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4-氯联苯降解菌株的分离、降解特性及生物修复研究

4-氯联苯降解菌株的分离、降解特性及生物修复研究

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作者：郭素会南京农业大学

学位级别：硕士

多氯联苯(Pcbs)是联苯的苯环上含氯的一类化合物,到目前为止,已有200余种衍生物或类似物。4-氯联苯是多氯联苯的一种,因其在工业生产中使用广泛且具有高毒性、污染持久性、致癌性等危害,已经严重影响到生态环境安全与人类的健康。对于4... 详细信息

多氯联苯(Pcbs)是联苯的苯环上含氯的一类化合物,到目前为止,已有200余种衍生物或类似物。4-氯联苯是多氯联苯的一种,因其在工业生产中使用广泛且具有高毒性、污染持久性、致癌性等危害,已经严重影响到生态环境安全与人类的健康。对于4-氯联苯污染土壤的修复,已越来越引起国内外学者的重视,相比于物理与化学修复,微生物修复具有安全、经济的优点,因而更受关注。本研究从化工厂的土壤中富集分离得到两株能够联合降解4-氯联苯的降解菌株,菌株cb-3能够将4-氯联苯降解为4-氯苯甲酸,菌株CD-2能够以4-氯苯甲酸为唯一碳源生长,将其完全降解。通过cb-3和CD-2的联合作用,10h能够将浓度为50mg/L的4-氯联苯完全降解,降解效率优于已报道4-氯联苯降解菌株。通过降解菌株的形态学特征、生理生化特性和16SrDNA序列的系统发育的分析,将降解菌株cb-3鉴定为假单胞菌(pseudomonas sp.),降解菌株CD-2鉴定为丛毛单胞菌(Comamonas sp.)。菌株cb-3是好氧型的革兰氏阴性菌,菌落淡棕黄色,杆状,有鞭毛,细胞大小为 0.59～0.61μm×0.9～1.1μm。菌株cb-3 最适生长条件为 30℃,pH7.0,1%NaCl,菌株CD-2是革兰氏阴性菌,菌落浅黄色,椭圆状,没有鞭毛,细胞大小为0.96～1.10μm×2.0～2.3μm。菌株 CD-2 最适生长条件为 30℃,pH7.0,1%NaCl。菌株cb-3在30 ℃,以3%的接种量10 h内可将浓度为50 mg/L的4-氯联苯完全降解。菌株cb-3降解最适温度为30℃,最适pH值为7.0。外加碳源淀粉、糊精以及氮源蛋白胨、牛肉膏对菌株cb-3的降解起促进作用。菌株CD-2在30℃条件下,以3%的接种量能够在8 h内,将30mg/L的4-氯苯甲酸完全降解。菌株CD-2最适降解温度为30℃,最适pH值为7.0。通过液质联用仪鉴定降解菌cb-3的代谢终产物,HPLC-MS的结果显示离子峰(质荷比155.0)的物质为降解产物,将其鉴定为4-氯苯甲酸。进一步通过菌株cb-3的基因组测序,发现cb-3基因组中含有联苯降解基因簇bphABCD和苯甲酸降解基因簇benABCD,推测了菌株cb-3对4-氯联苯的降解途径。通过降解菌CD-2的基因组测序,发现菌株CD-2中含有降解4-氯苯甲酸一系列相关的基因,在相关酶的作用下实现4-氯苯甲酸的完全降解。菌株cb-3对4-氯联苯污染土壤的实验室修复实验。投加降解菌cb-3可显著提高土壤中4-氯联苯的降解速率。当4-氯联苯浓度为10mg/kg,cb-3接种量为109cfu/g干土时,第30 d 土壤中4-氯联苯降解率为56.68%,菌株cb-3降解4-氯联苯的速率和接种量呈正相关。菌株cb-3对土壤中3～10mg/kg的4-氯联苯降解效率比较高,而对20 mg/kg的4-氯联苯的降解效率显著降低。菌株cb-3降解土壤中4-氯联苯的最适温度为30℃,第30d的降解效率达到55.48%。菌株cb-3在添加蛋白胨的土壤中的降解速度最高,降解率为65.84%。菌株cb-3对联苯的土壤修复效果比较显著,在30℃下,菌株的接种量为109cfu/g干土时,在15d内,菌株cb-3对联苯的降解率达到63.29%。

关键词： 4-氯联苯 pseudomonas sp.cb-3 Comamonas sp.CD-2 降解特性生物修复

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