微生物协同加速吡啶喹啉的降解

发布时间：2020-04-08 09:49

【摘要】：本课题选取两种含氮杂环化合物吡啶和喹啉作为研究底物。吡啶和喹啉同属于难降解有机化合物,毒性强,能致癌、致畸、致突变。同时吡啶和喹啉广泛存在于焦化废水、印染废水、制药废水等众多工业废水中,由此使得吡啶和喹啉成为环境领域中备受关注的一类污染物。本课题针对两种污染物吡啶和喹啉,第一步,用吡啶喹啉混合物定向驯化污泥,接着通过平板筛菌从污泥上清液中分离筛选出三株纯菌,经鉴定分别为Bacillus tropicus、Bacillus aquimaris、Rhodococcus ruber;第二步,针对三种底物,将三株纯菌以单一菌株、菌株两两混合和菌株全部混合的三种组合方式,分别降解吡啶、喹啉、吡啶喹啉混合物;第三步,针对两种中间产物,首先,三株纯菌以单一菌株、菌株两两混合和菌株全部混合的三种组合方式降解二羟基喹啉,其次,污泥分别与单一菌株及各菌株全部混合的两种组合方式降解二羟基吡啶。实验中,菌株相互组合时,配比均为1:1,吡啶、喹啉初始浓度均为1mM。根据以上实验来探究以下三个问题:(1)三株纯菌中,根据各单一菌株分别对底物吡啶、喹啉、吡啶喹啉混合物的降解效果,确定一株高效降解菌;(2)三株纯菌在单一菌株及各菌株组合条件下,对三种底物吡啶、喹啉、吡啶喹啉混合物的降解规律及其中间产物二羟基吡啶和二羟基喹啉的生成与降解规律;三株纯菌在单一菌株及各菌株组合条件下,对二羟基喹啉的降解规律;污泥分别与单一菌株及各菌株全部混合的组合方式下,对二羟基吡啶的降解规律。(3)分析并确定三株纯菌之间的相互作用类型及其机理。实验所得的结果及结论如下:(1)通过对比各单一菌株条件下,三种底物吡啶、喹啉、吡啶喹啉混合物完全被降解所需的时长,发现R.ruber所需时间最短,B.tropicus和B.aquimaris所需时间较长,故R.ruber为高效降解菌。(2)对于喹啉,在单一菌株及各菌株组合条件下有,菌株相互混合时有利于对喹啉的降解,混合的菌株数量越多对喹啉的降解效果越好,与此同时,中间产物二羟基喹啉的生成与降解也更快。对于吡啶,在单一菌株及各菌株组合条件下有,菌株相互混合时有利于对吡啶的降解,混合的菌株数量越多对吡啶的降解效果越好,与此同时,中间产物二羟基吡啶的生成也更快。对于吡啶喹啉混合物,在单一菌株及各菌株组合条件下有,菌株相互混合时有利于对吡啶喹啉混合物的降解,混合的菌株数量越多,对吡啶喹啉混合物的降解效果越好,与此同时,中间产物二羟基吡啶的生成与二羟基喹啉的生成与降解也更快。对于二羟基喹啉,在单一菌株及各菌株组合条件下有,菌株相互混合时有利于对二羟基喹啉的降解,混合的菌株数量越多对二羟基喹啉的降解效果越好。对于二羟基吡啶,在污泥分别与单一菌株及各菌株全部混合组合条件下有,污泥与各菌株全部混合比污泥与单一菌株混合对二羟基吡啶的降解效果好。(3)在本课题中,各菌株之间存在协同作用。对于吡啶,各菌株相互混合时通过加速中间产物二羟基吡啶的生成从而加速吡啶的降解;对于喹啉,各菌株相互混合时通过加速中间产物二羟基喹啉的生成与降解从而加速喹啉的降解。
【图文】：

生物降解途径,吡啶,喹啉

图 1-1 吡啶生物降解途径1.2.2 喹啉喹啉，也叫做苯并吡啶、氮杂萘，是一个杂环芳香性有机化合物。喹啉是一个具有强烈臭味的无色液体，分子式是 C9H7N，分子量 129.16。喹啉自然存在于煤焦油里面，于 1834 年首次由 F. Runge 萃取得到。喹啉也可以由多种方式人工制得[27-28]。1.2.2.1 喹啉的结构与性质喹啉是由一个苯环与一个吡啶环组合而成的一种含氮杂环化合物。喹啉与萘相似，分子结构中 10 个 p 电子相互交叠，但是受氮原子电负性小于碳原子的影响，使得喹啉中吡啶环上的电子云密度减小。物理性质：喹啉在常温下为具有强烈臭味的无色吸湿性液体，暴露在光下，

生物降解途径,喹啉,吡啶

图 1-2 喹啉生物降解途径含吡啶、喹啉废水的处理技术众所周知，，含吡啶、喹啉的废水会对生态环境和人体健康造成危害，近年不少学者对其进行了相关的研究。目前已有大量有关处理吡啶、喹啉及其
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X172;X703

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