典型润滑油添加剂T202的生物降解性研究

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随着我国润滑油使用量逐年攀升,在运输、机械加工等使用过程中不可避免地会产生土壤环境污染。二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)是一类应用极为广泛的传统润滑油添加剂,同时也是一种含金属元素锌的有机物,在环境中极难降解,属于国家废物分类中的危险废物。本课题以ZDDP中的T202作为模式底物,通过驯化分离源样品、强化菌株功能特性,共得到19株能够以ZDDP为唯一碳源进行生长代谢的菌,从中筛选出3个优势菌株,并完成了鉴定。其中,铜绿假单胞菌因相对优良的降解特性,被选择作为实验菌株,进行了生物降解T202的实验研究,建立了生物降解动力学模型、构建了绿色荧光蛋白标记的转基因菌株,并开展了初步T202污染土壤的修复研究。实验取得如下主要成果:(1)以永川某焦化厂旧址、中明环保旧址以及潼南某润滑油再生企业污染的土壤样品为分离源,经混合后利用T202进行了为期45天的阶段性梯度驯化,最终从驯化后的土壤样品中分离出3株对T202具有较好降解效果的菌株,经16S r DNA鉴定分别是铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、副黄假单胞菌(Pseudomonas parafulva)、白杆菌(Bacillus albus);经功能特性实验,发现P.aeruginosa Z4表现出相对优良的降解效果,故选择该菌为实验菌株。(2)利用响应面法研究了环境因素对铜绿假单胞菌(P.aeruginosa Z4)降解T202的影响,得到菌株降解T202的最适温度为35℃、p H为6.5、接种量为8%、摇床转速为160 r/min;在此条件下,探究了P.aeruginosa Z4对底物浓度为25-500 mg/L范围内的降解特性,结果表明该菌的最大降解能力为450 mg/L;利用全浓度范围的生物降解实验数据进行拟合,证实了P.aeruginosa Z4降解T202的过程符合Haldane动力学模型,其最大细胞比生长和比降解速率分别为?x,m ax=0.382和?s,max=0.594;经线性拟合得到降解动力学方程为?s(28)1.76?x(10)0.0069。(3)采用转基因技术向P.aeruginosa Z4体内转入绿色荧光蛋白,赋予其明显区别于土著微生物的性状,经鉴定转基因质粒能在P.aeruginosa Z4中稳定存在并表达,通过传代培养得出质粒丢失率仅为1%,主要遗传性状稳定;荧光标记的转基因铜绿假单胞菌株(GFP-P.aeruginosa Z4)成功构建,与野生型铜绿假单胞菌相比,荧光标记菌株对200 mg/L T202的降解率也能达到90%以上,表现出稳定的降解能力,为开展土壤修复研究奠定了基础。(4)以GFP-P.aeruginosa Z4为物质基础,针对模拟污染土壤,开展初步的恒温生物修复探索;采用了不同的生长因子配方和工艺设计,筛选得到氮磷比为1:1的营养盐配方A,这一结果与以往认知有所出入,但在投加量为35 m L/kg时,收到了相对较优的处理效果;以此方案为基础,利用荧光标记菌株研究了不同初始浓度的T202模拟污染土壤的生物修复,结果表明,该修复方案能在90天内对于T202含量小于250 mg/kg的土壤去除率达到85%以上;同时,研究发现土壤中荧光细菌的数量与目标污染物的去除率呈现出一定的正相关,实现了对外源菌强化修复效果的直观表征。
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