腐殖質(zhì)微生物還原的影響因素及其去除污染物的研究.pdf

1、腐殖質(zhì)是一種非均質(zhì)的高分子有機物，普遍存在于陸地和水體環(huán)境中。人們發(fā)現(xiàn)某些微生物能夠以腐殖質(zhì)及其模式物蒽醌-2,6-雙磺酸鹽(AQDS)為唯一電子受體氧化多種有機物或氫支持菌體的生長，并提出腐殖質(zhì)呼吸概念。有機物含量豐富的沉積物、污染的土壤以及廢水處理廠的活性污泥中都發(fā)現(xiàn)了許多具有腐殖質(zhì)還原能力的細菌。此后大量研究也表明，通過腐殖質(zhì)微生物還原，即腐殖質(zhì)/腐殖質(zhì)還原菌協(xié)同作用，腐殖質(zhì)及其模式物不僅可以作為終端電子受體促進微生物厭氧氧化有機

2、酸鹽、酚類等物質(zhì)，而且可以作為電子穿梭物質(zhì)促進金屬化合物、偶氮染料、硝基化合物等的生物還原轉(zhuǎn)化。因此，腐殖質(zhì)微生物還原在污染物的生物降解和污染環(huán)境的生物修復(fù)中具有重要意義。 本文通過縮短曝氧氣時間間隔改進馴化方法獲得富含腐殖質(zhì)還原菌的污泥，與課題組以前馴化方法相比馴化時間大大縮短，只需要馴化21天即可使1mMAQDS的80％在8h內(nèi)被還原菌還原。在此基礎(chǔ)上，以AQDS作為腐殖質(zhì)模式物，利用馴化污泥考察了腐殖質(zhì)微生物還原的影響因

3、素；考察了AQDS作為電子穿梭物質(zhì)時馴化污泥還原去除Cr(Ⅵ)的影響因素；同時還對AQDS作為電子穿梭物質(zhì)時污泥降解對硝基酚(PNP)進行了研究，探討了降解的機理。這些研究為通過腐殖質(zhì)微生物還原修復(fù)污染環(huán)境提供了基礎(chǔ)依據(jù)。 對腐殖質(zhì)微生物還原的影響因素的研究表明：馴化西湖底泥還原腐殖質(zhì)的溫度范圍為15～45℃，最適溫度為30～37℃；還原腐殖質(zhì)的pH范圍為5～9，最適為7，并且微生物能調(diào)節(jié)pH趨向中性；適當提高微生物量能促進腐

4、殖質(zhì)的還原；溶解氧、光照和外加磁場的存在對腐殖質(zhì)還原均有一定的抑制作用；不同氮源對腐殖質(zhì)還原的效果好壞依次為NH4C1>CO(NH2)2>NaNO3>NaNO2；金屬離子的影響表明，Mg(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)促進了腐殖質(zhì)的還原，Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)則不同程度抑制了腐殖質(zhì)的還原，F(xiàn)e(Ⅲ)作為AQDS的競爭電子受體或與還原態(tài)AQDS反應(yīng)而影響腐殖質(zhì)的還原，Hg(Ⅱ)完全抑制腐殖質(zhì)的還原。 對馴化后富含腐殖質(zhì)還原菌污泥還

5、原去除Cr(Ⅵ)的影響因素研究表明：AQDS的加入有效的促進了還原菌將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)，而Cr(Ⅵ)的存在也導(dǎo)致了AH2QDS積累的延遲；AQDS濃度、外加碳源濃度和初始Cr(Ⅵ)濃度對腐殖質(zhì)還原菌還原Cr(Ⅵ)有著較大的影響，適當提高外加碳源和AQDS濃度對Cr(Ⅵ)的還原有促進作用，隨著初始Cr(Ⅵ)濃度的提高其完全去除時間也延長；NO3-和SO42-對Cr(Ⅵ)還原有抑制影響；Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)和Mg(Ⅱ)對Cr(Ⅵ

6、)還原有促進作用，而Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)則抑制了Cr(Ⅵ)還原;連續(xù)還原Cr(Ⅵ)的實驗進一步表明，AH2QDS可以迅速與Cr(Ⅵ)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分別轉(zhuǎn)化為AQDS和Cr(Ⅲ)；在碳源充足的條件下，AQDS可循環(huán)利用，實現(xiàn)長期連續(xù)還原Cr(Ⅵ)，這對于實際應(yīng)用具有較大的指導(dǎo)意義。通過污泥對PNP的降解實驗表明：在有外加碳源作為電子供體時，未經(jīng)馴化的西湖底泥、馴化西湖底泥或馴化四堡污泥均能降解酚類物質(zhì)PNP，而加

7、入腐殖質(zhì)模式物AQDS對PNP的微生物降解有促進作用；在電子供體充足時微生物能長期連續(xù)降解PNP；隨著PNP濃度的提高，由于毒性的影響其降解速率降低：以乙酸鈉作為電子供體時的降解效果要好于葡萄糖作為電子供體的培養(yǎng)；液相色譜分析結(jié)果表明，PNP的降解產(chǎn)物主要為對氨基酚PAP，其降解機理是：微生物氧化碳源將電子傳遞給AQDS，AQDS作為電子穿梭體將電子傳遞給PNP的-NO2將其還原為-NH2；通過微生物降解PNP的可能途徑有兩條：(a)腐