLC）測(cè)定。高效液相色譜儀配備的色譜柱為依利特BDS-C8反相色譜柱（4.6mm×250mm，5μm）相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：紫外檢測(cè)器的檢測(cè)波長(zhǎng)為281nm；流動(dòng)相采用甲醇和水其體積比為V■:V■=7:3流速為0.6mL/min樣品的進(jìn)樣體積為20μL。
3）酚類(lèi)化合物的降解率：酚類(lèi)化合物的降解率按公式（1）計(jì)算。
D■=■×100%（1）
式中，Di：培養(yǎng)i個(gè)小時(shí)后酚類(lèi)化合物的降解率，%；C0：酚類(lèi)化合物的初始濃度mg/L；Ci：培養(yǎng)i個(gè)小時(shí)后酚類(lèi)化合物的濃度mg/L。
2結(jié)果與討論
2.1葡萄糖對(duì)PSB共代謝降解4-CP的影響
在生物代謝難降解有機(jī)污染物的過(guò)程中可以加入一些生長(zhǎng)基質(zhì)為微生物的生長(zhǎng)提供碳源和能源。由圖1可知當(dāng)葡萄糖的投加量為0g時(shí)即PSB以4-CP為單一碳源，菌體的細(xì)胞濃度沒(méi)有明顯的增長(zhǎng)4-CP的濃度也沒(méi)有明顯的下降。當(dāng)葡萄糖的投加量為1-3g/L時(shí)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解隨著葡萄糖濃度的增加而增強(qiáng)。當(dāng)葡萄糖的投加量為3-5g/L時(shí)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解并沒(méi)有顯著的提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過(guò)共代謝可以大大提高PSB的繁殖及其對(duì)4-CP的降解。但過(guò)高的葡萄糖濃度對(duì)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解有抑制作用。在本實(shí)驗(yàn)中葡萄糖的最佳濃度為3g/L培養(yǎng)6d后，細(xì)胞濃度達(dá)到0.121g/L4-CP的降解率達(dá)到96.99%。
（a）
（b）
圖1不同葡萄糖濃度對(duì)4-CP降解和PSB生長(zhǎng)的影響
2.2苯酚對(duì)PSB共代謝降解4-CP的影響
含氯酚廢水的脫氯加氫過(guò)程或是厭氧生物處理都會(huì)導(dǎo)致苯酚和4-CP同時(shí)出現(xiàn)在廢水中，苯酚結(jié)構(gòu)與氯酚類(lèi)化合物的相似性也使共代謝基質(zhì)促進(jìn)微生物對(duì)目標(biāo)污染物的降解。因此本實(shí)驗(yàn)考察了濃度范圍為25-300mg/L的苯酚對(duì)PSB的生長(zhǎng)和4-CP降解的影響。根據(jù)圖2在苯酚作為共代謝基質(zhì)的體系中PSB的生長(zhǎng)存在遲滯期且隨著苯酚濃度的增大而增長(zhǎng)。當(dāng)苯酚濃度小于100mg/L時(shí)4-CP降解所需要的時(shí)間隨著苯酚濃度的增加而減少，當(dāng)苯酚濃度超過(guò)100mg/L時(shí)4-CP降解所需要的時(shí)間隨著苯酚濃度的增加而增加。因此，當(dāng)苯酚濃度為100mg/L時(shí)培養(yǎng)6d后，細(xì)胞濃度達(dá)到0.0939g/L4-CP的降解速度最快其降解率也達(dá)到最大值90.24%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果苯酚的最佳濃度為100mg/L，一旦苯酚濃度超過(guò)100mg/L其抑制作用占優(yōu)勢(shì)PSB降解4-CP的反應(yīng)出現(xiàn)較長(zhǎng)的遲滯期。
2.32,4-二氯酚對(duì)PSB共代謝降解4-CP的影響
一般來(lái)說(shuō)含有2,4-DCP的廢水中往往含有單氯酚尤其是4-CP因此研究微生物共代謝降解4-CP和2,4-DCP的過(guò)程對(duì)于氯酚的生物處理技術(shù)具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)添加不同濃度的2,4-DCP考察濃度范圍為25-150mg/L的2,4-DCP對(duì)PSB的生長(zhǎng)4-CP降解的影響。由圖3可知投加2,4-DCP與添加苯酚的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有所不同4-CP完全降解所需要的時(shí)間隨著2,4-DCP濃度的增加而增加4-CP的降解率隨著2,4-DCP濃度的增加而減小。當(dāng)2,4-DCP濃度為25mg/L時(shí)經(jīng)過(guò)6d的培養(yǎng)4-CP的降解率為55.73%，明顯小于以葡萄糖和苯酚做為共代謝基質(zhì)的情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在以2,4-DCP為共代謝基質(zhì)的條件下PSB需要更長(zhǎng)的遲滯期，從而延長(zhǎng)了PSB降解4-CP需要的時(shí)間。總的來(lái)說(shuō)在共代謝過(guò)程中相比較于葡萄糖和苯酚，2,4-DCP對(duì)4-CP降解速率的改善作用不顯著，但鑒于PSB能夠同時(shí)降解4-CP和2,4-DCP的優(yōu)勢(shì)采用PSB處理含氯酚的工業(yè)廢水具有廣闊的應(yīng)用前景。
（a）
（b）
圖2不同苯酚濃度對(duì)4-CP降解和PSB生長(zhǎng)的影響
（a）
（b）
圖3不同2,4-DCP濃度對(duì)4-CP降解和PSB生長(zhǎng)的影響
3結(jié)論
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明葡萄糖、苯酚、2,4-DCP對(duì)PSB生長(zhǎng)和4-CP降解的影響是不同的。葡萄糖對(duì)PSB生長(zhǎng)和4-CP降解的促進(jìn)作用最強(qiáng)最佳濃度為3g/L培養(yǎng)6d后細(xì)胞濃度達(dá)到0.121g/L4-CP的降解率達(dá)到96.99%當(dāng)苯酚濃度為100mg/L時(shí)4-CP的降解效果最好經(jīng)過(guò)6d降解率能夠達(dá)到90.24%。2,4-DCP則會(huì)延緩PSB的生長(zhǎng)及其對(duì)4-CP的降解4-CP的降解效果隨著2,4-DCP濃度的增加而下降。
【參考文獻(xiàn)】
［１］姚斌，金贊芳，胡忠策，等.光合細(xì)菌對(duì)2,4,6-三氯苯酚的降解特性研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2011，31(10)：1669-1675.
［責(zé)任編輯：薛俊歌］
