2-巰基苯并噻唑的生物降解性評(píng)價(jià)

許娉婷，林偉雄，孫水裕，任 杰，戴永康，李海宇，徐啟智，莊圣煒

(廣東工業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510006)

2-巰基苯并噻唑的生物降解性評(píng)價(jià)

許娉婷，林偉雄，孫水裕，任 杰，戴永康，李海宇，徐啟智，莊圣煒

(廣東工業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510006)

為了探討2-巰基苯并噻唑(MBT)的生物降解性，借鑒浮選捕收劑等有機(jī)物的生物降解性評(píng)價(jià)體系，分別采用靜置燒瓶篩選試驗(yàn)法、震蕩培養(yǎng)法(GB/T 15818—2006)、改良斯特姆法(OECD—301B)3種評(píng)價(jià)方法首次對(duì)MBT的生物降解性進(jìn)行探討。結(jié)果表明：在靜置燒瓶篩選試驗(yàn)法中，MBT在第4周期的生物降解度為4.68%；在震蕩培養(yǎng)法中，MBT的8 d生物降解度為28.9%；在改良斯特姆法中，MBT的生物降解性指數(shù)IB為77.07，相對(duì)降解度(DRBD)為35.49%。這3種評(píng)價(jià)方法得出的結(jié)論一致表明MBT屬于難生物降解有機(jī)物，對(duì)微生物有一定毒害作用，抑制微生物的生長(zhǎng)。本研究可為MBT的環(huán)境行為以及含MBT廢水的生物處理技術(shù)提供基礎(chǔ)資料。

2-巰基苯并噻唑；生物降解性；評(píng)價(jià)；動(dòng)力學(xué)

2-巰基苯并噻唑(2-Mercaptobenzothiazole，MBT)為硫醇基化合物，屬于苯并噻唑類(lèi)有機(jī)物，是一類(lèi)高生產(chǎn)量的化學(xué)品，被應(yīng)用在許多不同的工業(yè)過(guò)程中。MBT常用于預(yù)富集和分離貴金屬和過(guò)度金屬元素，是硫化礦、黃鐵礦、貴金屬礦的浮選捕收劑[1-2]；也用于銅及其合金的金屬表層，是有效的銅腐蝕抑制劑[3-4]；同時(shí)也用于橡膠行業(yè)的硫化促進(jìn)劑，結(jié)合不飽和的硫化聚合物形成彈性交聯(lián)材料，簡(jiǎn)稱(chēng)硫化促進(jìn)劑M[5-6]。由于廣泛的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用和相應(yīng)產(chǎn)品的使用，使得大量的MBT進(jìn)入環(huán)境當(dāng)中。根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(USEPA)的數(shù)據(jù)顯示，每年釋放到環(huán)境中的MBT估計(jì)要超過(guò)百萬(wàn)磅，其中大部分進(jìn)入到水體環(huán)境中[7]。研究表明，MBT具有致癌性[8]，致突變性[9]，并且會(huì)對(duì)廢水處理過(guò)程產(chǎn)生影響，能抑制易降解的有機(jī)物的降解，以及阻礙廢水中的硝化作用[10]，因此使得MBT在環(huán)境中的存在及處理引起廣泛的社會(huì)關(guān)注。研究MBT的生物降解性能對(duì)了解MBT在環(huán)境中的環(huán)境行為具有重要意義。

