厌氧序批式生物反应器去除三氯乙烷过程及菌群毒性效应

【摘要】：三氯乙烷(Trichloroethane, TCA)曾经广泛用作工业清洗剂,由于过度使用和储存不当,造成严重的土壤和地下水污染。基于逐步还原性脱氯的厌氧生物修复方法能够彻底清除TCA污染,本文主要研究厌氧生物脱氯过程机理和微生物群落毒性效应,重点分析降解过程中微生物酶活性变化和群落结构演替规律。结果表明在TCA的降解反应中,硫酸盐和硝酸盐还原条件下TCA降解效率较高,均达到80%以上；产甲烷及TCA与苯共代谢条件下TCA降解效率居中,均处于70%-80%之间；TCA与甲苯共代谢条件下TCA降解效率最低,低于70%。酶活性分析表明,产甲烷和硝酸盐还原条件的厌氧序批式生物反应器中酶的活性变化较小,但随着TCA浓度的增大乳酸脱氢酶和碱性磷酸酶的活性明显降低。PCR-DGGE指纹图谱分析表明,反应器中的微生物群落结构发生了明显改变。Clostridium sp. DhR-2/LM-G01, Bacterial clone DCE25和Bacterial cloneDPHB06三个菌株在产甲烷体系中丰度明显增加,推测它们可能是反应体系中主要的功能菌群,在厌氧条件下能够有效地降解TCA。综合考虑TCA降解过程、酶活性变化和功能菌群富集程度,本研究认为产甲烷条件的厌氧序批式生物反应器的微生物菌群对TCA的耐受性最高,有可能适于用开发TCA的厌氧降解实用技术。 【关键词】：三氯乙烷 厌氧微生物降解 DGGE 酶活性
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-24
• 1.1 研究背景10
• 1.1.1 课题来源10
• 1.2 氯代烃的性质与危害10-11
• 1.3 氯代烃污染现状11-13
• 1.4 物化方法去除氯代烃13-15
• 1.4.1 抽出吹脱法13-14
• 1.4.2 表面活性剂改性岩矿材料治理技术14
• 1.4.3 格栅治理技术14-15
• 1.4.4 活性炭处理法15
• 1.4.5 铁屑腐蚀电池原位修复技术15
• 1.4.6 超声波法处理有机氯代烃15
• 1.5 生物降解15-20
• 1.5.1 微生物降解氯代烃15-16
• 1.5.2 氯代烃的厌氧生物降解16-17
• 1.5.3 氯代烃的好氧生物降解17-18
• 1.5.4 氯代烃的原位生物降解18-19
• 1.5.5 氯代烃的异位生物降解19-20
• 1.5.6 降解菌群的分子分析方法20
• 1.6 序批式活性污泥法20-21
• 1.6.1 序批式活性污泥法原理20-21
• 1.6.2 厌氧序批式生物反应器的应用21
• 1.6.3 有毒物质对序批式生物反应器运行的影响21
• 1.7 研究目的及意义21-22
• 1.7.1 研究目的21
• 1.7.2 研究意义21-22
• 1.7.3 实际应用价值22
• 1.8 研究内容22-23
• 1.9 技术路线图23-24
• 第2章 实验材料与分析方法24-33
• 2.1 实验器材与试剂24-28
• 2.1.1 实验试剂24-25
• 2.1.2 试剂配制及保存25-27
• 2.1.3 培养基的配置27-28
• 2.2 主要实验装置及仪器28-30
• 2.2.1 生物降解实验装置28-29
• 2.2.2 实验仪器29
• 2.2.3 主要装置图29-30
• 2.3 三氯乙烷的分析方法30-33
• 2.3.1 气相色谱条件30-31
• 2.3.2 分析方法31-33
• 第3章 厌氧体系构建33-40
• 3.1 研究背景33
• 3.2 材料方法33-38
• 3.2.1 样品采集33-34
• 3.2.2 场地样品生物量测定34
• 3.2.3 TCA厌氧菌种的富集34-38
• 3.3 结果与讨论38-39
• 3.3.1 厌氧处理过程改进38
• 3.3.2 厌氧微生物培养38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 不同条件下TCA厌氧降解特性40-46
• 4.1 材料方法40
• 4.2 结果与讨论40-45
• 4.2.1 产甲烷条件下TCA降解特性40-41
• 4.2.2 硝酸盐还原条件41-42
• 4.2.3 硫酸盐还原条件42-43
• 4.2.4 TCA与苯共代谢条件43
• 4.2.5 TCA与甲苯共代谢条件43-44
• 4.2.6 不同体系降解效率比较44-45
• 4.3 本章小结45-46
• 第5章 TCA厌氧降解菌群变化分析46-60
• 5.1 材料方法46-53
• 5.1.1 菌种来源46
• 5.1.2 基因组DNA的提取及纯化46-47
• 5.1.3 PCR扩增47-49
• 5.1.4 DGGE分析49-50
• 5.1.5 特征条带克隆50-53
• 5.1.6 系统发育分析53
• 5.2 结果与讨论53-58
• 5.2.1 菌群DNA提取53
• 5.2.2 16S RRNA基因的PCR扩增53-54
• 5.2.3 菌群16S RRNA基因V3-V5区扩增片段的DGGE指纹图谱54-55
• 5.2.4 克隆鉴定55-56
• 5.2.5 数据库比对分析56-57
• 5.2.6 系统发育分析57-58
• 5.3 本章小结58-60
• 第6章 TCA对厌氧降解菌群关键酶活性影响60-68
• 6.1 材料方法60-65
• 6.1.1 乳酸脱氢酶的测定60-62
• 6.1.2 碱性磷酸酶的测定62-63
• 6.1.3 蛋白酶的测定材料63-65
• 6.2 结果与讨论65-67
• 6.2.1 乳酸脱氢酶活性分析65-66
• 6.2.2 碱性磷酸酶活性分析66
• 6.2.3 蛋白酶活性分析66-67
• 6.3 本章小结67-68
• 第7章 结论与展望68-69
• 7.1 结论68
• 7.2 展望68-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-76
• 硕士期间已发表相关研究论文及专利76

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