復(fù)合菌群LF對(duì)DOP降解特性研究

武榮芳+譚羅娟

【摘 要】從河底污泥樣品中分離培養(yǎng)得到一株能以DOP為唯一碳源和能源的復(fù)合菌群，命名為LF，菌群LF能夠高效降解DOP。本研究主要從pH、溫度、含鹽量、加菌量和底物初始濃度等五個(gè)方面確定富集物L(fēng)F對(duì)DOP的最適降解條件，并考察菌群LF對(duì)DOP的降解性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：LF降解DOP的最適pH為6.0，最適溫度為30℃；在此最適pH、最適溫度條件下，含鹽量為1%時(shí)，菌群LF對(duì)DOP具有較高的降解活性；48 h內(nèi)，菌體數(shù)量為6%時(shí)，菌LF降解率最高，為98%左右；72 h內(nèi)富集物L(fēng)F對(duì)不同初始底物濃度DOP一直保持有較高的降解率，初始濃度為1000 mg/L的底物DOP降解率最高。

【關(guān)鍵詞】菌群LF；鄰苯二甲酸二辛酯；降解性能

中圖分類號(hào)： X172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）35-0062-002

Degradation Characteristics of DOP by Complex Bacteria

WU Rong-fang TAN Luo-juan

（Henan Yuantong Environmental Engineering Co.， Ltd.， Kaifeng 475000， Henan Province， China）

【Abstract】A bacterial strain with DOP as the sole carbon source and energy source was isolated and cultured from the river bottom sludge samples， named as LF， which can efficiently degrade DOP. In this study， the optimum conditions for the degradation of DOP by enrichment LF were determined from five aspects of pH， temperature， salinity， bacteriostasis and substrate initial concentration， and the degradation of DOP by microbial flora LF was investigated. The experimental results showed that the optimal pH of DOP for LF degradation was 6.0 and the optimum temperature was 30 ℃. Under the optimum pH and optimum temperature， The degradation rate of bacteria LF was the highest at 98% within 6 h when the number of mycelia was 6%. The LF at different initial substrate concentrations maintained a high degradation rate within 72 h， The degradation rate of DOP was the highest at 1000 mg / L.

【Key words】Flora LF；Dioctyl phthalate；Degradation performance

0 引言

鄰苯二甲酸酯（Phthalic Acid Esters，縮寫PAEs）又稱酞酸酯[1]，是人工合成有機(jī)化合物之一。為了提高鄰苯二甲酸酯類化合物的生物降解速率，選取高效降解菌群鄰苯二甲酸二辛酯作為唯一碳源和能源。鄰苯二甲酸二辛酯（Dioctylphthalate，縮寫DOP）又稱酞酸二辛酯，是鄰苯二甲酸酯類化合物的一種。生產(chǎn)量和消費(fèi)量位居前列，在增塑劑市場中占有主導(dǎo)地位，其消費(fèi)量達(dá)到70%左右，主要用作聚氯乙烯增塑劑，還可用于各纖維素樹脂、不飽和樹酯、環(huán)氧樹脂、醋酸乙烯樹脂和某些合成橡膠[2]。DOP是一種化工原材料，很容易遷移[13]，對(duì)環(huán)境以及動(dòng)、植物都會(huì)造成不利影響。鄰苯二甲酸二辛酯對(duì)人體的健康具有潛在的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)入人體后短時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)中毒跡象。其毒性成分在人體中富集，嚴(yán)重時(shí)可致癌，是一種重要的環(huán)境激素類物質(zhì)[3-6]。本實(shí)驗(yàn)從河底污泥樣品中分離培養(yǎng)得到一株利用DOP為唯一碳源和能源的復(fù)合菌群LF，分別研究分析了pH、溫度、含鹽量、加菌量和底物濃度對(duì)LF降解DOP的影響。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器

1.2.1 試劑

無機(jī)鹽試劑購自天津科密歐化學(xué)試劑有限公司，均為分析純；DOP標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液購自上海阿拉丁試劑有限公司，純度99%；分析純乙酸乙酯購自上海國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；實(shí)驗(yàn)室自制超純二次水。

1.2 培養(yǎng)基

基礎(chǔ)無機(jī)鹽（MSM）培養(yǎng)基（g/L）：K2HPO45.8，（NH4）2SO42.0，KH2PO44.5，MgCl20.16，CaCl20.02，F(xiàn)eCl20.0018，Na2MoO4·2H2O0.0024，MnCl2·2H2O0.0015。并用HCl和NaOH將培養(yǎng)基pH調(diào)整至7.0±0.1，121℃下濕熱滅菌25min。

2 實(shí)驗(yàn)方法

為考察不同初始pH、溫度、含鹽量、加菌量及底物濃度對(duì)DOP降解性能的影響，將復(fù)合菌群LF加入以DOP（1000mg/L）為唯一碳源及能源的無機(jī)鹽培養(yǎng)基中。然后放在溫度為30℃、振蕩速度為175rpm的搖床中進(jìn)行培養(yǎng)，48h之后收集菌體，用pH為7.5，0.05mol/L的磷酸鉀緩沖液沖洗3次，再用磷酸鉀緩沖液將菌液調(diào)至OD600=1.0待用。依次吸取1mL的菌懸液配置成含有1000mg/LDOP的20mL無機(jī)鹽培養(yǎng)液，實(shí)驗(yàn)中通過固定其中四個(gè)條件，改變另一個(gè)條件，研究在不同降解條件下復(fù)合菌群LF對(duì)DOP的降解能力，進(jìn)而確定最適降解條件。endprint