目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)含MBT廢水的處理研究，主要采用化學(xué)氧化法[11]、光催化氧化法[12]以及吸附去除法[13]等，然而這些方法對(duì)藥劑的消耗量大、能耗大、容易產(chǎn)生二次污染。生物法[14]由于其能耗低，二次污染少等優(yōu)點(diǎn)，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，生物法被廣泛用于難降解有機(jī)廢水的應(yīng)用中，并取得了不錯(cuò)的效果。因此，生物法為MBT的處理提供了一個(gè)新的途徑和思路。污染物的生物降解性是生物法處理的理論依據(jù)，但是，關(guān)于MBT的生物降解性的研究至今鮮有報(bào)道。針對(duì)這一現(xiàn)狀，本文作者借鑒浮選捕收劑[15]、表面活性劑[16]等有機(jī)物的生物降解性評(píng)價(jià)體系，分別采用靜置燒瓶篩選試驗(yàn)法、震蕩培養(yǎng)法以及改良斯特姆法3種方法對(duì)MBT的生物降解性進(jìn)行評(píng)價(jià)，了解其生物降解的難易程度，研究其生物降解規(guī)律，為揭示MBT在自然環(huán)境中的自?xún)裟芰昂琈BT廢水的生物處理技術(shù)提供基礎(chǔ)資料。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)試劑：2-巰基苯并噻唑(MBT)為優(yōu)級(jí)純，油酸鈉及其它化學(xué)試劑均為分析純。

接種的活性污泥：取自廣州市瀝滘污水處理廠二沉池的活性污泥，污泥含水率為99%，pH為6.9～7.2，污泥濃度(MLSS)為9.5～11 g/L，活性污泥濃度(MLVSS)為5～6 g/L，取回后曝氣以去除活性污泥中殘留的有機(jī)物。通過(guò)大量文獻(xiàn)表明，城市污水處理廠二沉池的活性污泥含水率高，泥量大，有數(shù)量繁多種類(lèi)廣泛的微生物種群[17-19]，適合用于生物降解研究。用于生物降解實(shí)驗(yàn)的活性污泥曝氣時(shí)間為5 d，使用前測(cè)定活性污泥濃度(MLSS)，將其制成15 g/L的活性污泥儲(chǔ)備液備用。

實(shí)驗(yàn)儀器：恒溫振蕩器、中速離心機(jī)、空氣泵、TOC分析儀、高效液相色譜儀等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 靜置燒瓶篩選試驗(yàn)法

靜置燒瓶篩選試驗(yàn)法，是一種最接近自然狀態(tài)下的降解方式，是參考陳紹華等[15]、吳杰等[20]的方法來(lái)評(píng)價(jià)MBT的生物降解性。

在蒸餾水中加入適量的尿素和三磷酸五鈉，使得尿素和三磷酸五鈉的濃度分別為5.0 mg/L和1.6 mg/L，攪拌均勻后置于通風(fēng)處3 d后，作為稀釋水使用。取10 mL經(jīng)沉淀后的生活污水上清液作為接種物，90 mL上述稀釋水為基質(zhì)，加入0.003 g MBT，使溶液中MBT的藥劑濃度為30 mg/L。然后置于250 mL錐形瓶中，在室溫下靜置培養(yǎng)。經(jīng)7 d后取該培養(yǎng)液10 mL作為下一周期的接種物，再另取新鮮的培養(yǎng)液進(jìn)行再培養(yǎng)，如此重復(fù)，連續(xù)4個(gè)周期。在每個(gè)周期的開(kāi)始及終了取樣，在4500 r/min的條件下離心分離15 min，取上清液過(guò)0.45 μm微孔過(guò)濾器，用高效液相色譜儀測(cè)定樣品中MBT的藥劑濃度。同時(shí)進(jìn)行3組平行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果以平均值表示，其最終的生物降解度以第4周期的生物降解度為依據(jù)。由式(1)計(jì)算其生物降解度：

式中：D為生物降解度；C0、Ct分別為降解初始和降解后MBT的藥劑濃度，mg/L。

1.2.2 震蕩培養(yǎng)法

震蕩培養(yǎng)法是參考“表面活性劑生物降解度試驗(yàn)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”[21](GB/T15818—2006)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)的。

用于試驗(yàn)的培養(yǎng)基溶液組成如下：NH4CL 3.0 g，K2HPO41.0 g，MgSO40.25 g，KCL 0.25 g，F(xiàn)eSO4…7H2O 0.002 g和酵母浸膏0.3 g，溶于1 L蒸餾水中。將培養(yǎng)基在121 ℃下高壓滅菌20 min，再該加入0.03 g MBT，使得培養(yǎng)基中MBT的藥劑濃度為30 mg/L。

