【摘要】：在實(shí)際的阿特拉津污染環(huán)境生物修復(fù)中,大多采用游離降解菌,但游離降解菌會面臨多重生存壓力,導(dǎo)致其降解效果降低。微生物固定技術(shù)則能較好彌補(bǔ)上述不足。本研究利用海藻酸鈉包埋法構(gòu)建了固定化阿特拉津降解菌-藻共生體系,并對其影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果如下:1.分離篩選出3株阿特拉津高效降解菌。經(jīng)鑒定,菌株CS3和100TPT1為產(chǎn)脲節(jié)桿菌,菌株TT3為檸檬球菌屬。目前還未見有檸檬球菌屬菌株降解阿特拉津的報(bào)道。本研究為生物修復(fù)阿特拉津污染環(huán)境提供了新的選擇,也豐富了微生物資源。2.菌株TT3和CS3生長和降解阿特拉津的pH范圍較寬且均具有較好的耐堿性,為未來偏堿環(huán)境中阿特拉津污染修復(fù)提供了良好的候選菌株。在30℃,pH為7條件下,菌株TT3和CS3分別能在66 h和48 h內(nèi)降解50 mg/L的阿特拉津。3.以海藻酸鈉為包埋材料對菌株TT3和普通小球藻進(jìn)行固定,通過正交實(shí)驗(yàn)獲取了固定化微球最佳制備條件:海藻酸鈉5%、CaCl_2 4%、菌懸液和藻懸液的體積均為30 mL(菌液濃度5.0×10~8CFU/mL,藻液濃度為5.0×10~6個/mL)。掃描電鏡觀察表明,固定化微球中含有多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),為降解菌和微藻細(xì)胞的固定提供位點(diǎn),為吸附底物提供了大的表面積。4.對影響固定化細(xì)胞降解阿特拉津的因素和操作穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,在溫度脅迫、酸堿脅迫和重金屬離子脅迫條件下,固定化細(xì)胞3 d后對阿特拉津的降解率高出游離細(xì)胞13%-60%,其中共固定菌藻比固定化單菌處理至少高出5%左右,最高達(dá)24%。20℃條件下儲存50 d后固定化細(xì)胞依然保持80%以上的降解率,游離細(xì)胞則降低至19.49%。說明固定化處理提高了降解菌對不良環(huán)境和有毒物質(zhì)的耐受力。其中共固定菌藻處理對阿特拉津的降解效果明顯好于固定化單菌。5.固定化微球?qū)Π⑻乩虻奈椒蠝?zhǔn)一級動力學(xué)方程,說明該吸附過程是由單因素決定的。固定化微球?qū)Π⑻乩虻牡葴匚侥芨玫刈裱璍angmuir模型,表明該吸附過程符合單分子吸附模式。在生物降解期間,吸附對整個阿特拉津去除過程的貢獻(xiàn)在早期反應(yīng)階段中很重要,當(dāng)達(dá)到吸附平衡后生物降解是主要過程。降解動力學(xué)研究表明Haldane模型與所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)最吻合。與游離細(xì)胞相比,固定化細(xì)胞的底物抑制常數(shù)K_I的值更高,表示固定化細(xì)胞提高了對底物抑制的抗性。6.為期30 d的小型模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,固定化菌藻微球具有高效且持久的阿特拉津降解效果。運(yùn)行15 d后共固定菌藻微球?qū)Π⑻乩虻慕到饽芰]有降低,也未變形破裂,有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

圖 1-1 阿特拉津的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1-l The chemical structure of atrazine特拉津的溶解度不同，與溶劑極性有關(guān)。25℃時中、二乙醚和醋酸乙酯中的溶解度分別為 1800ssell, 2001）。阿特拉津原藥呈白色粉末狀，濕性粉劑；38%、40%和 50%的懸浮劑。常用撲草凈等與阿特拉津結(jié)構(gòu)類似，均屬于均三氮苯使用概況脲類、酞胺類、二硝基苯胺類等除草劑在國際出。阿特拉津是從二十世紀(jì)五十年代被開發(fā)并商業(yè)生產(chǎn)以來，在世界范圍內(nèi)經(jīng)常被單獨(dú)使用的使用量大約在 7 萬噸到 9 萬噸之間（Balci e。有消息報(bào)道，2001-2002 年美國玉米田使用。

業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文 氨基水解酶和 N-異丙基氰尿酰胺異丙基氨基水解酶催化羥基阿特拉津脫烷基，artinez et al., 2001）。有的菌株降解阿特拉津的終產(chǎn)物就是氰尿酸，，有的則可以解為二氧化碳和氨氣（Wackett et al., 2002）。第三步是開環(huán)。該過程是由 trzD/atzD、atzE 和 atzF 編碼的酶將氰尿酸降解成二Ostrofsky et al., 2002）。使雜環(huán)化合物開環(huán)的降解途徑比脫烷基等降解支鏈更難。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X592

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本文編號：2592946