3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3.1 不同pH下復(fù)合菌群LF對(duì)DOP的降解情況

在pH為4.0～10.0內(nèi)，隨著pH的升高復(fù)合菌群LF對(duì)DOP的降解率先上升再下降。在初始pH為6.0時(shí)，富集物L(fēng)F降解率達(dá)到最大。當(dāng)pH從7.0升高到8.0時(shí)，降解率保持穩(wěn)定；當(dāng)pH高于8.0時(shí)，降解活性快速降低，在pH為10.0時(shí)降解率降至44.65%。由此表明中性環(huán)境有利于富集物L(fēng)F對(duì)DOP的降解，并確定pH為6.0時(shí)，是復(fù)合菌群LF的最適降解pH。

3.2 不同溫度下復(fù)合菌群LF對(duì)DOP的降解情況

在溫度為20～45℃時(shí)，復(fù)合菌群LF對(duì)DOP的降解率先由溫度的升高而升高，在培養(yǎng)溫度為30℃時(shí)，富集物L(fēng)F降解率達(dá)到最大；當(dāng)溫度高于30℃時(shí)，隨著溫度的升高降解速率一直降低表現(xiàn)為下降趨勢。溫度在35～40℃時(shí)，降解活性快速降低，在溫度為45℃時(shí)，降解率降至46.26%。由此表明溫度過高或過低都會(huì)影響富集物L(fēng)F對(duì)DOP的降解率，并確定培養(yǎng)溫度為30℃時(shí)，是復(fù)合菌群LF的最適降解溫度。

3.3 不同含鹽量下復(fù)合菌群LF對(duì)DOP的降解情況

在含鹽量為0～10%時(shí)，復(fù)合菌群LF對(duì)DOP的降解率隨含鹽量的增加整體呈下降趨勢。在無含鹽量的情況下，菌群LF對(duì)DOP有較高的降解率；當(dāng)含鹽量在0～3%范圍內(nèi)，降解率隨含鹽量的增加呈現(xiàn)出先上升后下降再上升的趨勢，基本降解完全。總體來說菌群LF在含鹽量為0～3%范圍內(nèi)可以保持較高的降解率，達(dá)93%以上，由此表明含鹽量較低或無含鹽量會(huì)促進(jìn)菌群LF對(duì)DOP的降解；當(dāng)含鹽量過高時(shí)會(huì)影響富集物L(fēng)F對(duì)DOP的降解率，并確定含鹽量為1%時(shí)，是復(fù)合菌群LF的最佳降解條件。

3.4 不同加菌量下復(fù)合菌群LF對(duì)DOP的降解情況

24h內(nèi)和48h內(nèi)在加菌量為1%～10%時(shí)，復(fù)合菌群LF對(duì)DOP的降解率隨加菌量的增加，變化都較為明顯。24h內(nèi)，降解率隨初始富集物菌液的增加整體呈上升趨勢，隨著加菌量的繼續(xù)增加菌群LF降解率也快速上升，直至10%時(shí)降解率為61%左右；降解時(shí)間增至48h后，降解率隨初始富集物菌液的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。總體來說，48h內(nèi)復(fù)合菌群LF在加菌量為1%～10%范圍內(nèi)一直保持有較高的降解率，達(dá)91%以上。

3.5 不同程度底物濃度下復(fù)合菌群LF對(duì)DOP的降解情況

在時(shí)間為0～72h之間，不同初始底物DOP濃度隨著時(shí)間的增加而不斷降低，表明復(fù)合菌群LF對(duì)DOP的降解率隨時(shí)間的增加整體呈上升趨勢。當(dāng)?shù)孜顳OP濃度在1000mg/L以下時(shí)，隨著時(shí)間的增加濃度在不斷降低，降解時(shí)間增至48h后，底物DOP濃度變化不大，穩(wěn)定在5.43mg/L左右，最終降解率穩(wěn)定在97%左右，基本降解完全。總體來說，72h內(nèi)復(fù)合菌群LF在底物DOP濃度為100mg/L～2000mg/L范圍內(nèi)一直保持有較高的降解率，降解率最高的是初始濃度為1000mg/L的底物DOP，達(dá)99.12%左右。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)從不同初始pH、溫度、含鹽量、加菌量及底物濃度五方面，對(duì)復(fù)合菌群LF的降解特性進(jìn)行了一系列的研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過改變復(fù)合菌群LF的初始pH、溫度、含鹽量、加菌量及底物濃度，進(jìn)而確定富集物L(fēng)F對(duì)DOP的最適降解條件，發(fā)現(xiàn)LF降解DOP的最適pH為6.0，最適溫度為30℃；含鹽量為1%時(shí)，菌群LF對(duì)DOP具有高效的降解活性；48 h內(nèi)菌群LF在加菌量為1%～10%范圍內(nèi)一直保持有較高的降解率，并當(dāng)加菌量為6%時(shí)菌群LF降解率達(dá)到最大；72h內(nèi)不同初始底物DOP濃度隨著時(shí)間的增加而不斷降低，復(fù)合菌群LF在底物DOP濃度為100mg/L～2000mg/L范圍內(nèi)一直保持有較高的降解率，降解率最高的是初始濃度為1000mg/L的底物DOP。

【參考文獻(xiàn)】

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