首先，取250 mL培養(yǎng)基于錐形瓶中，接種2.5 mL的活性污泥儲(chǔ)備液，加蓋搖勻后置于25 ℃的恒溫?fù)u床中，以150 r/min的振蕩速度培養(yǎng)72 h。再按1%(體積分?jǐn)?shù))培養(yǎng)液加入到另一含有250 mL培養(yǎng)基的錐形瓶中，以相同條件馴化72 h，最后按1%馴化液加入到另一含有250 mL培養(yǎng)基的錐形瓶中，再以相同條件馴化72 h，同時(shí)進(jìn)行3組平行實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果以平均值表示。

在研究MBT的生物降解性的同時(shí)做空白對(duì)照和吸附實(shí)驗(yàn)，其中空白實(shí)驗(yàn)是在僅含有上述250 mL培養(yǎng)基的錐形瓶中進(jìn)行的。吸附試驗(yàn)是在含有250 mL培養(yǎng)基和2.5 mL滅菌活性污泥的錐形瓶中進(jìn)行的?？瞻讓?duì)照和吸附實(shí)驗(yàn)每24 h進(jìn)行取樣，生物降解實(shí)驗(yàn)每12 h進(jìn)行取樣，測(cè)定樣品中MBT的藥劑濃度，并計(jì)算初級(jí)生物降解度PBD、半衰期t1/2和消失時(shí)間tD90(生物降解度達(dá)到90%時(shí)所消耗的時(shí)間)。

1.2.3 改良斯特姆法

改良斯特姆法(PCD法)通過(guò)改進(jìn)歐洲經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)化學(xué)品測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法“301B CO2Evaluation”[22]來(lái)評(píng)價(jià)MBT的生物降解性。

用于試驗(yàn)的培養(yǎng)基溶液組成如下：磷酸鹽緩沖溶液(8.50 g KH2PO4，21.75 g K2HPO4，33.40 g Na2HPO4…2H2O，0.50 g NH4Cl溶于1 L蒸餾水中，溶液pH為7.4)，氯化鈣溶液(36.40 g CaCl2…2H2O溶于1 L蒸餾水中)，硫酸鎂溶液(22.5 g MgSO4…7H2O溶于1 L蒸餾水中)，氯化鐵溶液(0.25 g FeCl3…6H2O溶于1 L蒸餾水中)。營(yíng)養(yǎng)液的含量：磷酸鹽溶液含量為1%，氯化鈣溶液、硫酸鎂溶液、氯化鐵溶液含量各為0.1%。

實(shí)驗(yàn)裝置流程圖如圖1所示，裝置包括以下幾部分：1) 除氣裝置A；2) CO2檢驗(yàn)裝置D；3) 洗氣裝置W；4) 緩沖裝置E；5) 生化反應(yīng)瓶和磁力攪拌裝置；6) 后置CO2吸收裝置B。

空氣泵將壓縮空氣壓入4個(gè)1 L的吸收瓶中，串聯(lián)組成生化反應(yīng)的前置裝置，前3個(gè)吸收瓶中裝1 L的10 mol/L NaOH溶液，英語(yǔ)去除壓縮空氣中的CO2，第4個(gè)吸收瓶中裝1 L的0.05 mol/L Ba(OH)2溶液，用于檢驗(yàn)CO2是否去除完全。隨后，將已去除CO2的壓縮空氣通入洗氣瓶中，去除進(jìn)氣中的堿液。再經(jīng)過(guò)緩沖瓶，最后進(jìn)入生化反應(yīng)瓶中。反應(yīng)過(guò)程中體系溫度保持25 ℃，氣體流量控制在每秒1～2個(gè)氣泡，MBT初始藥劑濃度為60 mg/L，活性污泥濃度為150 mg/L，測(cè)試時(shí)間為28 d，生化反應(yīng)瓶中裝液量為1 L，反應(yīng)瓶用黑色塑料袋包扎，以防止光合細(xì)菌吸收二氧化碳。

整個(gè)裝置并聯(lián)6個(gè)生化反應(yīng)瓶，其中3個(gè)瓶子(T)被用于生物降解性評(píng)價(jià)，其他3個(gè)瓶子分別被用于標(biāo)準(zhǔn)比較測(cè)試(S)，空白對(duì)照試驗(yàn)(N)和內(nèi)源呼吸試驗(yàn)(C)。T瓶加入MBT，S瓶加入油酸鈉，除了N瓶，其它瓶均加入活性污泥。生物降解產(chǎn)生的CO2由3個(gè)串連的250 mL錐形瓶來(lái)吸收，分別盛有100 mL 0.025 mol/L NaOH溶液。每隔一段時(shí)間取樣一次，每次取樣時(shí)，先取離反應(yīng)瓶最近的吸收瓶，再在末端添加一個(gè)新的吸收瓶，前面吸收瓶依次向前推近，通過(guò)TOC分析儀測(cè)定所取吸收瓶的CO2的濃度，最后一次取樣時(shí)，將3個(gè)吸收瓶的吸收液混合后，測(cè)定先測(cè)定CO2的量。

圖1 改良斯特姆法的生物降解性試驗(yàn)裝置示意圖Fig. 1 Scheme of experimental apparatus of modified sturm test: A—NaOH solution; B,D—Ba(OH)2solution; W—Distilled water; E—Buffer bottle; T—Test sample bottle; N—Endogenous respiration bottle; C—Blank test bottle; S—Standard test bottle

2 結(jié)果與討論

2.1 靜置燒瓶篩選試驗(yàn)法

2.1.1 MBT藥劑濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線

通過(guò)高效液相色譜法測(cè)定MBT的藥劑濃度，其色譜條件為：Inertsil C18色譜柱(150 mm×4.6 mm，5 μm；GL Sciences lnc.)；采用二元高壓梯度模式?jīng)_洗，其流動(dòng)相的時(shí)間參數(shù)如表1所示；流速為0.8 mL/min；進(jìn)樣量為5 μL；柱溫為30 ℃。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品在200～500 nm波長(zhǎng)掃描紫外光譜圖，確定MBT的最大檢測(cè)波長(zhǎng)為320 nm。

配制不同藥劑濃度的MBT溶液，通過(guò)高效液相測(cè)定其藥劑濃度與吸收面積之間的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。MBT標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2所示，由圖2可以看出，MBT標(biāo)準(zhǔn)曲線的R2達(dá)到0.999以上，有良好的線性相關(guān)性，所以MBT的藥劑濃度y與吸收面積x之間的關(guān)系可以用式(2)表示：

表1 流動(dòng)相時(shí)間程序Table 1 Time program of mobile phase

圖2 MBT的藥劑濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig. 2 Standard curve of concentration of MBT

2.1.2 生物降解性評(píng)價(jià)

靜置燒瓶篩選試驗(yàn)法根據(jù)測(cè)定的有機(jī)物的生物降解度來(lái)評(píng)價(jià)該物質(zhì)的降解性能，其具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[23]如表2所列。MBT的生物降解性評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所列。

從表3可以看出，第4周期的生物降解度為4.68%，遠(yuǎn)小于20%，是難生物降解有機(jī)物。第2周期降解度比第1周期大，可能是微生物對(duì)MBT逐漸適應(yīng)，微生物的耐受性提高所導(dǎo)致的結(jié)果。WEVER等[6]發(fā)現(xiàn)微生物的毒性積累會(huì)導(dǎo)致微生物的活性降低，從本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，第3、4周期的降解度越來(lái)越低，這可能就是MBT對(duì)微生物有毒害作用。

表2 靜置燒瓶篩選試驗(yàn)法評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Biodegradability evaluation criteria of static-flasks test

表3 MBT的生物降解性評(píng)價(jià)結(jié)果Table 3 Biodegradation extent and evaluation results of MBT

2.2 震蕩培養(yǎng)法

2.2.1 MBT的生物降解、生物吸附及空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果

MBT在生物降解、吸附及空白對(duì)照的變化過(guò)程如圖3所示。由圖3可以看出，只加入培養(yǎng)基的空白實(shí)驗(yàn)中MBT的藥劑濃度基本不變。反應(yīng)12 h后，滅活的污泥對(duì)MBT的吸附基本飽和，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其吸附量變化不明顯，MBT的藥劑濃度只減少了2 mg/L；而加了活性污泥的生物降解實(shí)驗(yàn)，MBT的藥劑濃度減少趨勢(shì)比加了滅活的污泥更加明顯，從開(kāi)始的30 mg/L到實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)減少到20 mg/L。由此可見(jiàn)，活性污泥對(duì)MBT的吸附作用很小，相對(duì)于生物降解作用基本可以忽略不計(jì)。因此，震蕩培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)法的結(jié)果能客觀證明MBT的生物降解性。

圖3 MBT的生物降解、生物吸附及空白對(duì)照?qǐng)DFig. 3 Changes in MBT concentration in blank and absorption tests as control group of biodegradation

2.2.2 MBT的生物降解性評(píng)價(jià)

MBT的生物降解曲線如圖4所示。由圖4可看出，反應(yīng)開(kāi)始的前12 h，MBT的去除率迅速增加，但雖然經(jīng)過(guò)12 h后MBT的生物降解度達(dá)到10%，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其降解速率緩慢，到第8 d的生物降解度也只有28.9%，這是由于反應(yīng)開(kāi)始的前12 h，MBT首先被污泥吸附至飽和，隨后微生物開(kāi)始緩慢降解MBT，由此可以看出MBT的生物降解效果并不理想，在實(shí)驗(yàn)期間無(wú)法測(cè)出其消失時(shí)間tD90和半衰期t1/2。

圖4 MBT的生物降解度隨時(shí)間的變化Fig. 4 Biodegradation extent of MBT with time

式中：c0、ct分別為降解初始和t時(shí)刻時(shí)的MBT藥劑濃度；t為降解時(shí)間；k為速率常數(shù)。結(jié)合圖5和式(3)可知，MBT的生物降解動(dòng)力學(xué)方程為ct=e-0.0335t+ 30.3380。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ln[c]與時(shí)間的線性關(guān)系如圖5所示。根據(jù)線性擬合結(jié)果，MBT的生物降解過(guò)程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程：

2.3 改良斯特姆法

一般來(lái)說(shuō)，有機(jī)物生物降解產(chǎn)生的CO2濃度與時(shí)間的關(guān)系，可用如圖6所示的3種典型CO2濃度曲線(PCD曲線)來(lái)描述[15,24]。

不同有機(jī)物的PCD曲線各不同，其中曲線A代表該有機(jī)物能夠快速且完全降解，不需要馴化過(guò)程，屬于易生物降解有機(jī)物。曲線B代表可生物降解有機(jī)物，但是該有機(jī)物對(duì)微生物有一定的抑制作用，需要一個(gè)馴化過(guò)程。曲線C始終位于內(nèi)源呼吸線之下，代表該有機(jī)物難以生物降解，且對(duì)微生物具有毒害作用。因此，有機(jī)物最終生物降解能力的大小可以用PCD曲線與時(shí)間之間的面積來(lái)表征。根據(jù)OECD-301B，采用積分面積比值法來(lái)計(jì)算生物降解指數(shù)(IB)，并定義相對(duì)降解度(DRBD)，公式如下：

圖5 ln[c]與時(shí)間的線性關(guān)系曲線Fig. 5 Relationship between ln[c] and time

圖6 有機(jī)物的生物降解過(guò)程中典型的PCD曲線Fig. 6 Typical PCD curves of biodegradation of organic compounds

式中：IB為生物降解性指數(shù)，%；AS為有機(jī)物PCD曲線與時(shí)間之間的面積；A0為內(nèi)源反應(yīng)PCD曲線與時(shí)間之間的面積。DRBD為相對(duì)降解度，%；IBt為有機(jī)物的生物降解指數(shù)；IBs為油酸鈉的生物降解指數(shù)。DRBD越大，說(shuō)明有機(jī)物的生物降解能力越強(qiáng)，反之則越弱。PCD法的生物降解性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表4所列[19]。

實(shí)驗(yàn)進(jìn)行28 d后，MBT、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)油酸鈉和內(nèi)源呼吸的PCD曲線如圖7所示，其生物降解性評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表5。由圖7和表5可知，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)油酸鈉在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中快速降解，其IB為217.16，大于200，說(shuō)明油酸鈉是一種易生物降解的有機(jī)物，這說(shuō)明了活性污泥具有很好的生物活性，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有效性。而MBT的PCD曲線一直位于內(nèi)源呼吸線之下，直到周期最后才略微超過(guò)內(nèi)源呼吸線，其IB為77.07，小于100，第28 d MBT的相對(duì)降解度(DRBD)為35.49%。根據(jù)OECD 標(biāo)準(zhǔn)可以判斷MBT屬于難生物降解有機(jī)物。由于該方法通過(guò)評(píng)價(jià)MBT最終降解產(chǎn)生的CO2量來(lái)評(píng)價(jià)其生物降解性能，所評(píng)價(jià)的結(jié)果可以視為MBT及其中間產(chǎn)物的生物降解性能，所以可以看出MBT不僅對(duì)微生物有一定的毒害作用，其降解的中間產(chǎn)物也對(duì)微生物具有一定毒性，嚴(yán)重抑制了微生物的生長(zhǎng)活性。

表4 PCD法的生物降解性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Biodegradability evaluation criteria of modified sturm test

圖7 MBT產(chǎn)生的CO2累積量與時(shí)間的關(guān)系Fig. 7 Relationship between mass time and production of CO2of MBT

表5 MBT的生物降解性評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 Results for biodegradability assessment of MBT

2.4 3種評(píng)價(jià)方法的分析和比較

RAYMONG等[24]根據(jù)有機(jī)物生物降解的程度將有機(jī)物生物降解分為3個(gè)階段，即：1) 初級(jí)生物降解(Primary biodegradation)：指有機(jī)物在微生物作用下，母體的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，改變了原有的分子完整性。2) 環(huán)境容許的生物降解(Environmentally acceptable biodegradation)：指可除去有機(jī)物的毒性或者人們所不希望的特性。3) 最終生物降解(Ultimate biodegradation)：指有機(jī)物通過(guò)生物降解，實(shí)現(xiàn)了從有機(jī)向無(wú)機(jī)的轉(zhuǎn)化，被徹底降解為CO2、水和其他無(wú)機(jī)物，并作為能源被微生物吸收。

為了全面評(píng)價(jià)MBT的生物降解性，本試驗(yàn)選用了3種方法來(lái)評(píng)價(jià)MBT不同階段的生物降解性。靜置燒瓶篩選試驗(yàn)法，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，模擬最接近自然狀態(tài)的降解環(huán)境，通過(guò)活性污泥的作用考察體系中MBT藥劑濃度的降解度，比較直觀地體現(xiàn)出MBT的初級(jí)生物降解效果。震蕩培養(yǎng)法，是國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的有機(jī)物生物降解性評(píng)價(jià)方法，測(cè)定的也是MBT的初級(jí)生物降解度。與靜置燒瓶篩選試驗(yàn)法不同的是，震蕩培養(yǎng)法是在25 ℃、150 r/min震蕩條件下進(jìn)行的，保證了適合微生物生長(zhǎng)的溫度和足夠的需氧量，為微生物生長(zhǎng)提供了較為有利的條件，因此震蕩培養(yǎng)法測(cè)出的MBT生物降解度比靜置燒瓶篩選試驗(yàn)法好。改良斯特姆法是通過(guò)體系產(chǎn)生的CO2濃度作為衡量有機(jī)物生物降解性的指標(biāo)，評(píng)價(jià)的是MBT的最終生物降解性。其反映的是MBT被徹底降解為無(wú)機(jī)小分子的程度，從對(duì)環(huán)境污染和治理的角度看，也是最有意義的。

3 結(jié)論

1) 由靜置燒瓶篩選試驗(yàn)法可知，MBT的第四周期生物降解度為4.68%，遠(yuǎn)小于20%，屬于難生物降解有機(jī)物。

2) 由震蕩培養(yǎng)法試驗(yàn)可知， MBT的初級(jí)生物降解效果并不理想，到第8天的初級(jí)生物降解度也只有28.9%，在實(shí)驗(yàn)期間不能測(cè)出其消失時(shí)間tD90和半衰期t1/2。MBT的生物降解動(dòng)力學(xué)方程為ct=e-0.0335t+ 30.3380。

3) 由改良斯特姆法試驗(yàn)可知，MBT的生物降解性指數(shù)IB為77.07，相對(duì)降解度(DRBD)為35.49%，根據(jù)OCED 標(biāo)準(zhǔn)可以說(shuō)明，MBT屬于難生物降解有機(jī)物。

4) 本試驗(yàn)通過(guò)3種生物降解性評(píng)價(jià)方法對(duì)MBT的生物降解性進(jìn)行評(píng)價(jià)，3種評(píng)價(jià)方法得出的結(jié)論是一致的，都表明了MBT是難生物降解有機(jī)物，對(duì)微生物由一定的毒性，抑制微生物的生長(zhǎng)活性。

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Evaluating biodegradability of 2-mercaptobenzothiazole

XU Ping-ting, LIN Wei-xiong, SUN Shui-yu, REN Jie, DAI Yong-kang, LI Hai-yu, XU Qi-zhi, ZHUANG Sheng-wei
(School of Environmental Science and Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)

The biodegradability of 2-Mercaptobenzothiazole (MBT) was evaluated by the methods of static flask screening tests, oscillating culture method(GB/T 15818—2006) and modified Sturm test (OECD—301B) according to the testing standard for biodegradability of flotation reagents and other organic compounds. The results show that the removal rate of MBT is 4.68% in the forth cycle in the static flask screening tests. In oscillating culture method, the removal rate of MBT is 28.9% in 8 days. The biodegradability index (IB) of MBT is 77.07 and the relative degradation degree (DRBD) is 35.49% in the modified Sturm test. All the results indicate that MBT is a refractory biodegradable organic matter, which has certain toxicity to microorganisms and can inhibit the growth of microorganisms. The results of this study can provide a basis for the environmental behavior and the biological treatment technology of wastewater which contains MBT.

2-Mercaptobenzothiazole; biodegradability; evaluating; kinetics

SUN Shui-yu; Tel: +86-20-02039322037; E-mail: sysun@gdut.edu.cn

X171.5

A

1004-0609(2017)-01-0198-08

Foundation item： Project(2015A030308008) supported by the Natural Science Foundation of Guangdong Province, China; Project(2014 KTSP022) supported by Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Resources and Cleaner Production, Special Fund Project for Disciplinary University, Department of Education of Guangdong Province, China; Project(201206) supported by Guangdong University of Technology Foundation for Fostering Major Achievements in Research Team, China

(編輯 王 超)

廣東省自然科學(xué)基金(2015A030308008)；廣東省教育廳高等院校學(xué)科建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(2014KTSP022)；廣東工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)平臺(tái)重大成果培育基金(201206)

2015-09-28；

2016-02-06

孫水裕，教授，博士；電話：020-39322037；E-mail：sysun@gdut.edu.cn

Received date： 2015-09-28; Accepted date： 2016-02-06